DE2847418C2

DE2847418C2 -

Info

Publication number: DE2847418C2
Application number: DE2847418A
Authority: DE
Inventors: Tetsu Yoshida; Isao Numazu Shizuoka Jp Morimoto
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1977-11-02
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1992-12-03
Also published as: JPS5464780A; DE2847418A1; US4249243A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerische Programmsteuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Wenn in einer Anordnung aus mehreren numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, die mehrere Bearbeitungszentren bilden, mehrere verschiedene Werkstücke über einen längeren Zeitraum hinweg nacheinander selbsttätig bearbeitet werden sollen, müssen verschiedene Maßnahmen durchgeführt werden. Zu diesen gehören

a) die Behandlung der Späne,
b) die Feststellung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines zuzuführenden Werkstücks, d. h. die Feststellung einer Palette, die das letzte Werkstück trägt, und die Abschaltung der Anordnung,
c) die Feststellung eines abnormalen Schneidverhaltens jeder Werkzeugmaschine und die Betätigung einer Steuereinrichtung nach einer derartigen Feststellung und
d) die Verwaltung des Schneidmittels.

Von diesen Maßnahmen ist die Maßnahme c) die wichtigste zur Durchführung eines selbsttätigen Betriebs. Wenn ein abnormales Schneidverhalten auftritt, sind die verschiedensten Maßnahmen zur Verhinderung einer Abschaltung der gesamten Anordnung oder einer speziellen Werkzeugmaschine, bei der das abnormale Schneidverhalten festgestellt wurde, angewandt worden.

Wenn beispielsweise bei einem Bearbeitungszentrum, das eine Gewindebohrung im Werkstück herstellt, der Bohrer abbricht, kann selbst dann, wenn der Bruch durch eine Feststelleinrichtung festgestellt wird, der Betrieb nicht mit einem neuen Bohrer fortgesetzt werden, wenn Bruchstücke des zerbrochenen Bohrers in der Bohrung verbleiben. In diesem Falle ist es schwierig, selbsttätig festzustellen, ob Bruchstücke des Bohrers in der Bohrung verblieben sind oder nicht, und die verbliebenen Bruchstücke zu entfernen.

Man hat daher schon den Bohrvorgang unterbrochen und das Werkstück zu einer anderen Bearbeitungsstelle weiterbefördert, ohne den Bohrvorgang zu beenden. Wenn mehrere Bohrungen für Gewinde mit demselben Bohrer hergestellt werden sollen, werden die Bohrungen gewöhnlich nacheinander und dann nacheinander die Gewinde mit einem Gewindebohrer eingeschnitten. Wenn daher ein Lochbohrer bricht, während er ein Loch zur Ausbildung eines Gewindes an einer vorgegebenen Stelle (X_j, Y_j, Z_j) bohrt, ein neuer identischer Lochbohrer verwendet wird, um nacheinander weitere Löcher an anderen Stellen des Werkstücks zu bohren, und dann Gewinde mittels eines Gewindebohrers eingeschnitten werden, muß vermieden werden, daß der Gewindebohrer an der erwähnten Stelle (X_j, Y_j, Z_j) verwendet wird. Insbesondere macht, wenn bei der Ausführung eines Bearbeitungsprogramms ein Fehler oder eine Störung auftritt, z. B. ein Werkzeug T₁ an einer Bearbeitungsstelle (X_j, Y_j, Z_j) bricht, das Anweisen, daß die Bearbeitung durch ein anderes Werkzeug T₂ an derselben Stelle verhindert werden muß, wenn das nächste Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, und die Speicherung dieser Bearbeitungsstelle den Aufbau und Betrieb der Steuereinrichtung kompliziert. Wenn an einer bestimmten Stelle (X_j, Y_j, Z_j) eines Werkstücks K Bearbeitungsschritte ausgeführt werden sollen und im ersten Bearbeitungsschritt ein Fehler auftritt, muß das numerische Steuerprogramm so geändert werden, daß die (K-1) übrigen Bearbeitungsschritte an dieser Stelle ausgelassen werden, und dies macht die numerische Steuereinrichtung kompliziert. Eine derart geänderte Steuerung beruht auf dem Wunsch, daß, selbst dann, wenn ein Teil des Bearbeitungsschrittes nicht ausgeführt wird, die übrigen Schritte soweit wie möglich ausgeführt werden sollen.

Bei der gattungsgemäßen numerischen Programmsteuervorrichtung nach der AT-PS 2 88 112 wird einem Steuergerät ein Maschinenfehlersignal zugeführt, wenn ein Fehler während der Bearbeitungsvorgänge auftritt, z. B. ein Werkzeug bricht. Das Steuergerät gibt einen gedruckten Bericht des Signals und der Zeit des Auftretens des Fehlers an die Überwachungsperson. Die Überwachungsperson hält dann den Betrieb der Maschine an. Dieser Druckschrift sind jedoch nicht die Mittel zu entnehmen, die das Fehlersignal erzeugen.

Aus der DE-OS 21 06 790 ist eine Einrichtung zum Steuern des selbsttätigen Werkzeugwechsels einer Werkzeugmaschine ohne Werkzeugüberwachungseinrichtung bekannt.

Die Werkzeugmaschine nach der DE-GM 18 90 055 beschreibt eine Überwachungsvorrichtung zur Feststellung gebrochener oder unrichtig eingesetzter Werkzeuge. Hierbei wird die Laufzeit zwischen dem Beginn des Spindelvorschubs und dem Auftreffen des Werkzeugs auf dem Werkstück gemessen. Überschreitet diese Laufzeit einen vorbestimmten Wert, dann wird der Betrieb der Werkzeugmaschine verhindert. Hierbei wird jedoch lediglich vor dem Beginn der Bearbeitung überprüft, ob das Werkzeug abgebrochen oder zu kurz ist. Während der Bearbeitung erfolgt keine Überwachung. Der Zeitpunkt des Auftreffens des Werkzeugs auf dem Werkstück wird durch eine piezoelektrische Druckmessung festgestellt.

Aus dem Buch von Gerlach "Spanende Sonderwerkzeugmaschinen", Technischer Verlag Günter Grossmann GmbH, Stuttgart- Vaihingen, 1974, Seiten 66 und 67 sind Werkzeugkontrolleinheiten bekannt, bei denen die Bohrtiefe mittels eines druckempfindlichen Taststifts gemessen wird, um abgebrochene Bohrerspitzen festzustellen. Eine derartige Messung ist nicht während der Bearbeitung möglich. Alternativ wird eine induktive Längenmessung des Bohrers nach dessen Rücklauf aus dem Bohrloch angegeben. Auch dies ermöglicht keine Überwachung während der Bearbeitung.

Aus dem Buch von Rocek "Zerspanungswerkzeuge für den Sondermaschinenbau und automatische Fertigungstaktstraßen", Technischer Verlag Günter Grossmann GmbH, Stuttgart-Vaihingen, 1972, Seiten 179 bis 182, ist es bekannt, verschiedene Werkzeugwächter zum Erkennen zerbrochener Werkzeuge vorzusehen. Auch diese Werkzeugwächter überprüfen erst nach dem Bearbeitungsvorgang das Vorhandensein der Bohrerspitze, z. B. durch eine Druckmessung, induktiv, optisch oder hydraulisch.

Aus der US 29 78 689 ist bekannt, den Grad der Abnutzung eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine durch Messung des von der Abnutzung abhängigen Arbeitsdrucks festzustellen und den Betrieb der Werkzeugmaschine zu unterbrechen, wenn der Arbeitsdruck einen kritischen Wert überschreitet.

