DE2846170C2 - Numerische Steuerungseinrichtung - Google Patents

Description

trolliert. Außer der Programmträgereinheit P ist eine Speichereinrichtung M vorhanden, die Werkzeugkorrekturwerte Mr enthält Diese Speichereinheit M kann durch einen elektronischen Speicher oder auch durch einen herkömmlichen Vorwahlschalter realisiert werden.

In der Programmträgereinheit P sind üblicherweise die Koordinaten des fertig bearbeiteten Werkstückes und die die Funktionsabläufe bestimmenden Befehle festgelegt. Da jedoch bei der Koordinatenfestlegung die Unterschiede in der Geometrie der Werkzeugmittelpunktsbahnen unterschiedlicher Werkzeuge nicht immer berücksichtigt werden können, werden die Werkzeugradius-Korrekturwerte Mr im Speicher M festgehalten und bei Bedarf abgerufen.

Dieser Abruf ist für das Bedienungspersonal oft mit großen Problemen verbunden, da nach mehrmaligem Richtungswechsel zwischen Werkzeug und Werkstück, sowie bei wechselnder Bearbeitung von Inn~n- und Außenkanten die folgerichtige Wahl des Vorzeichens für den Werkzeugkorrekturwert Mr im Hinblick auf die Vorzeichen der jeweiligen Koordinaten nicht mehr einfach /u ermitteln ist. Die Schwierigkeiten sind auch aus dem Normblatt DIN 66 025 Blatt 2, Seiten 2 und 3, Positionen G 40 bis G 52 ersichtlich.

Durch den Anschluß eines Schalters R — der drei Schaltstellungen Ro, Rk, Rl ermöglicht — zwischen Steuerung S und Korrekturwertspeicher M wird dem Bedienungspersonal der folgerichtige Abruf des Werkzeugkorrekturwertes Mr wesentlich erleichtert. Die Bedienungsperson braucht lediglich zu ermitteln, ob die Zielposition verschoben und deshalb die momentane Verfahrstrecke um den Werkzeugradius verkürzt oder verlängert werden muß. Eine Vorzeichenrechnung ist nicht erforderlich. Der dreistufige Schalter R zwischen Steuerung Sund Speicher Anweist in jeder Schalterstellung eine klare Symbolik auf, die der Bedienungsperson eine klare und schnelle Wahl der Schalterstellung ermöglicht.

So steht das Symbol Ro für Verfahrbewegung ohne Werkzeugkorrektur. Das Symbol Rk steht für die »kurze« Verfahrbewegung, d. h. Koordinatenwert abzüglich Werkzeugradius. Das Symbol Rl steht demnach für »lange« Verfahrbewegung, d. h. Koordinatenwert plus Werkzeugradius. Aus der für die Bedienungsperson jederzeit leicht zu kontrollierenden momentanen Verfahrbewegung ist ohne große Fehlermöglichkeit der Rückschluß möglL'h, ob die Verfahrbewegunf? um den Betrag des Werkzeugradius verkürzt oder verlängert und die Zielposition entsprechend verschoben werden muß.

Fig. la zeigt lediglich eine Variante des Auswahlschalters, der hier durch zwei Drucktaster Rk und Rl realisiert ist. Es ist jedem Fachmann geläufig, bei Bedarf diesen Tastern jeweils eine Kontrolleuchte zuzuordnen. Die Funktion gleicht der Einrichtung gemäß Fig. 1, lediglich die Stellung Ro wird durch Löschen des Korrekturwertes Mr mittels beider Taster Rk und Rl erzeugt.

Die F i g. 2 und 3 zeigen die geometrischen Bedingungen an Außen- bzw. Innenkanten im einfachsten Fall. Ein Werkstück W soll an einer Kante auf das Maß y mit einem Fräser Fabgefräst werden. Die Fräserbewegung in Pfeilrichtung wird vom Bedienungspersonal erkannt und die Schalterstellung /?/. für die Werkzeugkorrektur gewählt, da der Fräserweg um den Fräserradius Mr verlängert werden muß, um eine exakte Bearbeitung auf das Maß y zu gewährleisten. Die in diesem Falle allerdings einfache Rechenoperation Y + Mr braucht vom Personal nicht vorgenommen zu werden.

