DE2811069A1

DE2811069A1 - Numerisch gesteuertes werkzeugmaschinensystem

Info

Publication number: DE2811069A1
Application number: DE19782811069
Authority: DE
Inventors: Kengo Kobayashi; Kenichi Toyoda
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1978-09-21
Also published as: SE427702B; FR2384293A1; GB1599585A; FR2384293B1; SE7802295L; JPS53114580A; IT7821237A0; JPS6210773B2; IT1093419B

Description

— Jb —

Beschreibung

NUMERISCH GESTEUERTES PiERKZEUGMASCHINENSYSTEM

Die Erfindung befaßt sich, mit einem computerisierten numerisch gesteuerten Maschinenwerkzeugsystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere mit einer Methode zur Festlegung der Koordinaten eines jeden Werkzeugs, das in einem solchen computerisierten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinensystem verwendet wird.

Das computerisierte numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinensystem (nachfolgend als CNC-Werkzeugmaschinensystem bezeichnet) ist sehr nützlich für die automatische Produktion irgendwelcher Produkte mit einem hohen Grad an Genauigkeit, einem hohen Grad an Zuverlässigkeit und·niedrigen Kosten. Beim CNC-Werkzeugmaschinensystem sind verschiedene Werkzeugarten auf einem sog. Kreuzschlitten montiert und unter einem vorbestimmten Abstand zwischen ihnen in einer Richtung angeordnet, die senkrecht zur Achse eines Spindelmotors verläuft, der zum Drehen eines Werkstücks, das mit einem ausgewählten Werkzeug geschnitten werden soll, verwendet wird.

8.09830/087«

Die Auswahl eines gewünschten Werkzeugs wird durch Einstanzen einer entsprechenden Werkzeugnummer in ein Befehlsband, d. h. ein Lochband, ausgeführt. Das Befehlsband, eines der wichtigsten Teile zur Erzeugung eines Produkts, wird zur Eingabe eines Programms des CNC-Werkzeugmaschinensystems verwendet. Das Programm enthält Information zur Ausführung fortlaufender Herstellungsschritte und enthält auch verschiedene Arten Daten entsprechend dem Aufbau des Produktes.

Einer der wichtigsten Prozesse beim oben beschriebenen CNC-WerkZeugmaschinensystem ist die Festlegung der Koordinaten eines jeden Werkzeugs, speziell der Koordinaten der Kante eines jeden Werkzeugs. Beim Stand der Technik wird zur Festlegung der Koordinaten der Kante des Werkzeugs jedesmal, wenn ein gewünschtes Werkzeug spezifiziert ist, die sog. G-Funktion eines Programms ausgeführt. Die G-Funktion des Programms ist durch einen Programmcode "G5O" identifiziert, der in den japanischen CNC-Normen angegeben ist. Der Programmcode "G5O" entspricht beispielsweise dem Programmcode "G92", der durch die EIA (Electronic Industries Association in U.S.A., d. h. den Verband der elektronischen Industrie in den U.S.A.) spezifiziert ist. Die G-Funktion wird zu dem Zweck, ausgeführt, einen Koordinatenursprung der

Werkzeugmaschine an einen Koordinatenursprung im Programm anzupassen. Es ist natürlich erforderlich, jedesmal dann sowohl den G-Funktionsprogrammcode als auch die Koordinatenwerte des Werkzeugsrandes in das Befehlsband zu stanzen, wenn eine Werkzeugnummer spezifiziert ist. Folglich ist es sehr mühsam für eine Bedienungsperson, das Programm aufzustellen, speziell wenn eine große Anzahl Werkzeuge im CNC-Werkzeugmaschinensystem verwendet wird und auch, wenn in dem CNC-Werkzeugmaschinensystem Werkzeugwechsel sehr häufig auftreten.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Methode zur Anpassung der Koordinaten des Randes des gewählten Werkzeugs in der Werkzeugmaschine an dessen Koordinaten im Programm und zur Erleichterung des Vorgangs der Herstellung eines Programms dafür verfügbar zu machen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den weiteren Ansprüchen vorteilhaft weitergebildet.

Ein Vorteil der beim erfindungsgemäßen CNC-Werkzeugmaschinensystem verwendeten Methode besteht darin, daß sie die Produktionsrate dieses CNC-Werkzeugmaschinensystems erhöhen kann.

809838/087*

--'■-■■ - " ^f' -^: """■'■⁹

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein typisches ; CNG-Werkzeugmaschinensystem;

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf eine in Fig. 1 gezeigte Werkzeugmaschine 11, zur Erläuterung der sog/ G-Funktion hinsichtlich Werkzeug Nr. 1;

Fig. 3 eine Teildraufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Werkzeugmaschine 11, zur Erläuterung der sog. G-Funktion hinsichtlich Werkzeug Nr. 2;

Fig. 4 ein typisches und herkömmliches Bandformat eines in Fig. 1 gezeigten Befehlsbandes 23;

Fig. 5 . eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen CNG-Werkzeugmaschinensystems;