Schließlich vergleicht gemäß der US 38 34 615 eine Einrichtung, die beim Betrieb eines Werkzeugs auftretende in einzelne Komponenten zerlegte Kraft mit gespeicherten Werten und ermittelt so den Erhaltungszustand des Werkzeugs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Programmsteuervorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß ein Werkzeugdefekt bereits während der Bearbeitung auf einfache Weise feststellbar ist.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst.

Hierbei wird in Abhängigkeit von der Abnutzung beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit verringert und bei einem Werkzeugbruch selbsttätig nicht nur das Werkzeug, sondern auch das Werkstück und das diesem zugeordnete Bearbeitungsprogramm gewechselt.

Wenn beispielsweise ein Bohrer bricht, wird die Bearbeitung eines Werkstücks durch das Werkzeug unterbrochen und das Werkstück gegen ein neues Werkstück ausgetauscht. Gleichzeitig wird ein neues Programm zur Bearbeitung des neuen Werkstücks gewählt und das zerbrochene Werkzeug gegen ein neues Werkzeug ausgetauscht, das zur Bearbeitung des neuen Werkstücks geeignet ist. Dann wird das neue Werkstück mit dem neuen Werkzeug bearbeitet. Werkstücke, die solange von Werkzeugen bearbeitet wurden, bis diese als zerbrochen angesehen werden, werden an einer vorbestimmten Stelle gesammelt, und nach dem Entfernen der Bruchstücke der Werkzeuge, die in den Werkstücken verbleiben, werden sie den verbleibenden Bearbeitungsschritten unterzogen.

Die Überwachung des Stromes des Antriebsmotors der Arbeitsspindel hat den Vorteil, daß sich der Belastungsstrom auf einfache Weise, z. B. mittels eines Meßwiderstands oder eines Stromwandlers, feststellen läßt, wobei sich eine derartige Feststelleinrichtung auf einfachste Weise, gewünschtenfalls auch nachträglich, bei einer bereits in Gebrauch befindlichen Werkzeugmaschine anbringen läßt, ohne daß die mechanische Konstruktion der Werkzeugmaschine geändert werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf Werkzeugmaschinen, bei denen die erfindungsgemäße selbsttätige numerische Programmsteuerungsvorrichtung anwendbar ist,

Fig. 2A die Draufsicht auf einen Werkzeugroboter,

Fig. 2B die Seitenansicht des Werkzeugroboters nach Fig. 2A,

Fig. 3A eine Seitenansicht einer Werkzeugtragplatte, die auf einem Tisch eines Bearbeitungszentrums angeordnet ist,

Fig. 3B eine Draufsicht auf die Werkzeugtragplatte,

Fig. 3C den Schnitt 3C-3C der Fig. 3B,

Fig. 3D verschiedene Phasen eines selbsttätigen Werkzeugwechsels,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das die Beziehungen zwischen dem Zentralrechner, einer Transfersteuereinrichtung und entsprechenden numerischen Steuereinrichtungen zeigt, die in der erfindungsgemäßen Programm-Steuervorrichtung verwendet werden,

Fig. 5A ein Blockschaltbild, das die Beziehungen zwischen einer Feststelleinheit, einer Ablaufsteuereinrichtung und numerischen Steuereinrichtungen der erfindungsgemäßen Programm-Steuervorrichtung zeigt,

Fig. 5B die Vorderansicht einer Steuertafel der Feststelleinheit,

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das Einzelheiten des Blockschaltbilds der Fig. 5A zeigt,

Fig. 7 ein Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Feststellen eines Schneidstroms wiedergibt,

Fig. 8 eine Tabelle, die den Inhalt einer Speichervorrichtung zeigt, die in der Feststelleinheit verwendet wird,

Fig. 9A, 9B und Fig. 10 und 11 Flußdiagramme, die die Programmschritte zum Feststellen eines Bruchs und der Abnutzung eines Werkzeugs nach der Erfindung zeigen,

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das eine Abwandlung der Werkzeuggruppe STG2 zeigt, die in Fig. 9A dargestellt ist,

Fig. 13 ein Flußdiagramm, das die Schritte zur Bildung einer Werkzeugergänzungsanweisung zeigt,

Fig. 14, 15 und 16 Flußdiagramme, die den Betrieb einer numerischen Steuereinrichtung bei Feststellung eines Bruchs oder der Abnutzung eines Werkzeugs zeigen,

Fig. 17 ein Flußdiagramm, das eine Einzelheit der Werkzeuggruppe STG4 nach Fig. 11 zeigt,

Fig. 18 Signalverläufe bei Benutzung eines Lochbohrers und eines Gewindebohrers zur Bearbeitung,

Fig. 19A und 19B Verbindungen zwischen einer Feststelleinheit und einer Ablaufsteuereinrichtung,

Fig. 20A und 20B Stromverläufe des Spindelantriebsmotors bei Verwendung eines Lochbohrers mit einem Durchmesser von 6 mm zum Bohren eines Loches,

Fig. 21A und 21B Stromverläufe des Spindelantriebsmotors bei Verwendung eines Lochbohrers mit einem Durchmesser von 6 mm und

Fig. 22 ein Blockschaltbild einer Schaltung, in der die Belastungskraft durch eine Regelverzögerung festgestellt wird.

Der Aufbau der Werkzeugmaschinen, z. B. einer Plattentransferstraße, ist in Fig. 1 dargestellt. Die in der Mitte vorgesehene Transferstraße 11 erstreckt sich in X-Richtung, und längs dieser Transferstraße 11 sind mehrere Werkzeugmaschinen, d. h. Bearbeitungszentren MC1-MCj angeordnet. Die Bearbeitungszentren sind jeweils mit numerischen Steuereinrichtungen NC1, NC2, . . . NCj und jeweils mit Werkzeugmaschinen MC1, MG2, . . . MGj versehen. Obwohl nicht in Fig. 1 dargestellt, weist jede numerische Steuereinrichtung eine Stromverteilungstafel (PDP = power distribution panel) mit einer Ablaufsteuereinrichtung und einer Feststelleinheit auf, die die Erfindung kennzeichnet.

Am rechten Ende der Transferstraße 11 ist ein Wartebereich 12 zur Aufnahme von Platten P vorgesehen, auf denen zu bearbeitende Werkstücke angeordnet und befestigt werden. Am linken Ende der Transferstraße 11 ist ein Bereich 14 zum Sammeln von Platten P vorgesehen, die Werkstücke tragen, deren Bearbeitung aus den nachstehend geschilderten Gründen unterbrochen wurde.

Ein mit einem eigenen Antrieb versehener Wagen 16, der Platten P trägt, ist auf der Transferstraße 11 so angeordnet, daß er durch Antreiben seiner Räder 17 an jede gewünschte Stelle längs der Transferstraße 11 fahren kann. Die Platten P können gleichzeitig auf einer Führung 18 angeordnet werden, die auf einem am Wagen befestigten Bolzen 19 um den Bolzen 19 schwenkbar gelagert ist. Eine nicht dargestellte Transferstange ist zum Auf- und Abladen der Platte P auf die oder von der Führung 18 vorgesehen, so daß, wenn die Transferstange betätigt wird, die Platte P in Richtung des Pfeils a auf den Tisch eines Bearbeitungszentrums oder vom Tisch auf den Wagen 16 geschoben wird.

Eine Steuereinrichtung 20 dient zur Steuerung verschiedener Operationen, wie der Verschiebung des Wagens 16 auf der Transferstraße 11, einer 90°-Drehung der Führung 18 sowie der Vor- und Rückbewegung der Transferstange. Die von einer Plattentransfer- Steuereinrichtung 21 für diese Operationen gelieferten Informationen werden Sender-Empfängern SGP und SGPO zugeführt, die an vorbestimmten Stellen längs der Transferstraße 11 angeordnet sind. Die Informationen werden der Steuereinrichtung 20 von den Sender-Empfängern SGP und SGPO über Anschlüsse auf der Unterseite des Wagens 16 zugeführt. Die Sender-Empfänger SGP sind für entsprechende Bearbeitungszentren MC vorgesehen, während der Sender-Empfänger SGPO an der Wartestelle (am linken Ende der Transferstraße 11) für den Wagen 16 angeordnet ist.