In F i g. 3 ist eine ähnliche Situation gezeigt, in der die Schalterstellung Rk gewählt werden muß, da sich der Fräserweg um den Fräserradius Mr verkürzen soll. Die — hier ebenfalls einfache — Rechenoperation Y-Mr muß i.icht vom Bedienungspersonal ausgeführt werden.

Fig.4 zeigt ein etwas abgewandeltes Beispiel, bei dem vom Bedienungspersonal schon sorgfältig die Vorzeichenwahl vorgenommen werden müßte.

Gemäß der Erfindung brauchen jedoch nur die jeweils nächsten Zielpositionen zur Auswahl der Korrekturschaltstellung herangezogen werden. Um von Position 1 nach Position 2 zu gelangen, muß die Korrekturvariante »lang« ausgewählt werden. Von Position 2 nach Position 3 muß die Variante »kurz« gewählt werden, genauso wie zum Erreichen der Position 4. Die Länge der Mittelpunktbahn des Fräsers braucht dabei vom Bedienungspersonal nicht errechnet zu werden.

Es liegt auf der Hand, daß die hier gewählten einfachen Beispiele nur zur Erläuterung der Erfindung dienen sollen. Im allgemeinen werden auf numerisch gesteuerten Arbeitsmaschinen äußerst komplizierte Werkstücke bearbeitet, so daß erst dort die Erfindung richtig zum Tragen kommt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentanspruch:

   Numerische Steuerungseinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einer Lagemeßeinrichtung, einer elektronischen Einrichtung zur Bestimmung der Funktionsabläufe und einer Werkzeugkorrektureinrichtung, bei der die Werkzeugkorrektur vorzeichenrichtig in Abhängigkeit von Programm- und Koordinatendaten, Werkzeugabmessungen und Wegbedingungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Wegbedingungen mindestens zwei Schaltmittel (R, Ro, Rk, Rl) vorgesehen sind, die unabhängig von der Bewegungsrichtung des Werkzeuges (F) Steuerbefehle an einen Speicher (M) für die Abmessungen des Werkzeuges (F) und die Einrichtung zur Bestimmung der Funktionsabläufe (S) abgeben, und zwar derart, daß nur durch manuelles Betätigen des einen Schaltmittels (Rk) eine Verkürzung der Verfahrstrecke in der einen oder anderen Bewegungsrichtung des Werkzeuges (F) und nur durch Betätigen des anderen Schaltmittels (Rl) eine Verlängerung der Verfahrstrecke in der einen oder anderen Bewegungsrichtung des Werkzeuges (F) festgelegt wird.

   10

   15

   20

   25

   Die Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuerungseinrichtung für Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

   Bei numerisch gesteuerten Arbeitsmaschinen werden die Funktionsabläufe durch den Programmaufbau festgelegt. Die einzelnen Positionen werden durch die Koordinaten des fertigbearbeiteten Werkstückes festgelegt. Dabei müssen zusätzlich nach der Festlegung dieser Koordinaten die Unterschiede in der Geometrie der Werkzeugmittelpunktsbahnen berücksichtigt werden. Diese Berücksichtigung wird als Werkzeugradius-Korrektur (kurz Werkzeugkorrektur) bezeichnet.

   Da der Arbeitsablauf von numerisch gesteuerten Maschinen möglichst selbsttätig und ohne manuelle Eingriffe erfolgen soll, werden die einzelnen Bedingungen zur Koordinatenbestimmung im Programmaufbau berücksichtigt und festgelegt. Die an einzelnen Koordinaten erforderlichen Korrekturen — die auf unterschiedliche Werkzeugabmessungen zurückzuführen sind — werden manuell berücksichtigt, indem beispielsweise der Radius des Fräsers dem Koordinatenwert zügeschlagen, oder von ihm subtrahiert wird. Von entscheidender Bedeutung ist dabei das Vorzeichen der Koordinaten und die Bewegungsrichtung des Werkzeugs oder des Werkstückes.