Fig. β eine Draufsicht auf einen Kreuzschlitten mit ..,":■;" Werkzeugen/ zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Kreuzschlitten mit Werkzeugen, ebenfalls zur Erläuterung der vorliegen- -". den Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein typisches CNC-Werkzeugmaschinensystem. In Fig. 1 umfaßt das CNC-Werkzeugmaschinensystem hauptsächlich eine Werkzeugmaschine 11 und eine numerische Steuereinheit (CNC) 12, die einen Computer enthält. Die Werkzeugmaschine 11 schneidet ein Werkstück 20 unter der Steuerung eines Befehlssignals, das von der numerischen Steuereinheit 12 über Signalleitungen 13 geliefert wird. In der Werkzeugmaschine 1T ist ein Tisch 14 auf einem Bett 15 der Werkzeugmaschine 11 angeordnet. Der Tisch 14 ist auf dem Bett 15 längs einer Z-Achse (siehe Pfeile Z) mittels einer Führungsschraube 16 und einer (nicht gezeigten) Kugelmutter verschiebbar. Wenn die Führungsschraube 16 von einem Servo-Motor 17Z (SZ) angetrieben wird, bewegt sich der Tisch 14 längs der Z-Achse zusammen mit einem Kreuzschlitten 18 zurück und vor. Der Kreuzschlitten 18 ist auf dem Tisch 14 angeordnet. Der Kreuzschlitten 18 ist auf dem Tisch 14 längs einer X-Achse (siehe Pfeile X) mittels einer (nicht gezeigten) Führungsschraube und einer (nicht gezeigten) Kugelmutter verschiebbar. Wenn die Führungsschraube von einem Servo-Motor 17X (SX) angetrieben wird, bewegt sich der Kreuzschlitten 18 längs der X-Achse rückwärts und vorwärts. Auf dem Kreuzschlitten 18 sind vier Arten von Werkzeugen 19-1, 19-2, 19-3 und 19-4 montiert und längs der X-Achse

ORiGINAL INSPECTED

809838/08?«

mit einem vorbestimmten Abstand zwischen sich angeordnet. Ein Werkstück 20, das mit einem der Werkzeuge 19-1 bis 19-4 geschnitten werden soll, wird von einem Spannfutter starr festgehalten. Das Spannfutter 21 sowie das Werkstück 20 werden von einem Spindelmotor 22 (SPM) gedreht. Die horizontalen Achsen von Werkstück 20, Spannfutter 21 und •Spindelmotor 22 sind so ausgerichtet, daß sie parallel zu der Achse eines jeden der Werkzeuge 19-1 bis 19-4 verlaufen.

Die numerische Steuereinheit 12 erhält Befehlsinformation von einem Befehlsband 23 und liefert über die Signalleitungen je Steuersignale an den Servo-Motor 17Z, den Servo-Motor 17X und den Spindelmotor 22.

Die bekannte Methode zur Anpassung der Koordinaten der Werkzeügkante in der Werkzeugmaschine 11 an die im Programm definierten Koordinaten der Werkzeugkante ist folgendermaßen. Wenn in Fig. 2 das Werkzeug Nr. 1, das dem Werkzeug 19-1 entspricht, spezifiziert ist, ist auf dem Befehlsband 23 (Fig. 1) Information betreffend die Abstandsdifferenz zwischen dem Bezugspunkt PO und dem Rand des Werkzeugs 19-1 gebildet. Eine solche Differenz wird vor der Operation des CNC-Werkzeugmaschinensystems als die An-

600858/087«

2811063

zahl der Steuerimpulse, beispielsweise X = 30.000, Z = 40.000 ,gemessen, wenn der Kreuzschlitten 18 in seine Ausgangsstellung zurückgestellt ist. Der Bezugspunkt PO entspricht dem zentralen Basispunkt des Spannfutters 21, welches das Werkstück 20 festhaltend gleichzeitig entspricht der Bezugspunkt PO dem Koordinatenursprung im Programm. Als nächstes wird das Programm zur Bearbeitung des Werkstücks auf dem Befehlsband angeordnet. Das heißt, die folgenden zwei Datenblocks (1) und (2) werden auf dem Befehlsband gebildet:

(1) T1 *

(2) G5OX6OOOOZ4OOOO *

Dabei bedeutet der Code T1, daß das Werkzeug Nr. 1 spezifiziert ist, der Code * zeigt das Ende eines Datenblocks, der Code G50 zeigt, daß die zuvor erwähnte G-Funktion ausgeführt werden muß, der Code X60000 entspricht einem Wert, der das Doppelte der in Fig. 2 gezeigten Zahl 30000 ist, und der Code Z40000 entspricht der in Fig. 2 gezeigten Zahl 40000. Wenn die numerische Steuereinheit 12 (Fig. 1) Information hinsichtlich des genannten Datenblocks (1) vom Befehlsband erhält, bestätigt die Einheit 12, daß eines der Werkzeuge entsprechend dem Werkzeug Nr. 1 spezifiziert ist.

809838/0878

Als nächstes werden die obigen Zahlen 60000 und 40000 in einem(nichtin Fig. 1, aber in Fig. 5 gezeigten) Register für den Wert der gegenwärtigen Positionskoordinaten gespeichert-.- Im folgenden dritten Datenblock (3) des Befehlsbandes ist der sog. absolute Befehl enthalten, beispielsweise ;

(3) G00X15000Z18000 *

Dabei zeigt der Code GOO den Befehl für eine Positionierungssteuerung, der Code Xi50Q0Z18000 gibt eine Position entsprechend der Werte der Koordinaten (X, Z) an, zu denen die Kante des Werkzeugs gebracht werden soll.