Nach Fig. 1 ist ferner eine Transferstraße 11A zur Ergänzung von Werkzeugen vorgesehen, die in einem Werkzeuglager 15 angeordnet und in Betriebsbereitschaft gebracht worden sind. Ferner ist ein weiterer Wagen 16A, ähnlich wie der Wagen 16, auf der Transferstraße 11A fahrbar angeordnet. Auf dem Wagen 16A ist eine Werkzeugplatte TLP mit einem Werkzeugbehälter 31 zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge angeordnet. Wie die Fig. 2A und 2B ausführlicher zeigen, trägt die Werkzeugplatte TLP einen Werkzeugroboter TROBT, der ein im Werkzeuglager 15 enthaltenes Werkzeug erfassen und in den Werkzeugbehälter 31 übertragen kann. Ferner kann der Werkzeugroboter TROBT in dem Werkzeugbehälter 31 enthaltene Werkzeuge in ein Werkzeuglager 15A für defekte Werkzeuge übertragen. Im Werkzeuglager 15 sind Werkzeuge der gleichen Art so gruppiert, daß die Positionierung des Wagens 16A und der Betrieb des Werkzeugroboters TROBT möglichst einfach ist. Die Werkzeugplatte TLP wird vom Wagen 16A in einer Position längs der Transferstraße 11A und in der Nähe der Transferstraße 11 auf den Wagen 16 gebracht und dann vom Wagen 16 zu einem Tisch irgendeines Bearbeitungszentrums MC befördert.

Der Werkzeugroboter TROBT bewirkt ferner das Einspannen eines oder mehrerer gewünschter Werkzeuge in der Spindel eines bestimmten Bearbeitungszentrums MC und das Entfernen eines Werkzeugs, das als zerbrochen oder abgenutzt angesehen wird, um es in den Werkzeugbehälter 31 auf der Werkzeugplatte TLP anzuordnen. Das Werkzeuglager 15A dient zur Aufnahme defekter Werkzeuge, die als zerbrochen oder abgenutzt angesehen werden.

Wenn der Wagen 16A an der Stelle eines Sender-Empfängers SGPOA am vorderen Ende der Transferstraße 11A steht, d. h. an der Wartestelle des Wagens 16A, werden dem Wagen 16A Informationen bezüglich des Betriebsablaufs bzw. Operationsablaufs des Werkzeugroboters TROBT auf der Transferstraße 11A und am Bearbeitungszentrum MC über den Sender- Empfänger SGPOA von der Plattentransfer-Steuereinrichtung 21 zusammen mit Informationen (Anweisungen) bezüglich der Verschiebung des Wagens 16A zugeführt und in einer Speichereinrichtung gespeichert, die auch für den Wagen 16A vorgesehen und auf der Platte TLP angeordnet ist. Wenn daher der Wagen 16A an einer entsprechenden Stelle längs der Transferstraße 11A hält, liest der Werkzeugroboter TROBT nacheinander den Inhalt der Speichereinrichtung aus, um eine Folge von Operationen auszuführen, die oben beschrieben sind.

Auch wenn die Werkzeugplatte TLP auf dem Tisch eines Bearbeitungszentrums verschoben wird, wird das Werkzeug zwischen Spindel und Werkzeugmagazin entsprechend einer in einem anderen Teil der Speichereinrichtung gespeicherten Information ausgewechselt.

Ferner kann eine von der Plattentransfer-Steuereinrichtung 21 abgegebene Information so verstärkt werden, daß neue Werkzeuge an mehreren Bearbeitungszentren MC ergänzt und defekte eingesammelt werden, während die Werkzeugplatte TLP längs der Transferstraße 11 verschoben wird.

Die elektrische Antriebsenergie für die Wagen 16, 16A und den Werkzeugroboter TROBT wird jeweils von Zentralleitungen der Transferstraßen 11, 11A geliefert. Wenn die Anordnung eine elektrische Energiequelle aufweist, sind die Stromversorgungsanschlüsse an den Wartestellen, d. h. den Positionen der Sender-Empfänger SGPO und des SGPOA, der Transferstraßen 11 und 11A vorgesehen.

Wie Fig. 2A zeigt, ist auf der rechten Hälfte einer Werkzeugplatte TLP ein Werkzeugbehälter 31 mit zwei Lagern oder Regalen angeordnet, die insgesamt vierzehn Werkzeuge (in diesem Beispiel) enthalten.

Der Werkzeugroboter TROBT ist auf der Oberseite der linken Hälfte der Werkzeugplatte TLP angeordnet, und ein horizontaler Arm 33 erstreckt sich durch einen Ständer 32 des Werkzeugroboters TROBT, so daß er vor- und zurückverschiebbar ist.

Das untere Ende des Ständers 32 ist auf einem Drehteil 34 auf einer Bodenplatte 35 befestigt, so daß eine Haltevorrichtung 33a, die am rechten Ende des Arms 33 befestigt ist, in jede beliebige Lage um die Achse des Ständers 32 herum gebracht werden kann. Wie schematisch dargestellt ist, wird der Werkzeugroboter von einer Steuereinrichtung 30 gesteuert.

Wie Fig. 2B zeigt, ist die Werkzeugplatte TLP auf einer Führungsschiene des Wagens 16A, der strichpunktiert dargestellt ist, verschiebbar gelagert. An der Unterseite der Bodenplatte 35 ist ein Signalempfänger 36 gegenüber einem Signalgeber 37 angeordnet, der auf der Oberseite des Wagens 16A in vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet ist, so daß er Informationen bezüglich der Verschiebung des Wagens 16A zusammen mit Informationen bezüglich der vom Werkzeugroboter TROBT nacheinander auszuführenden Operationen an der Stelle des Sender-Empfängers SGPOA, der in Fig. 1 dargestellt ist, empfängt. Die empfangenen Informationen werden in einer Speichereinrichtung in der Steuereinrichtung 30 gespeichert.

Die Fig. 3A bis 3D zeigen eine Platte PL, die Ergänzungswerkzeuge trägt und eine andere Form und Funktion als die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Werkzeugplatte TPL hat. Fig. 3A stellt eine Seitenansicht der Platte PL dar, die auf dem Tisch TAB des Bearbeitungszentrums MC angeordnet ist und eine Gruppe von Ergänzungswerkzeugen STLG trägt.

Wie in Fig. 3B gezeigt ist, sitzen die Ergänzungswerkzeuge STLG radial in Trägern, die zur Entnahme eines Werkzeugs aus der Arbeitsspindel SPD seitlich in Richtung des Pfeils X verschiebbar sind. Eine Welle AX (Fig. 3C), die die Werkzeuge trägt, wird von einem Drehtisch RTA gedreht, der auf der Platte PL angeordnet ist.

Fig. 3D zeigt die Schritte oder Phasen a bis c zur Entnahme eines Werkzeugs T1 aus der Spindel (Arbeitsspindel) SPD und die Phasen bzw. Schritte d und e beim Einsetzen eines neuen Werkzeugs T2 in die Spindel SPD.

