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Verfahren zum Aufstellen eines numerischen Steuer-
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programmes, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, und Anordnung
zum Durchführen dieses Verfahrens.
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Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufstellen eines
numerischen Steuerprogrammes, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, und eine Anordnung
zum Durchführen dieses Verfahrens.
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Das Aufstellen von Programmen für Werkzeugmaschinen mit numerischer
Steuerung ist zeitraubend, mühsam und teuer, da es große Aufmerksamkeit und Sorgfalt
erfordert. Die Bedienungsperson nimmt nacheinander die Koordinaten der Umfangspunkte
des zu bearbeitenden Werkstückes auf, längs zweier oder gar drei Koordinatenachsen,
und gibt die jeweils zwei oder drei Koordinaten in die Einrichtung ein, die zum
Ausdrucken des Programmes selbst dient.
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Das Wort "Ausdrucken" ist nicht im wörtlichen Sinn zu verstehen, sondern
umfaßt jedes Mittel der materiellen Wiedergabe des Programmes, sei es auf magnetischem
Wege, durch Lochung von Bändern oder Karten, durch Anwendung von Wiedergabeverfahren
mit Festwertspeichern (ROM's-Begriff erläutert in DE-Zeitschrift "Funkschau" 1976,
H. 23, S 999) oder dergleichen.
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Das genannte Verfahren zum Aufstellen eines Programmes ist nicht nur
zeit- und kostenraubend, sondern in der erzielbaren Auflösung außerordentlich begrenzt.
Man kann nämlich auf die beschriebene Weise kaum die Koordinaten
einander
sehr eng benachbarter Punkte nacheinander aufnehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung
anzugeben, um ein numerisches Steuerprogramm einer Werkzeugmaschine schnell und
sicher aufzustellen und dabei wesentlich die Auflösung zu erhöhen, um so die Präzision
der mittels dieser Maschine hergestellten Teile zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird mittels der in den Ansprüchen wiedergegebenen Maßnahmen
gelöst.
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In der Zeichnung sind drei vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 die Ansicht eines Details einer Anordnung zum Aufstellen
von Programmen von Werkzeugmaschinen mit numerischer Steuerung, Fig. 2 eine Aufsicht
auf den Gegenstand der Fig.1, Fig. 3 Blockschaltbild des Elektronikkreises dieser
Anordnung Fig. 4 die Ansicht eines Details entsprechend Fig.2 bei einer weiteren
erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 5 die Ansicht eines Details entsprechend Fig.2
bei einer dritten Ausführungsform und Fig. 6 eine Aufsicht auf den Gegenstand der
Fig. 5.
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Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Anordnung weist eine Drehscheibe
1 auf, die von einem Elektromotor 2 gedreht wird und ein Muster 3 (siehe Fig. 2)
trägt.
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Dieses Muster 3 trägt die Darstellung 4 der Kontur
eines
Werkstückes, im vorliegenden Fall einer Kurvenscheibe.
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Die Anordnung weist einen an sich bekannten optischen Leser auf, dessen
bewegliches Organ ein Lesekopf 5 ist.
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Das Lichtbündel 6 des Lesekopfes 5 richtet sich auf das Muster 4 und
verschiebt sich radial gegenüber der Drehachse der Scheibe 1, in Pfeilrichtung 7
der Fig.1.Dieser optische Leser wird nicht im Detail beschrieben, da er an sich
bekannt ist; man kann beispielsweise den optischen Leser der Firma SICK AG, Optik
und Elektronik, Waldkirch BRD verwenden. Es soll nur darauf hingewiesen werden,
daß die Verschiebungen des optischen Lesekopfes 5 von einer Schraubenspindel 8 durchgeführt
werden, welche sich in einen Schlitten 9 schraubt, auf dem der Lesekopf 5 montiert
ist. Die Schraubenspindel 8 ihrerseits wird von einem Elektromotor 10 angetrieben.
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Die aufeinanderfolgenden Winkelstellungen der Scheibe 1 werden von
einem optischen Winkelfühler 11 abgelesen, der eine (nicht dargestellte) Gradeinteilung
beobachtet, die unten am Umfang der Scheibe 1 angebracht ist. Die aufeinanderfolgenden
Stellungen des Lesekopf es 5 werden von einem Verschiebungsfühler 12 abgelesen,
der als optisches Ableselineal 12 ausgebildet ist. Die Fühler 11 und 12 sind an
sich bekannt, wie beispielsweise die optischen Ableselineale der Firma Dr. Johannes
Heidenhain, in Traunreut, BRD, und werden infolgedessen hier nicht im Detail schrieben.