In der numerischen Steuereinheit 12 (Fig. 1) wird ein inkrementeller Befehlswert V. berechnet, indem der Wert V der gegenwärtigen Position vom absoluten Befehlswert V

P -.- ■■■_""■ .-.-. ; ^a

subtrahiert wird, d. h.

Der Wert V entspricht der obigen Zahl 60000, und der Wert V entspricht eier¹, obigen Zahl 15000, bezüglich der X-Achse.

Gleichermaßen entsprechen bezüglich der Z-Achse die Werte

V und V den obigen Zahlen 40000 bzw. 18000- Sowohl der inkrementelle Befehlswert V. bezüglich der X-Achse als auch der inkrementelle Befehlswert V. bezüglich der Z-Achse werden auf einen (nicht in Fig. 1, jedoch in Fig. 5 gezeigten) Interpolator in der numerischen Steuereinheit 12 (Fig. 1) gegeben.

Wenn das in Fig. 3 gezeigte Werkzeug 19-2 spezifiziert ist, wird gleichermaßen ein Programm zur Bearbeitung des Werkstücks 20 auf dem Befehlsband gebildet. Das heißt, die folgenden beiden Datenblöcke (T) und (2) werden auf dem Befehlsband gebildet.

(1) T2 *

(2) G5OX14000Z20000 *

Dabei gibt der Code T2 an, daß das Werkzeug Nr. 2 spezifiziert ist. Die Codes G50, X14-000, Z20000 und * sind bereits zuvor erläutert worden.

Wie zuvor erwähnt worden ist, muß beim Stand der Technik jedesmal, wenn ein gewünschtes Werkzeug spezifiziert ist, auf dem Befehlsband ein Datenblock gebildet werden, der die obigen Programmcodes angibt, d. h. 7

808838/087β

[g5OX ... Z ... *]

Ein Beispiel des Bandformats des Befehlsbandes ist in Fig. 4 gezeigt. Wie aus dem Bandformat der Fig. 4 hervorgeht, sollte Information, die in Datenblocks angegeben ist, die durch Bezugsziffern 31, 32, 33, 34, 35 etc. repräsentiert sind, jedesmal auf dem Befehlsband 23 gebildet sein, wenn ein gewünschtes Werkzeug spezifiziert ist. Folglich ist es sehr mühsam für eine Bedienungsperson, ein solches Programm aufzustellen, das die Datenblöcke G5Ox ... Z ... * umfassen muß, die jedesmal, wenn ein Werkzeugwechsel auftritt, auf dem Befehlsband gebildet sind.

Da jedoch bei der vorliegenden Erfindung alle Datenblöcke ^G5OX ... Z ... *J aus einem Programm weggelassen werden können/ wird es viel leichter für eine Bedienungsperson, ein erforderliches Programm aufzustellen. Um solche Datenblöcke [g5OX ... Z ... *J aus dem Programm weglassen zu können, befinden sich bei der vorliegenden Erfindung die Koordinaten (X, Z) der gegenwärtigen Positionen aller Werkzeuge, welche die Differenzen zwischen den Kanten der einzelnen Werkzeuge und dem Ursprung (siehe PO in Fig. 2 oder 3) der Koordinaten im Programm angeben, je in einer (nachfolgend erläuterten) Speichereinheit gemäß vorliegender Erfindung. Wenn durch das Befehlsband 23 (Fig. 1 und 4) eine Werkzeug-

^7/8 .0-09838/087«

nummer (siehe T1, T2, T4 etc. in Fig. 4) spezifiziert ist, werden die entsprechenden Koordinaten (X, Z) aus der Speichereinheit ausgelesen und die entsprechenden Koordinaten (X₇ Z) werden dann in das in der numerischen Steuereinheit befindliche Register für den Wert der gegenwärtigen Positionskoordinaten eingegeben.

Fig. 5 zeigt eine Blockdarstellung des erfindungsgemäßen CNC-Werkzeugmaschinensystems, das verwendet wird, um die bekannten Datenblöcke £g5OX ... Z ... *J aus dem Befehlsband weglassen zu können. Man beachte jedoch, daß in dieser Fig. 5 nur Teile, die zur Ausführung der erfindungsgemäßen Methode benutzt werden, dargestellt sind, und daß herkömmliche Teile hier nicht gezeigt sind. Ein CNC-Werk-Zeugmaschinensystem 40 gemäß vorliegender Erfindung umfaßt eine numerisch gesteuerte Einheit 41, welche die Werkzeugmaschine 11 (MT) (Fig. 1) mit Hilfe der Servo-Motoren 17X und 17Z (Fig. 1) steuert. Der Servo-Motor 17X wird mit Hilfe einer Servo-steuerschaltung 42X (SCX) vorwärts und rückwärts gedreht. Der Servo-Motor 17Z wird mit Hilfe einer Servo-Steuerschaltung 42Z (SCZ) vorwärts und rückwärts gestellt. Die numerisch gesteuerte Einheit 41 umfaßt eine Zentraleinheit 43 (CPU), eine Speichereinheit 44, einen Bandleser (TR), eine Bandlesersteuerschaltung 46 (TRC), eine Manuelldateneingabevorrichtung 47 (MDI), eine Digitaldateneingabe-

■■'■:■■-■_■■ ;-■'---■-■■ ;:-;■.■■ -^: ■.-;■■ ~ 17 - .

vorrichtung- 48 (DI) _r; einen Interpolator 49 (INT) und die erwähnten Servo-Steuerschaltungen 4 2X und 4 2Z. Die Zentraleinheit 43, die Speichereinheit 44, die Bandlesesteüerschaltung 46, die Manuelldateneingabevorrichtung 47, die Digitaleingabevörrichtung 48 und der Interpolator 49 sind alle mit Hilfe von Adressen- und Datensammelleitungen • (ADB) verbunden.