Obwohl in Fig. 3A ein Drehtisch RTA auf der Platte PL dargestellt ist, ist es auch möglich, die Platte PL mittels eines Drehtisches, der für das Bearbeitungszentrum MC vorgesehen ist, schrittweise so zu drehen, daß das gewünschte Werkzeug in die richtige Auswechsellage relativ zur Arbeitsspindel SPD gebracht wird. Bei der in den Fig. 3A bis 3D dargestellten Konstruktion sind die Transferstraße 11A, das Werkzeuglager 15 und der Wagen 16A nicht erforderlich. Bei dem in den Fig. 3A bis 3D dargestellten Fall sind mehrere Platten PL, die jeweils eine Gruppe von Ergänzungswerkzeugen STLG tragen, wie es in Fig. 3A dargestellt ist, an der Vorderseite der Transferstraße 11 so angeordnet, daß sie vom Wagen 16 zu einem gewünschten Bearbeitungszentrum MC fahrbar sind.

Fig. 4 stellt in Form eines Blockschaltbildes den hauptsächlichen Steuerinformationsfluß in der selbsttätigen Betriebsanordnung nach Fig. 1 dar. Nach Fig. 4 sind die numerischen Steuereinrichtungen NC1 bis NCj der jeweiligen Bearbeitungszentren MC1 bis MCj mit einem Zentralrechner 41 verbunden. Wenn ein Werkstück in einem Bearbeitungszentrum, z. B. MCj, eingespannt ist, werden die für die Bearbeitung des Werkstücks programmierten Daten vom Zentralrechner 41 zur entsprechenden numerischen Steuereinrichtung NCj übertragen. Die numerische Steuereinrichtung NCj überträgt ihrerseits an den Zentralrechner 41 ein Signal, das das Ende der Werkstückbearbeitung anzeigt. Zusätzlich zu den erwähnten Signalen werden zwischen Zentralrechner 41 und Bearbeitungszentrum MCj Signale ausgetauscht, die eine Ergänzung oder einen Ersatz von Werkzeugen im Bearbeitungszentrum MCj anfordern und die Feststellung eines Werkzeugbruchs, während es benutzt wird, anzeigen. Ferner werden zwischen der Plattentransfer-Steuereinrichtung (Transfersteuereinrichtung) 21 und dem Zentralrechner 41 Anweisungen bzw. Instruktionen bezüglich der Verschiebung der Wagen 16 und 16A und Informationen bezüglich der Verschiebung einer Platte P zwischen dem Wartebereich 12 und der Transferstraße 11 sowie zwischen der Transferstraße 11 und dem Sammelbereich 14 ausgetauscht.

Wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist, kann der Informationsaustausch zwischen der Transfersteuereinrichtung 21 und den Wagen 16 und 16A auch drahtlos erfolgen. Die Sender-Empfänger SGP, SGPO und SGPOA sind an Haltestellen der Wagen 16, 16A längs der Transferstraßen 11, 11A angeordnet.

Fig. 5A zeigt die Beziehung zwischen irgendeinem der Bearbeitungszentren MC, seiner numerischen Steuereinrichtung NC, einer Versorgungsstromverteilungstafel (Stromverteilungstafel) PDP und einer Feststelleinheit 51. Die numerische Steuereinrichtung NC führt dem Bearbeitungszentrum MC Befehlsimpulse zum Verschieben oder Drehen des Tisches, dem Werkzeugaufspann-Drehtisch usw., über eine Leitung 52 zu, während ein Rückführimpuls (Istwert- Impuls) über eine Leitung 53 zur numerischen Steuereinrichtung NC zurückgeführt wird.

Über eine Leitung 54 wird dem Bearbeitungszentrum MC von einer Ablaufsteuereinrichtung 58 der Stromverteilungstafel PDP ein Operations- bzw. Betriebsablauf-Anweisungssignal zugeführt, während der Ablaufssteuereinrichtung 58 vom Bearbeitungszentrum MC über eine Leitung 55 ein Operationsabschlußsignal zugeführt wird. Außerdem sind die numerische Steuereinrichtung NC und die Ablaufsteuereinrichtung 58 über Signalleitungen 56 und 57 verbunden. Ein Motor M für den Antrieb der Spindel SPD des Bearbeitungszentrums MC wird von einer Antriebsschaltung 59 angetrieben. Der Ankerstrom des Motors M wird von einem Nebenanschlußstromdetektor (Stromdetektor) 60 festgestellt, während die Drehzahl des Motors M von einem Tachometergenerator TG gemessen und zur Antriebsschaltung 59 zurückgeführt wird. Der vom Stromdetektor 60 gemessene Ankerstrom wird einer logischen Recheneinheit 51-3 über eine Leitung 61, ein Tiefpaßfilter 51-1 und einen Analog/Digital-Umsetzter 51-2 der Feststelleinheit 51 zugeführt. Die logische Recheneinheit 51-3 ist mit der Ablaufsteuereinrichtung 58 über Leitungen 62, 63 verbunden. Ihre Wirkungsweise wird später anhand von Flußablaufdiagrammen näher beschrieben.

Wenn während des Betriebs ein Lochbohrer bricht, wird dieser Bruch festgestellt, wenn das Vorhandensein einer vorbestimmten Beziehung zwischen Daten, die den normalen Schneidbetrieb des Lochbohrers darstellen und in der Speichereinrichtung der logischen Recheneinheit 51-3 gespeichert sind, und während des Bohrens festgestellten Daten festgestellt wird. Diese Beziehung besteht darin, daß der normale oder Sollwert des Schneidstroms kleiner als der tatsächliche oder Istwert des Schneidstroms ist. Gegebenenfalls wird ein das Vorhandensein dieser Beziehung anzeigendes Signal der Ablaufsteuereinrichtung 58 und dann der numerischen Steuereinrichtung NC zugeführt. Die numerische Steuereinrichtung NC gibt daraufhin an das Bearbeitungszentrum MC ein Anweisungssignal, den Bohrbetrieb anzuhalten, und ein Anweisungssignale ab, das Werkstück aus dem Bearbeitungsbereich des Bearbeitungszentrums MC zu entfernen. Gleichzeitig führt die numerische Steuereinrichtung NC dem Zentralrechner 41 ein Signal zu, das diesem befiehlt, die Transfersteuereinrichtung 21 dazu zu veranlassen, das Entfernen des Werkstücks aus dem Bearbeitungsbereich, das Ersetzen des zerbrochenen Lochbohrers und das Einspannen eines neuen Werkstücks anzufordern.

Die Leitungen 62, 63 bilden Verbindungsleitungen zwischen der Ablaufsteuereinrichtung 58 und der Recheneinheit 51-3. So werden der Leitung 63 beispielsweise Signale NC, RESET, ONTC, CYLLE START, MO6 COMPLETE, CiX, MO5, STP, SSP, SRV (vgl. die unten stehende Tabelle 1) und der Leitung 62 Signale zugeführt, die eine Feststellung oder Beurteilung des Werkzeugbruchs, der Abnutzung und Ergänzung oder des Ersatzes von Werkzeugen fordern.

Eine durch strichpunktierte Linien dargestellte Einheit 64 stellt eine rechnende numerische Steuereinheit CNC dar, in der die numerische Steuereinrichtung NC, die Ablaufsteuereinrichtung 58 und die logische Recheneinheit 51-3 integriert sind.

Fig. 5B zeigt die Vorderansicht der Steuertafel der Feststelleinheit 51. In der linken oberen Ecke ist ein Ampèremeter 98 vorgesehen, das den Ankerstrom des Spindelantriebsmotors (Motor) M anzeigt. Wenn die Bedienungsperson während der Bearbeitung eines Werkstücks mit einem neuen Werkzeug in der Betriebsart DATEN EINGESTELLT eine Taste SPEICHERN betätigt, nachdem sie festgestellt daß der Schneidzustand normal ist, wird der augenblickliche Schneidstrom von einer analogen Größe in eine digitale Größe umgesetzt und in digitaler Form in einer Speichereinrichtung gespeichert, und zwar entsprechend der Werkzeugnummer (ONTC Nr.) des gerade benutzten Werkzeugs.