   Aus der DE-AS 13 01 222 ist bereits eine derartige Werkzeugkorrektureinrichtung bei einer numerischen Steuerung bekanntgeworden. Hierbei werden die Werkzeugabmessungen über Eingabeschalter in einen Speicher abgespeichert, und zwar jeweils unter Berücksichtigung des Vorzeichens des Korrekturwertes, das von der Bedienungsperson festgelegt werden muß. Bei dieser Korrektureinrichtung muß also die Bedienungsperson zur Vorzeichenbildung Betrachtungen über die Lage des Werkstückes im Koordinatensystem oder die Verfahrrichtung des Werkzeuges im Koordinatensystern anstellen. Dies ist nicht nur zeitaufwendig, sondern vor allem mit Unsicherheiten behaftet. Bei einer Vielzahl von zu erreichenden Zielpositionen des Werkzeuges kann es leicht vorkommen, daß die Bedienungsperson bei der erforderlichen Vorzeichenbildung einem Fehler unterliegt, weil dieser z. B. eine geänderte Bewegungsrichtung des Werkzeuges im Koordinatensystem entgangen ist. Ein derartiger Fehler bei der Vorzeichenbildung kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen. Einmal kann dies zu einer fehlerhaften Herstellung des Werkstückes führen und zum anderen kann eine Zerstörung des Werkzeuges oder gar von Maschinenteilen daraus resultieren. Die Gefahr einer falschen Vorzeichenbildung ist insbesondere bei sogenannten frei programmierbaren numerischen Steuerungen zu befürchten, bei der der Bediener der Maschine derart komplizierte Überlegungen hinsichtlich der Vorzeichenbildung anstellen muß.

   Die vorbeschriebene Korrekturmethode bzw. die Festlegung des Vorzeichens bei dieser Korrektur hat im wesentlichen ihren Niederschlag in der Normvorschrift DIN 66 025 gefunden. Die Beachtung dieser Regel — also die ständige Berücksichtigung von Vorschubrichtung des Werkzeuges und der Werkstückgeometrie — erfordert von der Bedienungsperson größte Sorgfalt und ist häufig Ursache für schwerwiegende Fehler.

   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die durch einfache Bedienung die Fehlerhäufigkeit verringert und komplizierte Überiegungsvorgänge seitens des Bedienungspersonals niciil mehr erfordert.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

   Ohne Beachtung der Bewegungsrichtung des Werkzeuges im Koordinatensystem braucht die Bedienungsperson nur das entsprechende Schaltmittel betätigen, das zur Korrektur die Verfahrstrecke des Werkzeuges verkürzt oder verlängert. Eine Vorzeichenrechnung seitens der Bedienungsperson ist also nicht mehr erforderlich, so daß bei der Korrektur des Werkzeugradius keine komplizierten Überlegungen mehr angestellt werden müssen. Die numerische Steuerung ist somit einfach bedienbar und in hohem Maße fehlersicher, was sieh bei Steuerungen, die von der Bedienungsperson der Werkzeugmaschine selbst bedient werden, besonders positiv auswirkt.

   Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

   F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung,

   Fig. la Ausschnitt aus Fig. 1, jedoch mit Tastern als Schaltmittel,

   Fig.
2. 2 Geometriebedingungen an einem Werkstückabschnitt bei Außenkantenbearbeitung,

   Fig.
3. 3 Geometriebedingungen an einem Werksiiickabschnitt bei Innenkantenbearbeitung,

   Fig.
4. 4 Geometriebedingungen an einem weiteren Werkstückabschnitt.

   Die Teilung Γ des inkrementalen Meßsystems isi an einem Maschinenbauteil 1 in bekannter Weise befestigt. Ein an einem zweiten Maschinenbauteil 2 angebrachter Abtastkopf AK tastet die inkremental Teilung T ab, wenn zwischen den Maschinenbauteilen 1 und 2 eine Relativbewegung erfolgt. Diese Relativbewegung k;inn durch einen Antrieb A erfolgen, der von einer Steuerung S gesteuert wird. In der Steuerung werden die Befehle aus einer Programmträgereinheit P und die Signale der inkrementalen Meßeinrichtung T/AK verarbeitet und so die Funktionsabläufe der Maschine bestimmt bzw. Bewegungsabläufe hervorgerufen und kon-