Die Speichereinheit 44 umfaßt einen ersten Speicherbereich 44-1; (CPM) , .einen zweiten Speicherbereich 44-2 (RA) und einen dritten Speicherbereich 44-3 (CDA). Der erste Speicherbereich 44-1 speichert ein Steuerprogramm. Der zweite Steuerbereich 44-2 speichert die Werkzeugnummer, den absoluten Befehlswerty den Koordinatenwert der gegenwärtigen Position der Werkzeugkante und den inkrementellen Befehlswert. Der dritte Speicherbereich 44-3 speichert Daten, welche die Beziehungen zwischen den. einzelnen Werkzeugnummern, und den Koordinaten. (X, Z) der entsprechenden Werkzeuge angeben. Genauer ausgedrückt besitzt der zweite Speicherbereich 44-2 die Register RT, RXA_r RZA, RXa, RZa_r RXI und RZI. Dabei speichert dasRegister RT die spezifizierte Werkzeugnummer das Register RXA den absoluten Befehlswert (XA) bezüglich der X-Achse_r das Register RZA den absoluten Befehlswert (ZA) ,bezüglich der Z-Achse, das Register RX den Koordinatenwert

(X ) der Werkzeugkante, das Register RZ den Koordinatena. a

ORlGlNALlNiSPECTED

wert (Z ) der Werkzeugkante, das Register RXI den inkrementeilen Befehlswert (XI) bezüglich der X-Achse und das Register RZI den inkrementeilen Befehlswert (ZI). Der dritte Speicherbereich 44-3 ist in Bereiche RT1 bis RTN geteilt. Die geteilten Bereiche RT1 bis RTN entsprechen je den iferkzeugnunrern Nr. 1 bis Nr. N, wenn in der Werkzeugmaschine 11 N Werkzeuge verwendet werden. Jeder der geteilten Bereiche RT1 bis RTN umfaßt zwei Register. Eines der Register speichert den Koordinatenwert X der Kante des entsprechenden Werkzeugs, wie X1, X2, ... Xn_r und das andere Register speichert dessen Koordinatenwert Z wie die Werte Z1, Z2, Zn.

Die Manuelldateneingabevorrichtung 47 wird benutzt, um Daten einzugeben, die sowohl die Werkzeugnummern als auch die Koordinatenwerte (X, Z) der Kanten derjenigen Werkzeuge angeben, die jeweils den Werkzeugnummern entsprechen. Die Koordinatenwerte (X _r Z) ändern sich gewöhnlich zwischen den Fabriken, die das CNC-Werkzeugmaschinensystern benutzen. In solchen Fällen werden die Werkzeugnummern unter Verwendung eines Nummerschalters 47-1 manuell eingestellt. Ein Adressenschalter 47-2 wird verwendet, um entweder die X-Achse (CX) oder die Z-Achse (CZ) zu wählen. Ein Datentastenfeld 47-3 wird zur Eingabe des Koordinatenwertes X und auch zur Eingabe

809038/0^78

■ - : 19 -

des Koordinatenwertes Z der Werkzeugkante benutzt. Eine Ubertragungstaste 47-4 wird benutzt, um die Daten, die mit Hilfe der genannten Teile 47-1 bis 47-4 gesammelt worden sind, auf die Adressen- und Datensammelleitungen 50 zu übertragen. Eine erste Anzeigevorrichtung 47-5 bestätigt den Eingabewert der Koordinate X und auch den Eingabewert der Koordinate Z. Eine zweite Anzeigevor-. richtung 47-6 bestätigt die spezifizierte Werkzeugnummer.

Die Digitaldateneingabevorrichtung 48 besitzt einen Betriebsartenwählschalter 48-1. Durch Einstellen des Schalters 48-1 auf einen Anschluß MDI oder einen Anschluß BAND kann entweder ein "Manuelldateneingabe"-(MDI)betrieb oder ein "Befehlsbandsteuerung'i-(BAND)betrieb gewählt werden.

Ein Interpolator 49 besitzt ein erstes Register RXII und ein zweites Register RZII. Das erste Register RXII speichert den inkrementellen Befehlswert (XI) bezüglich der X-Achse. Das zweite Register RZII speichert den inkrementellen Befehlswert (ZI) bezüglich der Z-Achse. Dann verteilt der Interpolator 49 unter Verwendung eines bekannten Prozesses die Steuerimpulse an die Servo-Steuerschaltungen 4 2-X und 4 2-Z in Übereinstimmung mit den gespeicherten inkrementellen Befehlswerten (XI, ZI) entsprechend der X-Achse bzw. der Z-Achse. Folglich werden der Tisch ft4-(Fig. D und der Kreuzschlitten

10/11 - 8 09838/0878

(Fig. 1) in der Werkzeugmaschine 11 entsprechend der Formgebung der Erzeugnisse zu einer bestimmten Position bewegt.

Das in Fig. 5 gezeigte CNC-Werkzeugmaschinensystem arbeitet folgendermaßen.

(1) Speicherung sowohl der Werkzeugnummer als auch der Koordinatenwerte (X, Z) der Kante des der Werkzeugnummer entsprechenden Werkzeugs, wenn der Kreuzschlitten in seine Ausgangsstellung zurückgestellt ist.