Eine Löschtaste wird zum Löschen der Daten des Werkzeugs ONTC in der Betriebsart DATEN EINGESTELLT betätigt. Eine Lampe FTCNN leuchtet auf, wenn die augenblicklichen Schneiddaten eines Werkzeugs NN (ONTC Nr.) gespeichert werden. Eine Rücksetztaste ist für alle Kennzeichen ("FLAGS"), mit Ausnahme von FTCNN, vorgesehen, und Lampen FBRK und FWEAR leuchten auf, wenn das Werkzeug als zerbrochen oder abgenutzt beurteilt wird. Lampen FiNET, FCNST, FCST und FNUL leuchten auf, wenn ein Normalwert iNET des Schneidstroms gespeichert, der normale Schneidbetrieb fortgesetzt, der Schneidbeginn beurteilt und wenn jeweils kein Belastungsstrom gespeichert wird.

Fig. 6 zeigt die Herstellung einer durchgehenden Bohrung in einem Werkstück W nach dem Einspannen eines Lochbohrers in der Arbeitsspindel SPD, die von dem (Antriebs-)Motor M über ein Getriebe GTR aus Zahnrädern angetrieben wird. Dabei wird der Ankerstrom des Motors M einem Detektor 72 der Feststelleinheit 51 zugeführt, die das Tiefpaßfilter und dem A/D- Umsetzer aufweist, die aber nicht dargestellt sind. Mit 73 ist eine Speichereinrichtung bezeichnet, die zahlreiche (erster, zweiter und dritter) Speicherbereiche oder -adressen zum Speichern verschiedener Daten für jedes Werkzeug aufweist, und zwar einen Stromwert iNETNN (erste Dateneinheit), der dem normalen Schneidzustand des Werkzeugs entspricht (dessen Nummer mit NN bezeichnet ist), ein Signal FTCNN, das anzeigt, daß das Signal iNETNN gespeichert worden ist, ein Signal FTBNN (zweite Dateneinheit), das bedeutet, daß das Werkzeug NN als zerbrochen beurteilt wurde, ein Signal FTWNN (dritte Dateneinheit), das bedeutet, daß das Werkzeug als abgenutzt beurteilt wurde, und ein Signal FCOMNN, das anzeigt, daß das Werkzeug NN eines mehrerer gleicher Werkzeuge ist. Eine Zwischenspeichereinrichtung 73A dient zur Aufnahme des Stromwertes iNETNN vom Detektor 72 über eine Leitung L1 und überträgt ihn dann in die Speichereinrichtung 73. Die Verwendung der Zwischenspeichereinrichtung 73A ist zweckmäßig, wenn alle normalen Schneidstromwerte iNETNN verschiedener Werkzeuge in der Zwischenspeichereinrichtung 73A gespeichert werden, bevor der Betrieb der selbsttätigen Anordnung beginnt. Wie in bezug auf die in Fig. 5B dargestellte Bedienungstafel beschrieben wurde, wird der Wert des Schneidstroms iNETNN in der Zwischenspeichereinrichtung 73A gespeichert, wenn eine fachkundige Bedienungsperson an der Anzeige des Ampèremeters feststellt, daß der Schneidzustand normal ist.

Wenn ein numerischer Wert bezüglich iNETNN eines Werkzeugs NN verfügbar ist, braucht nicht der tatsächliche Wert (Istwert) von iNETNN durch einen tatsächlichen Schneidtest des benutzten Werkzeugs NN festgestellt werden.

Für mehrere Werkzeuge der gleichen Art kann der gleiche Wert von iNETNN gespeichert werden. Der Wert iNETNN kann direkt über eine Leitung L2 vom Detektor 72 in die Speichereinrichtung 73 übertragen werden, ohne über die Zwischenspeichereinrichtung 73A geleitet zu werden. Ein Vergleicher 74 mit logischer Rechenfähigkeit dient zur Berechnung eines Wertes IV in Abhängigkeit von einem Wert des Schneidstroms iCNSTNN, wenn das Werkzeug NN das Werkstück W tatsächlich bearbeitet, und zum Vergleichen des Wertes IV mit iNETNN. Wenn der Wert IV um ein vorbestimmtes Vielfaches größer als iNETNN ist, wird das Werkzeug NN als zerbrochen oder abgenutzt beurteilt. Diese Beurteilungssignale werden ebenfalls in die einzelnen Speicherbereiche der Speichereinrichtung 73 übertragen, die die Daten FTWNN, FTBNN usw. speichert. Das Bruchbeurteilungssignal und das Abnutzungsbeurteilungssignal werden einer Einheit 75 zugeführt, die die Ablaufsteuereinrichtung 58 und die numerische Steuereinrichtung NC aufweist. Wenn das Abnutzungssignal zugeführt wird, wird der Betrieb auf den Schritt 76 geschaltet, um die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs NN durch eine Anweisung der numerischen Steuereinrichtung NC schrittweise zu verringern. Wenn das Bruchbeurteilungssignal der Einheit 75 zugeführt wird, wird der Betrieb auf den Schritt 77 umgeschaltet, um einen Rückzugszyklus auszuführen und das Werkzeug NN vom Werkstück W zu trennen. Erforderlichenfalls wird hierbei die Drehung der Arbeitsspindel SPD angehalten. Dann wird die Programmausführung auf den Schritt 78 weitergeschaltet, um die numerische Steuereinrichtung NC auszulösen. Im Schritt 79 wird das Werkstück W vom Tisch, d. h. dem Arbeitsbereich des Bearbeitungszentrums MC, zur Transferstraße 11 transferiert.

Wenn kein Werkzeug als Ersatz für das als zerbrochen beurteilte Werkzeug in dem Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine gespeichert ist, wird im Schritt 80 das Ergänzungswerkzeug aus dem Werkzeuglager geholt, bevor im Schritt 81 ein neues Werkstück auf dem Bearbeitungszentrum MC angeordnet wird. Im Schritt 82 wird ein Ersatzwerkzeug ausgewählt, und im Schritt 83 wird das Bearbeitungsprogramm des neu eingespannt Werkstücks in ein von der numerischen Steuereinrichtung NC ausführbares geändert. Der Schritt 84 zeigt, daß die Bearbeitung fortzusetzen ist, und im Schritt 80A wird festgestellt, ob das Werkzeugmagazin des Bearbeitungszentrums MC ein Werkzeug enthält, das das als abgenutzt beurteilte Werkzeug ersetzen kann. Wenn kein Werkzeug der gleichen Art vorhanden ist, wird ein Ergänzungssignal über die numerische Steuereinrichtung NC und den Zentralrechner 41 zur Transfersteuereinrichtung 21 übertragen. Die Werkzeugergänzung wird jedoch nicht sofort durchgeführt, sondern erst wird das Werkzeug in dem Werkzeugmagazin angeordnet, bevor das nächste neue Werkstück eingespannt wird.

Die Schritte 80 und 80A können ausgelassen werden, wenn das Werkzeugmagazin eine hinreichende Anzahl von Ersatzwerkzeugen als Reserve enthält.

Fig. 7 zeigt den Aufbau des Detektors 72 nach Fig. 6 ausführlicher. Der Detektor 72 enthält einen Gleichrichter 92 zur Speisung eines Spindelantriebsmotors 91, einen Meßwiderstand 93 in Reihe mit der Ankerwicklung des Motors 91, eine Trennschaltung 94, ein Tiefpaßfilter 95 am Ausgang der Trennschaltung 94, einen A/D-Umsetzer 96 am Ausgang des Tiefpaßfilters 95 und ein Ampèremeter 98, das mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 95 über einen Verstärker 97 verbunden ist. Das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 96 weist acht bis zehn Bits auf und wird beispielsweise als Signal iNETNN benutzt.