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Im Blockschaltbild der Fig. 3 sind dargestellt: Motor 2 (Winkelverstellmotor)
Motor 10 (Motor zum Verstellen in Richtung der Achse X)
Kodierer
11 (optischer Fühler 11 der Fig.1,2) Kodierer 12 (optisches Ableselineal 12 der
Fig.1,2) Block 13 (Ein- und Ausgangsorgan I/O BUS) Block 14 (Schalt- und Anzeigetafel)
Prozeßrechner 15 (Processeur) Digitalrechner 16 (Ordinateur) tote Gedächtnisse 17
ROM.
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lebende Gedächtnisse 18 RAM Kassette 19 Block 20 Reihen-/Parallel-Übertragungsgerät
Die Ausgänge der beiden Codierer 11, 12 sind mit einem bidirektionalen Adressierkreis
(In/Out-Bus, abgekürzt I/O-Bus - vergl. o.g. "Funkschau" 1976 H.21, S.905/908) verbunden,
der darüberhinaus mit der Steuer- und Anzeigetafel 14 verbunden ist. Diese Tafel
14 ist gleichzeitig das Eingabeorgan. Durch sie werden die Befehle übertragen, wie
das Einschalten, die Suche und Identifizierung des Ursprungs, der manuelle Vorschub
des optischen Lesekopfes 5 usw. Gleichzeitig zeigt die Tafel 14 die aktuellen Koordinaten
an, gemäß der vom Prozeßrechner (Processors) 15 gelieferten Anzeige, welcher Teil
des Digitalrechners 16 ist. Der Ausgang des Adressierkreises 13 ist mit dem Prozeßrechner
15 verbunden, der seinerseits mit dem Festwertspeicher 17 (ROM) und den Schreib/Lesespeicher
mit unmittelbarem Zugriff zu jeder Speicherzelle (RAM-Begriff in o.g.
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"Funkschau", H.23, S 1000) verbunden ist.
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Der Prozeßrechner 15 ist das Rechen- und Steuerzentrum der Anordnung.
Er deutet und verteilt die externen Befehle, die von der Schalttafel 14 kommen.
Er erfaßt die von den beiden Fühlern 11 und 12 erhaltenen
Koordinaten.
Er führt die Maßstabsveränderung, unter Berücksichtigung des Maßstabes des Musters
4, durch. Er eliminiert eventuell unnötige Informationen derart, daß er einem Registrier-Kassettengerät
19, über einem Parallel/Serien-Umsetzer 20, nur die zur Registrierung des Programmes
notwendigen Informationen, beispielsweise auf einem Magnetband, liefert.
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Die von den Fühlern erzeugten Impulse werden zunächst sämtlich in
dem Schreib/Lesespeicher 18 gespeichert.
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Erst am Ende des Lesevorganges schickt der Prozeßrechner 15 dem Registriergerät
19 die Informationen, die zum Registrieren des Programmes erforderlich sind.
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Es ist nämlich vorteilhaft, die nicht erforderlichen Informationen
zu eliminieren. Ist beispielsweise ein Abschnitt des Umfanges des Werkstückes von
einer Geraden gebildet, so registriert man nicht die Koordinaten jedes Punktes dieser
Geraden, sondern man beschränkt sich auf die Angabe, daß eine der Koordinaten sich
von einem Ende der Geraden zum anderen der Geraden sich nicht ändert.
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Der Schreib/Lesespeicher 18 gestattet die zeitweise Speicherung von
Informationen, sowie das Aufstellen des "scratch pad" (Gedächtnishilfe des Digitalrechners).
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Der Festwertspeicher 17 enthält die Software, das heißt, das Arbeitsprogramm
des Prozeßrechners 15.