(a) Der Betriebsartenwählschalter 48-1 in der Digitaldateneingabevorrichtung 48 wird zunächst auf den "Manuelldateneingabe"-(MDI)betrieb eingestellt. Dann wird zu dem Steuerprogramm für den MDI-Betrieb im ersten Speicherbereich 44-1 in der Speichereinheit 44 Zugriff genommen.

(b) In der Manuelldateneingabevorrichtung 47 wird die Werkzeugnummer durch Drücken des Nummernschalters 47-1 spezifiziert. Die Werkzeugnummer kann beispielsweise durch zwei Ziffern (d.., d„) , die im Schalter 47-1 gezeigt sind, ausgedrückt werden. Die spezifizierte Werkzeugnummer wird

B09838/087«'

zur Bestätigung auf der zweiten Anzeigevorrichtung 47-6 angezeigt« _:

(e) Die X-Achse wird durch Einstellen, des Adressenschalters 47-2 auf den Anschluß CX spezifiziert,

. (d> Der Koordinatenwert X der Kante des Werkzeugs, das dem im obigen Schritt (b) spezifizierten Werkzeug entspricht,: wird eingegeben durch Drücken der Ziffernangabe it bis 9> etc-)i_r die auf jeder der Datentasten 47-3 angegeben ist- Diese Ziffern werden zur Bestätigung auf der ersten Anzeigevorrichtung 47-5 angezeigt.

(ei Nachdem die Bestätigung der auf den Anzeige-vorrichtungen 47-1 und 47-6 angezeigten Ziffern vollendet ist, wird die Öbertragungstaste 47-4 gedruckt. Dann wird der KoordinatenwertX der Kante des der spezifizierten Werkzeugzahl entsprechenden Werkzeugs zum dritten Speicherbereich 44—3 im Speicher 44 übertragen und dort gespeichert» Wenn:dasr Werkzeug; Mr. 1 spezifiziert und der X-Koordinatenwert Xl ist, wird der Wert Xl in einem der Register RTl (imi dritten; Speicherbereich 44-3: in Fig. 5) gespeichert.

Die Z-Achse wird spezifiziert durch Einstellen des Actressextschalters 47-2 auf den Anschluß C2, welche Ein-

28T1Q69

stellung ähnlich wie bei dem obigen Schritt (c) vor sich geht.

(g) Der Koordinatenwert Z desjenigen Werkzeugs_r welches der int obigen Schritt (b) spezifizierten Werkzeugnummer entspricht,- wird eingegeben durch Drücken der Ziffernanzeige, 'die auf jeder der Datentasten 47-3 angegeben ist,- und deren Ziffern werden ähnlich wie beim obigen Schritt (d) zur Bestätigung auf der ersten Anzeigevorrichtung 47-5 angezeigt.

(h) Nach Bestätigung der Ziffern durch die Anzeigevorrichtungen 47-5 und 47-6 wird die Übertragungstaste 47-4 gedrückt. Danach wird der Z-Koordinatenwert der Kante des der spezifizierten Werkzeugnummer entsprechenden Werkzeugs zum dritten Speicherbereich 44-3 übertragen und dort gespeichert, ähnlich wie beim obigen Schritt (e). Wenn der Z-Koordinatenwert ZT ist, wird der Wert Zl im anderen der Register RTt gespeichert.

Die Werkzeugnummern und die Koordinaten (X, Z) der Kanten der restlichen Werkzeuge werden ebenso im dritten Speicherbereich 44-3 gespeichert und zwar durch folgende Schritte, die den obigen Schritten (a) bis (hi gleichen.

808*38/087*

(2) Ausführung des vom Befehlsband 23 gelieferten Pro- · gramms.

(I) Der Betriebsartenwählschalter 48-1 in der Digitaldateneingabevorrichtung 48 wird als nächstes auf den "Befehlsbandsteuerung"-(BAND)betrieb eingestellt. Dann wird Zugriff zum Steuerprogramm für den BAND-Betrieb im ersten Speicherbereich 44-1 der Speichereinheit 44 genommen.

(II) Die CPU 43 befiehlt, der Bandlesersteuerschaltung 46, mit der Inbewegungsetzung des Bandlesers 45 zu beginnen. Danach wird durch das Inbewegungsetzen des Bandlesers 45 das Auslesen der auf dem Befehlsband 23 aufgezeichneten Daten durchgeführt. Das Bandformat der ausgelesenen Daten ist wie bei dem in Fig. gezeigten herkömmlichen Bandformat; es ist jedoch nicht erforderlich, beim erfindungsgemäßen Bandformat herkömmliche Datenblöcke 31, 32, 33, 34, 35 etc. zu verwenden. Die diesen Blöcken 31, 32, 33, 34, 35 etc. entsprechenden Operationen werden alle durch lediglich eine anfängliche Einstellung der Daten entsprechend den obigen Schritten (a) bis (h) ersetzt.