Fig. 8 zeigt die Speicherbereiche der in Fig. 6 dargestellten Speichereinrichtung 73 und die darin gespeicherten, den jeweiligen Werkzeugen NN entsprechenden Daten. In Fig. 8 sind die Werkzeugnummern als zweistellige Dezimalzahlen dargestellt. Das Symbol 00 wird zur Kennzeichnung der Gruppen von Werkzeugen gleicher Art benutzt. Bei jedem Werkzeug ist der normale Schneidstromwert iNETNN durch acht Bits dargestellt, das Signal FTCNN, das anzeigt, daß das Signal iNETNN gespeichert ist, durch ein Bit, das Signal FCOMNN durch fünf Bits und die Signale FTBNN und FTWNN durch jeweils ein Bit. Die Werkzeugnummern 01, 02, 03 und 04 stellen Werkzeuge der gleichen Art dar. In derselben Weise stellen 05 und 06 Werkzeuge der gleichen Gruppe (FCOMNN = 00010) dar, bedeuten 07 und 08, daß FCOMNN = 00011 ist und bedeutet 09, daß FCOMNN = 00100 ist. Die Signale iNETNN für die Werkzeugnummern 01, 02, 03 und 04 sind 0, und FTCNN = 0 bei diesen Werkzeugnummern bedeutet, daß die normalen Schneidstromwerte der Werkzeuge 01 bis 04 nicht gespeichert sind.

Als die Signale iNETNN der Werkzeuge 05 und 06 ist der gleiche Wert 01011001 gespeichert, so daß die Signale FTCNN = 1 sind. Bei dem Werkzeug 05 bedeuten FTBNN = 0 und FTWNN = 1, daß eine Abnutzungsbeurteilung vorgenommen wurde. Beim Werkzeug 06 bedeuten FTBNN = 1 und FTWNN = 1, daß eine Abnutzungsbeurteilung beim Schneiden und dann eine Bruchbeurteilung durchgeführt wurde. Beim Werkzeug 09 bedeuten iNETNN = 10010001 und FTCNN = 1, daß die eine oder andere der Abnutzungs- und Bruchbeurteilungen noch nicht durchgeführt wurde.

Die Fig. 9 bis 17 stellen Flußdiagramme der Wirkungsweise der schematisch in Fig. 6 dargestellten Anordnung dar, und die Bedeutungen der verschiedenen Signale sind in der Tabelle 1 am Schluß der Beschreibung angegeben.

Zunächst werden die Fig. 9A und 9B beschrieben. Nachdem im Schritt 1 (nachstehend wird "Schritt" mit "ST" = STEP abgekürzt) die Stromversorgung eingeschaltet worden ist, werden im ST2 alle Daten der Speichereinrichtung 73, ausgenommen die Daten iNETNN, FTCNN, FCOMNN, FTBNN und FTWNN und alle Kennzeichen (flags = Flaggen, d. h. Signale mit dem Anfangsbuchstaben F) gelöscht.

Wenn im ST3 ein Startbefehl gegeben wird, wird das Programm auf ST4 weitergeschaltet, in dem geprüft wird, ob das Bit SETFiN, das in einer Datenspeichereinrichtung im Vergleicher 74 gespeichert ist, eine "0" ist oder nicht. Das Bit oder Signal SETFiN bedeutet, daß ein Werkzeug NN (ONTC-Werkzeug genannt) in der Spindel SPD eingesetzt ist, und ein Signal FTCNN zeigt an, daß das in der Speichereinrichtung 73 gespeicherte Bit SNETNN des Werkzeugs "1" ist.

Da SETFiN im Schritt ST2 gelöscht wurde, geht das Programm mit ST5 weiter, in dem die Adresse der Speichereinrichtung 73 (Fig. 6), in der die Werkzeugnummer NN des Werkzeugs ONTC gespeichert ist, das jetzt in der Spindel SPD eingesetzt ist, aufgesucht und damit die Adressen der Daten iNETNN, FTCNN, FCDMNN, FTBNN und FTWNN, die dieser Werkzeugnummer entsprechen, aufgefunden werden.

Dann geht das Programm mit ST6 weiter, um zu prüfen, ob die Betriebsart AUTO oder DATEN EINGESTELLT gewählt wurde. Im Falle der Betriebsart AUTO wird das Programm an der Verbindungsstelle A fortgesetzt. Wenn dagegen die Betriebsart DATEN EINGSTELLT gewählt worden ist, wird eine Schrittgruppe STG1 ausgeführt, die aus Schritten ST7 bis ST16 besteht (vgl. Fig. 9B). Die Schrittgruppe STG1 stellt ein Beispiel der Einstellung von Daten, hier iNETNN, in einem der Datenbereiche der Speichereinrichtung 73 dar, die in Fig. 6 gezeigt ist.

Im ST9 prüft die Bedienungsperson, wenn die Spindeldrehzahl oberhalb eines vorbestimmten Wertes (CiX = "1") liegt, den Schneidzustand des ONTC-Werkzeugs Tj durch Ablesen des Ampèremeters, und wenn die Schneidstromstärke normal ist, schaltet sie die Speichertaste ein.

Im ST11 wird geprüft, ob die Speichertaste eingeschaltet ist oder nicht. Wenn JA, wird das Programm mit ST12 fortgesetzt, wobei nach beispielsweise 0,1 Sekunden der Schneidstrom achtmal abgetastet und dann der Mittelwert IC errechnet wird. Im ST13 wird dann der Mittelwert IC im iNETNN-Bereich der Speichereinrichtung 73 (in diesem Falle NN = j) gespeichert. In diesem Falle wird ein Kennzeichen FTCNN, das anzeigt, daß das Datenbit iNETNN gespeichert worden ist, auf "1" eingestellt.

Dann wird im ST14 das Datenbit von SETFiN auf "1" eingestellt und das Programm am Verbindungspunkt S fortgesetzt. Wenn das Ergebnis von ST9 NEIN ist, d. h. wenn die Spindeldrehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird das Programm mit ST10 fortgesetzt, um zu prüfen, ob die Löschtaste eingeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis im ST15 JA ist, wird eine "0" als Datenbit für iNETNN und FTCNN gespeichert, und dann wird "0" im ST16 als Datenbit von SETFiN gespeichert. Das Programm kehrt dann zum Verbindungspunkt S zurück. Wenn das Ergebnis im ST10 NEIN ist, kehrt das Programm direkt zum Verbindungspunkt S zurück. Wenn ST16 ausgeführt worden ist und das Bit iNETNN nicht in der Speichereinrichtung 73 gespeichert ist, werden die Schritte ST4 bis ST6 erneut ausgeführt, und diese Programmschleife wird solange wiederholt, bis CiX im ST9 "1" wird. Nach Ausführung des Schrittes ST14 ist die Speicherung des Bits iNETNN für das Werkzeug Tj abgeschlossen, und die Programmschleife ST7→ST10→S wird solange wiederholt, bis das nächste Werkzeug T(j+1) in der Spindel SPD durch das Abschlußsignal MO6 eingesetzt ist.

Wenn die Prüfung im ST7 als Ergebnis JA ergibt, d. h. wenn MO6 abgeschlossen und der Wechsel des nächsten neuen Werkzeugs T(j+1) abgeschlossen sind, wird im ST8 das Datenbit SETFiN zunächst zu "0" gemacht, so daß das Datenbit iNETNN (NN=j+1) für das nächste Werkzeug T(j+1) gespeichert wird. Daher wird jetzt mit einem neuen Werkzeug T(j+1) gearbeitet und das Datenbit iNETNN in einem entsprechenden Speicherbereich gespeichert. Die gleichen Operationen werden mit den in dem Werkzeugmagazin eines vorgegebenen Bearbeitungszentrums MC enthaltenen Werkzeugen ausgeführt.