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Schließlich formt der Serien-/Parallel-Umsetzer 20 den parallelübertragenen
Code des Digitalrechners 16 mit mehreren parallelen Ausgängen in seriell über einen
Leiter übertragbare Informationen um, die vom Registrier-Kassettengerät 19 aufgenommen
werden können. Dieses RegiStriergerät 19 führt nur die Registrierung durch,
denn
diese Funktion ist im vorliegenden Fall die einzig erforderliche, so daß dieses
Registriergerät 19 billiger ist als ein Apparat, der sowohl die Registrierung als
auch die Wiedergabe durchführen kann.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die beschriebene und dargestellte Anordnung
zwei Koordinatenachsen aufweist, (oder auch mit einer Verschiebung und einem Winkel
arbeitet), es jedoch genügen würde, einen zusätzlichen Codierer und ein entsprechend
umfangreicheres komplizierteres Steuerprogramm 17 des Prozeßrechners 15 hinzuzufügen,
um zu erreichen, daß die Anordnung längs dreier Koordinatenachsen arbeiten kann.
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Die Anordnung der Fig. 4 unterscheidet sich darin von der ersten Ausführungsform,
daß der das Muster 22 tragende Tisch 21 fest angeordnet ist, wogegen der optische
Lesekopf 23 derart ausgebildet ist, daß er sich längs zweier zueinander senkrechter
Richtungen (Pfeilrichtungen 24 und 25) bewegen kann, welche den Achsen X und Y entsprechen.
Zu diesem Zweck bewirkt eine von einem Motor 27 angetriebene Schraubenspindel 26
Verschiebungen eines Schlittens 28 in Richtung des Pfeiles 24. Ein Schlitten 29
trägt die Schraubenspindel 26 und den Motor 27 und bewegt sich in Pfeilrichtung
25. Eine von einem Motor 31 angetriebene Schraubenspindel 30 bewirkt die Bewegungen
des Schlittens 29.Die Stellungen des Lesekopfes längs den Achsen X und Y werden
von zwei optischen Linealen 32,33 abgelesen. Der in Fig. 4 dargestellte Apparat
kann den der Fig. 1 und 2 ersetzen, um in einer Anordnung verwenr det zu werden,
wie sie in Fig. 3 dargestellt und anhand dieser Fig. 3 beschrieben ist.
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Das Muster des Werkstückes kann durch ein beliebiges Modell ersetzt
werden, beispielsweise eine Fotografie oder eine Profillehre (Formlehre), oder schließlich
ebenfalls durch eine Probe des Werkstückes selbst.
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In den beiden letzteren Fällen kann die Lesung entweder optisch, wie
in den vorstehend beschriebenen Beispielen, oder mechanisch, wie im Beispiel der
Fig. 5 und 6, durchgeführt werden.
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Gemäß diesen Fig. 5 und 6 weist der Apparat einen Drehtisch 34 (entsprechend
dem Tisch 1 der Fig.1 und 2) auf. Dieser Tisch 34 trägt eine Profillehre (Formlehre)
35 des Werkstückes. Ein mechanischer Lesekopf 36 trägt einen Abtaster 37 und wird
von einer Rückholfeder 38 gegen die Scheibe der Formlehre 35 gedrückt. Die Winkelstellungen
des Tisches 34 werden von einem Fühler 39 (entsprechend dem Fühler 11 der Fig. 1
und 2) beobachtet. Die Stellungen des Lesekopf es 36, der sich in Pfeilrichtung
40 der Fig. 6 bewegt, werden von einem Fühler 41 beobachtet. Die Anordnung der Fig.
3 ist ohne weiteres mit diesem Apparat verwendbar.
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Der Maßstab des Modelles gegenüber dem Werkstück kann beliebig sein,
doch muß selbstverständlich der Prozeßrechner 15 derart ausgebildet sein, daß er
diesen Maßstab berücksichtigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung
eignen sich insbesondere zur Herstellung von Teilen von Uhren (Gehäuse und Uhrwerk),
da sie zum Aufstellen von Programmen die Anwendung von Modellen in großem Maßstab
ermöglichen und insbesondere, da sie zu einer extrem präzisen Auflösung der betrachteten,
aufeinanderfolgenden Punkte führen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Anordnung
kann man mit hoher Geschwindigkeit sehr billig und mit einer bis heute nicht erreichten
Genauigkeit numerische Steuerprogramme von Werkzeugmaschinen oder anderer Apparate,
die sich in einem Koordinatensystem entwickeln, wie beispielsweise eines Pantographen,
aufstellen.
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