(III) Der herkömmliche Werkzeugauswahlbefehlcode, beispielsweise

T1 *,

wird vom Befehlsband ausgelesen. Der Code T1 spezifizierte das Werkzeug Nr. 1. Die Nummer dieses Werkzeugs Nr. 1 wird an das Register RT im zweiten Speicherbereich 44-2 übertragen und dort gespeichert. Da hier das Werkzeug Nr. 1 spezifiziert ist, wird die Adresse in der Speichereinheit 44, welche den Koordinatenwert (d. h., (X₁, Z₁)) der Kante des dem Werkzeug Nr. 1 entsprechenden Werkzeugs speichert, von der CPU 43 entsprechend dem Steuerprogramm für den BAND-Betrieb befohlen. Als nächstes werden die Koordinatenwerte (X₁, Z) sequentiell aus dem Speicherbereich 44-3 ausgelesen, entsprechend der befohlenen Adresse. Die ausgelesenen Koordinatenwerte (X₁, Z₁) werden zu den Registern RX bzw. RZ ii a a

. übertragen und dort gespeichert. Demgemäß werden die Koordinatenwerte (X, Z) der derzeitigen Position in den Registern RX und RZ durch die neuen Koordi-

a a

natenwerte (X₁, Z) ersetzt. In diesem Stadium ist der Prozeß zur Festlegung der Koordinaten (X, Z) der Kante des Werkzeugs Nr. 1 vollendet.

809838/087$

(IV) \ Die folgenden Absolutbefehlswerte entsprechend Werkzeug KuiHrer 1 werden vom Befehlsband ausgelesen/Der ausgelesene Absolutbefehlswert XA,entsprechend der X-Achse, und der ausgelesene Absolutbefehlswert ZA, entsprechend der Z-Achse, werden in den Registern RXA bzw. RZA im zweiten Speicherbereich 44-2 gespeichert.

(V); Der inkrementelle Befehlswert XI wird aus folgender Gleichung abgeleitet:

XA -X = XI,

3.

und zwar mit Hilfe einer (nicht gezeigten) bekannten

arithmetischen Schaltung. Der Wert X ist der Koordi- - ^: -. - - a

natenwert der gegenwärtigen Position, der zuvor während des Schrittes (III) im Register RA gespeichert

... . el

war. In diesem Stadium entspricht der Wert X X.1 . Der abgeleitete inkrementelle Befehlswert XI v/ird dann im Regaster RXI im zweiten Speicherbereich 44-2 gespeichert. Gleichermaßen wird der inkrementelle Befehlswert ZI aus der folgenden Gleichung abgeleitet;

ZA - Z₃ = ZI,

el

und zwar mittels der bekannten arithmetischen Schal-

•fcung. Der Wert Z ist derselbe Wert wie der Koordi-

3.

natenwert der gegenwärtigen Position, der zuvor während des obigen Schrittes (III) im Register RA gespeichert war. In diesem Stadium entspricht

CL

der Wert Z Z1.

cL

(VI) Die inkrementellen Befehlswerte XI und ZI werden zu Registern RXII und RZII des Interpolators (INT) 49 übertragen und dort gespeichert»

(VII) Der Interpolator 49 verteilt die Steuerimpulse an die Servo-Steuerschaltungen 42X und 42Z gemäß den inkreme'ntellen Befehlswerten XI und ZI. Demgemäß wird das spezifizierte Werkzeug mit Hilfe der Servo-Motoren 17X und T7Z, des Tisches 14 (Fig. 1) und des Kreuzschlittens 18 (Fig. 1) längs des gewünschten Weges in der Werkzeugmaschine TT bewegt.

In diesem Schritt (VII) werden jedesmal, wenn ein Steuerimpuls an die Servo-Steuerschaltung 42X oder 42Z gegeben wird, die Koordinatenwerte X und/oder

■ a

Z der gegenwärtigen Position im Register RX und/ a a

oder RZ einer nach dem anderen auf den neuesten Stand a

gebracht, indem diesen der Wert +1 oder -1 hinzugefügt wird.

80981870878

In den obigen Schritten (a) bis (h) und (I) bis (VII) werden die Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position der Kanten aller Werkzeuge durch absolute Werte bezüglich des Ursprungs PO (Fig. 2 und 3) ausgedrückt, beispielsweise durch die absoluten Werte:

• (X1, Z1) des Werkzeugs Nr. 1

(X2, Z2) des Werkzeugs Nr. 2

(Xn, Zn) des Werkzeugs Nr. n,

die in den Registern RT1, RT2, ... bzw. RTN gespeichert sind. Die Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position der Kanten der Werkzeuge können jedoch durch Relativwerte ausgedrückt werden, die nicht auf den Ursprung PO (Fig. 2 oder 3) bezogen sind, sondern auf ein Bezugswerkzeug, beispielsweise das dem Werkzeug Nr. 1 entsprechende Bezugswerkzeug. In diesem Fall sind die Relativwerte

(0,0) des Werkezugs Nr. (X2¹, Z2¹) des.Werkzeugs Nr.

$0-383-8/087«

(Xn¹, Zn¹) des Werkzeugs Nr. η 15/16

in den Registern RT1, RT2 .... bzw. RTN gespeichert. Wenn vier Werkzeuge vorhanden sind, wie es in Fig. 1 durch 19-1 bis 19-4 angedeutet ist, werden die obigen Relativwer-

itiiii

te dargestellt durch X„, Z„, X₃, Z₃, X., Z₄, wie es in Fig. gezeigt ist. Wenn in diesem Fall das Werkzeug Nr. 2 durch das Werkzeug Nr. 4 ausgewechselt wird_r dann werden der

II. Il

Differenzwert (X4 - X2 ) und- der Differenzwert (Z4 - Z2 ) zu den im Register RX gespeicherten Werten X bzw. zu den

a a

im Register RZ gespeicherten Werten Z addiert. Die Summe a a

I I

aus dem gespeicherten Wert X und dem Differenzwert (X4 - X2 )

el

und die Summe des gespeicherten Wertes Z und des Differenz-

I I

wertes (Z4 - Z2 ) drücken die Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position der Kante des Werkzeugs Nr. 4 aus.