Nachstehend wird die Ausführung des Programms für den Fall beschrieben, daß der Prüfschritt ST6 die Betriebsart AUTO ergibt.

In diesem Falle werden in ST17 und ST18 das Bruchprüfbit FBRK und das Abnutzungsprüfbit FWEAR, die in einer Direktzugriff- Speichereinrichtung (RAM) in der Speichereinrichtung 73, die in Fig. 6 dargestellt ist, gespeichert sind, überprüft. Wenn die Prüfung im ST17 oder ST18 JA ergibt, geht das Programm mit der Schrittgruppe STG2 weiter. Im ST25 wird der Istwert des Schneidstroms des in der Arbeitsspindel SPD eingesetzten Werkzeugs (des ONTC-Werkzeugs) überprüft, und wenn die Überprüfung ergibt, daß er gleich dem normalen Schneidstrom ist, wird das Datenbit FiNET auf "1" eingestellt. Dann geht das Programm an der Stelle 4 (vgl. Fig. 10) weiter. Wenn im ST25 das Datenbit FiNET eine "0" ist, geht das Programm mit ST26 weiter, und wenn die Überprüfung im ST26 ergibt, daß FCNST = "1" ist, d. h. gleich dem normalen Schneidzustand, geht das Programm an der Stelle 3 (vgl. Fig. 10) weiter. Wenn die Prüfung im ST26 ergibt, daß FCNST = "0" ist, geht das Programm mit ST28 weiter, und wenn die Prüfung in diesem Schritt ergibt, daß FINUL = "1" ist, d. h. daß kein Belastungsstrom gespeichert ist, geht das Programm an der Stelle 1 (vgl. Fig. 9A) weiter. Wenn die Prüfung im ST28 ergibt, daß FINUL = "0" ist, geht das Programm mit ST29 weiter, in dem geprüft wird, ob die Spindeldrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht. Wenn CiX = "0" ist, d. h. die Spindeldrehzahl unter dem vorbestimmten Wert liegt, geht das Programm an der Stelle S weiter. Wenn die Prüfung im ST29 ergibt, daß CiX = "1" ist, wird im ST30 der Leerlaufstrom INUL errechnet, und zwar eine vorbestimmte Zeit (TM1 = 0,5 Sekunden) später, die von einem nicht dargestellten Zeitglied TM1 bestimmt wird. In diesem Zeitpunkt beginnt das neue ONTC-Werkzeug nicht mit der Bearbeitung. Der Leerlaufstrom INUL wird durch achtmaliges Abtasten des codierten Ankerstroms Ii und anschließende Berechnung des Mittelwerts

1/8Σ|Ii|→INUL

ermittelt.

Das Datenbit für den Leerlaufstrom INUL wird in einer Datenspeichereinrichtung (die beispielsweise in der Speichereinrichtung 73 enthalten ist) gespeichert.

Im ST31 wird das Datenbit von FINUL auf "1" gesetzt bzw. eingestellt, um anzuzeigen, daß das Datenbit INUL gespeichert worden ist. Das Bit ("1" oder "0") von FINUL zeigt daher an, ob der Leerlaufstrom INUL gespeichert worden ist oder nicht.

Im ST32 wird der Mittelwert ICST nach einer Zeit von 0,1 Sekunden, die von einem nicht dargestellten Zeitglied TM2 bestimmt wird, durch viermaliges Abtasten des Ankerstroms in einem Intervall von 40 Millisekunden berechnet. Auch das Verhältnis IR1 von ICST zu INUL wird berechnet.

Im nächsten Schritt wird geprüft, ob IR1 gleich oder größer als eine vorbestimmte Konstante K ist (wobei K beispielsweise gleich 1,2 ist). Wenn die Prüfung im ST33 NEIN ergibt, werden die Werte von ICST und IR1, die in der Datenspeichereinrichtung der Speichereinrichtung 73 gespeichert sind, jeweils auf "0" eingestellt.

Wenn die Prüfung im ST33 die Antwort JA ergibt, wird im ST34 das in der Datenspeichereinrichtung gespeicherte Datenbit FCST auf "1" eingestellt. Dies bedeutet, daß die Prüfung des ONTC- Werkzeugs ergeben hat, daß es mit der Bearbeitung begonnen hat.

Nach Fig. 10 dienen die Schritte ST36 und ST37 zur Prüfung, ob der Schneidzustand normal ist oder nicht. Dabei wird der Schneidstrom nach einer von einem nicht dargestellten Zeitglied TM3 vorbestimmten Zeit von 0,1 Sekunden viermal in Abständen von 40 Millisekunden abgetastet, um den Mittelwert ICNST zu errechnen. Danach wird der Strom erneut viermal abgetastet, um den Mittelwert ICNST2 zu errechnen, und dann wird das Verhältnis IR2 der Mittelwerte berechnet. Wenn das Ergebnis von ST37 zeigt, daß das Verhältnis IR2 größer als eine Konstante K2 = 0,9, aber kleiner als eine Konstante K3 = 1,1 ist, geht das Programm mit ST38 weiter, in dem geprüft wird, ob FCNST gleich "1" ist oder nicht, d. h. ob der Schneidvorgang normal ist oder nicht.

Wenn das Ergebnis der Prüfung im ST37 NEIN lautet, werden im Schritt ST36 berechnete und in der Datenspeichereinrichtung gespeicherte Daten ICNST2 und IR2 gelöscht. Dann geht das Programm zur (Verbindungs-)Stelle 5 (vgl. Fig. 9B) über.

Anschließend an den ST38 wird der ST40 ausgeführt. In diesem Schritt wird nach einer von einem nicht dargestellten Zeitglied TM4 bestimmten Zeit von 0,1 Sekunden der Schneidstrom achtmal abgetastet, um den Mittelwert iNET zu berechnen. Dann wird das Verhältnis IR3 von iNET zu INUL berechnet. In Schritten ST41, ST42 und ST43 werden die Werte von Konstanten K5 und K6, die in späteren Programmschritten zur Überprüfung des ONTC-Werkzeugs auf Abnutzung und Bruch verwendet werden, in Abhängigkeit vom Verhältnis IR3 geändert. Im Schritt ST44 wird geprüft, ob das dem ONTC-Werkzeug entsprechende Datenbit iNETNN gespeichert ist oder nicht. Wenn JA, dann wird im Schritt ST45 das Datenbit iNETNN in das Datenbit iNET geändert. Wenn NEIN, wird nach einer von einem nicht dargestellten Zeitglied TM5 bestimmten Zeit von 0,1 Sekunden der Istwert des Schneidstroms achtmal abgetastet, um den Mittelwert iNET zu berechnen, und im Schritt ST47 der Mittelwert iNET für das Datenbit iNETNN eingesetzt und das Datenbit FTCNN auf "1" gesetzt bzw. eingestellt.

Die Programmschritte ST46 und ST47 werden ausgeführt, wenn das Datenbit iNETNN der Schrittgruppe STG1 in der Betriebsart DATEN EINGESTELLT (bzw. GESETZT) im Datenspeicherbereich der Speichereinrichtung 73 gespeichert ist. Im ST48 wird als Datenbit des Kennzeichens FiNET eine "1" eingestellt, die anzeigt, daß der normale Schneidstrom gespeichert worden ist.