In einem anderen Fall bezüglich der vier in Fig. 1 gezeigten Werkzeuge werden die Relativwerte

(0,0) des Werkezugs Nr. 1

I I

(X2 , Z2 ) des Werkzeugs Nr. 2 (X3 , Z3 ) des Werkzeugs Nr.3

I I

(X4 , Z4 ) des Werkzeugs Nr. 4

in den zugehörigen der Register RT1 bis RT4 gespeichert. Die Werte (X2 , Z2 ) ... (X4 , Z4 ) sind Absolutwerte be züglich des Koordinatenwertes des Bezugswerkzeugs Nr. 1.

16/17 809838/0878

Wenn/in_: d-iesem Fall, unter Betrachtung der Fig. 7, das Werkzeug Nr. 2 durch das Werkzeug Nr. 4 ausgewechselt wird, wird der Kreuzschlitten 18 längs der durch den Pfeil gezeigten Richtung bewegt, so daß die Kante des Werkzeugs Nr. 4 mit der Kante des Werkzeugs Nr. 2 zusammenfällt. -Diese Bewegung des Kreuzschlittens 18 wird bewirkt durch .Anlegen von Steuerimpulsen an die Servo-Steuerschaltungen 42X und 42Z (Fig. 5). Die Zahl der angelegten Steuerimpulse entspricht^vden Differenzwerten (X4 - X2 ) und (Z4 - Z2 ). Dem.gemäß ist es nicht erforderlich, die Werte X und Z , - ---._ -. - - " a a

die in den in. Fig. 5 gezeigten Registern RX und RZ für

die Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position gespeichert sirid,: auf neuesten Stand zu bringen, und zwar wegen der Anfangsbewegung des Kreuzschlittens 18, welche bewirkt, daß die Kante des Werkzeugs Nr. 4 mit der Kante des letzten Werkzeugs Nr. 2 zusammenfällt. In diesem Fall sollten geeignete Gatterschaltungen neu an den Eingangsanschlüssen der Register

RX und RZ angeordnet werden. Da die Gatterschaltungen gea a

schlossen sind, wenn die Bewegung des Kreuzschlittens ausgeführt wird, wird verhindert, daß die Differenzwerte

I 1 1 I

(X4 - X2 ) und (Z4 - Z2 ) den Registern RX und RZ^ zügeführt werden.

Falls die geeigneten Gatterschaltungen aus irgendwelchen besonderen Gründen nicht an den Eingangsanschlüssen der

Register RX und RZ angeordnet werden können, werden a a

Il Il

die Differenzwerte (X4 - X2 ) und (Z4 ) - Z2 ) an die Register RX und RZ gegeben. Demgemäß werden die in den

ei 3.

Registern RX und RZ gespeicherten Gegenwartsposxtionsa a

koordinatenwerte entsprechend dem Werkzeug Nr. 2 auch unbeabsichtigt geändert, da der gespeicherte Wert in diesem Fall nicht geändert werden sollte, und die tatsächliche Position der Kante des Werkzeugs Nr. 4 sollte nur zur letzten Position, in welcher die Kante des Werkzeugs Nr. 2 angeordnet war, geschoben werden. Die Differenzwerte

ti Il

(X4 - X2 ) und (Z4 - Z2 ) werden jedoch auch auf die

Register RX bzw. RZ gegeben. Deshalb ist es in diesem a a

Ii ti

Fall notwendig, die Werte (X4 - X2 ) und (Z4 - Z2 ) vom

Wert X_ im Register RX bzw. vom Wert Z im Register RZ a a a a

zu subtrahieren, wenn die Kante des Werkzeugs Nr. 4 die letzte Position erreicht, die sich auf der Kante des Werkzeugs Nr. 2 befindet, der Position, in welcher das Werkzeug Nr. 2 seine Arbeit beendet.

Bisher ist anhand der Fig. 1, 2, 3, 6 und 7 als eine Ausführungsform der Erfindung lediglich ein Werkzeughalter beschrieben worden, bei dem Werkzeuge in Form eines Kammes angeordnet sind. Es kann jedoch bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine auch ein herkömmlicher Revolverkopf-Werkzeug-

809838/087$

halter benutzt werden.

Wie zuvor erwähnt, können typische und herkömmliche Programmcodes, wie "G5OX ... Z ... *", die jedesmal erzeugt werden müssen, wenn ein Werkzeugwechsel auftritt, bei dem erfindungsgemäß verwendbaren Programm weggelassen werden. Folglich wird es für eine Bedienungsperson viel leichter, ein Programm aufzustellen.

809838/0876

L e e Λ e i t e

Claims

ZWiRNER-HlRSCH-BRHHWl --

; / PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UMD-WtESBADEN ; 2B11Q89

-PaietitCGnsult: Oadedcestraße43^8000München 60 Te1efon{089) 383603/883504 T£lexD5-212313 Telegramme PateMctmsült :Patentco;nsutt SqnnenbergeT Straße 43 .6200 Wiesbaden TeIe1onXe6121)562943/56^;l9?8 Telex-04-186237 Telegramme Patentconsult

- _: 78/87 13

5—1, Asahrgaoka: 3 -ctiome > H±no-shi,. Tokyo, Japan

PATENTANSPRÜCHE

Γ1 .]■ Numerisch gesteuertes Werkzeuamaschinensystem:

einer Werkzeugmaschine (11), die ein ein zu bearbeitendes: Werkstück (20) haltendes Einspannfütter (21) und einen Kreuzschlitten (18), an dem mehrere Werkzeuge (19-1, 19-2,....) angebracht sind, aufweist_r wobei jedes der Werkzeuge zum Schneiden des Werkstücks (20) verwendet wird; mit einer numerischen Steuereinheit (12),welche die Bewegung des Kreüzschiittens (18) längs wenigstens zweierAchsen (X-Achse, Z-Achse) bezüglich des Werkstücks (20) steuert; und mit .Gegenwartposition-Koordlnatenwert-Registern

(RX ,RZ )',-.. die in der numerischen Steuereinheit (12) a a

enthalten sind und die Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position der Kante eines ausgewählten der Werkzeuge

München: R.Kramer DIpl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Oipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. ^; Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Oipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

(-1-9-1, 19-2., .,-) speichern r

dadurch gekennzeichnet, ^iaß die numerische Steuereinheit (12) eine Speichereinrichtung (44-3) aufweist, welche die Koordinatenwerte der Kanten der einzelnen Werkzeuge (.19-1, 19-2,»..») speichert, wobei, wenn eines der Werkzeuge (19—1, 19-2,....) seine Bearbeitung ±>eendet und ein anderes der Werkzeuge Π9-1, 19-2,...) neu spezifiziert ist, der Koordinatenwert der gegenwärtigen Position eines der Werkzeuge (19-1, 19-2, ...), der zuvor in den Registern (RX , RZ ) gespeichert worden

a a

ist, durch den Differenzwert zwischen dem Koordinatenwert der Kante des einen der Werkzeuge und dem Koordinatenwert der Kante des anderen, neu spezifizierten Werkzeugs auf den neuesten Stand gebracht wird, und daß beide Koordinatenwerte zuvor in der Speichereinrichtung (44-3) speicherbar sind.
2. Numerisch gesteuertes Werkzeugmaschinensystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (44-3) Koordinatenwerte der Kanten der einzelnen Werkzeuge (19-1, 19-2, ...) speichert, die relativ zum Ursprung der Werkzeugmaschine (11) definiert sind.

809838/0878

28110S9
3.. Numerisch gesteuertes Werkzeugmaschinensystem nach Anspruch t> .

dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (44-3) einen Koordinatenwert der Kante eines Bezugswerkzeugs speichert, das relativ zum Ursprung der Werkzeugmaschine definiert ist_; daß sie außerdem die

Relativwerte der Koordinaten der- Kanten der restlichen Werkzeuge bezüglich des Koordinatenwertes der Kante des Bezugswerkzeugs speichert» und daß- die Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position in den Registern (RX , RZ )

a a

auf den neusten Stand gebracht werden, indem einer der Relativwerte eines spezifizierten Werkzeugs zu den Werten in diesen. Registern addiert wird.
4. Numerisch gesteuertes Werkzeugmaschinensystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die numerische Steuereinheit (12)·" eine Speichereinrichtung (44-3) umfaßt, welche die Koordinatenwerte der Kanten der einzelnen Werkzeuge (19-1, 19-2, ...) speichert, wobei, wenn eines der Werkzeuge (19-1, 19-2, ...) seine Bearbeitung beendet und ein anderes der Werkzeuge (19-1, 19-2, ...) neu spezifiziert ist, die Kante des neu spezifizierten Werkzeugs

809838/0870

2811080

zur letzten Position, in welcher sich die Kante des letzten Werkzeugs befand, als das letzte Werkzeug seine Arbeit beendete, bewegt wird, wobei die Bewegung des neue spezifizierten Werkzeugs entsprechend dem Differenzwert zwischen dem Koordinatenwert der Kante des einen der Werkzeuge und des neu spezifizierten Werkzeugs gesteuert wird, und daß beide Koordinatenwerte zuvor in der Speichereinrichtung (44-3) gespeichert worden sind.
5. Numerisch gesteuertes Werkzeugmaschinensystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung des neu spezifizierten Werkzeugs die in den Registern (RX ,

RZ ) gespeicherten Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position als die letzten Koordinatenwerte gelassen werden, die der letzten Position der Kante des letzten Werkzeugs zu der Zeit, zu welcher das letzte Werkzeug seine Arbeit beendete, entsprechen.
6. Numerisch gesteuertes Werkzeugmaschinensystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung des neu

309838/087$

spezifizierten Werkzeugs die in den Registern (RX ,
RZ ) gespeicherten Koordinatenwerte der gegenwärtigen Position am Ende in ."Werte geändert werden, die gleich der Summe aus den Werten die in den Registern. (RX^ RZ ) ge-

a a

speichert waren, als die Bewegung begann und dem Differenzwert zwischen dem Koordinatenwert der Kante des zuletzt benutzten Werkzeugs und dem Koordinatenwert der Kante des neu. spezifizierten Werkzeugs sind, und daß

von den Koordinatenwerten in den Registern (RX, RZ )

• a a

der Differenzwert subtrahiert wird, wenn die Bewegung beendet ist.

809838/087$