Dann geht das Programm auf einen Prüfschritt ST49 über, der in Fig. 11 dargestellt ist. Der Zweck der die Schritte ST49 bis ST55 aufweisenden Programmschrittgruppe STG3 besteht darin, das Abtasten des Spitzenstromwertes bei einer kurzzeitigen Belastung des Spindelantriebsmotors (Motor) zu verhindern, die auftritt, wenn die Haltanweisung (STP="1") gegeben wird, um den Motor anzuhalten und den Motor nach 0,5 Sekunden wieder anlaufen zu lassen.

Im einzelnen werden, wenn ST49 ergibt, daß STP="1" ist, im ST51 die Datenbits der Signale SSP1 und SSP2, die das Anhalten der Spindel SPD anzeigen, jeweils auf "1" eingestellt. Wenn im ST49 das Ergebnis der Prüfung STP="0" ist, wird im ST50 geprüft, ob CiX "1" ist oder nicht, das heißt, ob die Arbeitsspindeldrehzahl normal ist oder nicht. Wenn das Ergebnis NEIN lautet, geht das Programm mit ST51 weiter. Wenn das Prüfergebnis im ST50 JA (CiX="1") lautet, wird im ST52 das Datenbit SSP2 auf "0" eingestellt.

Im ST53 wird geprüft, ob das Datenbit SSP1 gleich "1" ist oder nicht. Wenn das Ergebnis JA lautet, wird im ST54 geprüft, ob das Datenbit SSP2 "1" ist oder nicht. Wenn das Ergebnis JA lautet, wird das Program auf ST59 weitergeschaltet, um die Daten IV und IR4 zu löschen, die im ST56 berechnet wurden. Wenn das Prüfergebnis im ST54 NEIN lautet, geht das Programm mit ST55 weiter, wo nach einer Verweilzeit von 0,5 Sekunden das Signal SSP1 gelöscht wird. Das Signal SSP1 wird auf "1" eingestellt, wenn das Spindelhaltsignal STP "1" wird. Danach wird, wenn der Spindelmotor wieder anläuft und eine vorbestimmte Drahzahl erreicht hat, das Signal SSP2 zu "1" gemacht. Im ST56 wird nach einer von einem nicht dargestellten Zeitglied TM6 bestimmten Zeit von 0,1 Sekunden der Schneidstrom achtmal abgetastet, um einen Mittelwert IV zu berechnen, und dann wird das Verhältnis

berechnet.

Dann wird im ST57 geprüft, ob IR4 zwischen den Konstanten K5 und K6 liegt, die in ST42 oder ST43 bestimmt werden, oder nicht. Wenn das Prüfergebnis im ST57 NEIN lautet, wird im ST58 geprüft, ob IR4 größer als K6 ist oder nicht. Wenn das Ergebnis NEIN lautet, dann werden im ST59 IV und IR4 gelöscht und das Programm an der Stelle 5 fortgesetzt. Wenn das Prüfergebnis im ST57 JA lautet, bedeutet dies eine Abnutzung, so daß im ST60 das Datenbit FWEAR auf "1" eingestellt und im ST60 geprüft wird, ob der Werkzeugabnutzungs-Feststellschalter eingeschaltet ist.

Wenn dieser Schalter eingeschaltet ist, wird im ST64 ein Abnutzungsprüfsignal zur Ablaufsteuereinrichtung 58 übertragen, wie es durch gestrichelte Linien dargestellt ist, und das Programm an der Stelle 5 fortgesetzt. Wenn das Prüfergebnis des ST62 NEIN lautet, d. h., keine Abnutzung festgestellt worden ist, geht das Programm vom ST62 zur Stelle 5 über. In ähnlicher Weise wird, wenn das Prüfergebnis im ST58 JA lautet, d. h., IR4<K6 ist, im ST61 das Datenbit FBRK auf "1" eingestellt. Ferner wird, wenn das Prüfergebnis im ST63 JA lautet, d. h., der Werkzeugbruch-Feststellschalter eingeschaltet ist, im ST65 ein Bruchprüfsignal zur Ablaufsteuereinrichtung übertragen, wie es durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Wenn das Prüfergebnis im ST63 NEIN lautet, d. h., der Werkzeugbruch- Feststellschalter ausgeschaltet ist, wird das Programm direkt an der Stelle 5 fotgesetzt.

Nachstehend werden verschiedene Programmschritte der Schrittgruppe STG2, die in den Fig. 9A und 9B dargestellt sind, beschrieben.

Wenn im ST17 festgestellt wird, daß das Werkzeug gebrochen ist, d. h., FBRK="1" ist, wrid im ST19 geprüft, ob die numerische Steuereinrichtung NC zurückgestellt worden ist. Wenn die numerische Steuereinrichtung NC zurückgestellt worden ist, werden im ST20 alle Kennzeichen und Datenbits INUL, ICNST1, ICNST2, iNET, IV, IR1, IR2, IR3 und IR4, mit Ausnahme von iNETNN, FTCNN, FCOMNN, FTBNN und FTWNN, gelöscht.

Nach Ausführung des ST3 geht das Programm an der Stelle S weiter. Wenn das Prüfergebnis im ST19 NEIN lautet, d. h., die numerische Steuereinrichtung NC nicht zurückgesetzt war, geht das Programm an der Stelle 5 weiter, und im ST21 wird geprüft, ob MO6 abgeschlossen ist, d. h., ob die Einwechselung des neuen Werkzeugs abgeschlossen ist oder nicht. Wenn das Prüfergebnis im ST21 JA lautet, werden die Datenbits und Kennzeichen, wie oben beschrieben, gelöscht. Wenn das Prüfergebnis von ST21 NEIN lautet, wird das Programm an der Stelle A fortgesetzt.

Wenn im ST18 das Werkzeugabnutzungs-Prüfkennzeichen FWEAR "1" ist, wird im ST22 geprüft, ob ein Zyklusstart eingeschaltet (JA) ist oder nicht. Wenn das Ergebnis JA lautet, wird im ST23 das Kennzeichen FWEAR gelöscht. Dann werden im ST24 das Datenbit VORSCHUBHALT durch die numerische Steuereinrichtung NC gelöscht und das Programm an dere Stelle 4 fortgesetzt. Wenn das Prüfergebnis von ST22 NEIN lautet oder CYS nicht eingeschaltet ist, geht das Programm mit ST19 weiter.

Fig. 12 stellt ein Flußdiagramm der in Fig. 9 veranschaulichten Programm-Schrittgruppe STG2 dar, die von einer computerisierten numerischen Steuereinrichtung NC ausgeführt wird. Wenn in Fig. 12 die Überprüfung im ST17 JA ergibt, geht das Programm mit ST17-1 weiter, wo geprüft wird, ob das Bruchprüfungs- (oder Bruchbeurteilungs-)Kennzeichen FTBNN "1" ist. Wenn das Ergebnis NEIN lautet, wird das Kennzeichen FTBNN im Schritt ST17-2 auf "1" eingestellt. Wenn das Ergebnis dagegen JA lautet, geht das Programm direkt auf ST17-3 über, in dem geprüft wird, ob das Bit BRESET "1" ist. Wenn JA, dann wird im ST17-4 das Bruchprüf- Kennzeichen FBRK="1" gelöscht, und dann kehrt das Programm zur Stelle A zurück. Wenn im ST17-3 das Prüfergebnis NEIN lautet, wird im ST17-5 geprüft, ob MO6 abgeschlossen ist. Wenn im ST17-5 die Antwort JA lautet, geht das Programm mit ST17-7 weiter, werden alle Daten und Kennzeichen, mit Ausnahme der zuvor angegebenen, gelöscht, und dann kehrt das Programm zur Stelle S zurück. Wenn im ST17-5 die Antwort NEIN lautet, wird im ST17-6 geprüft, ob die numerische Steuereinrichtung NC zurückgestellt worden ist. Wen der ST17-6 die Antwort JA ergibt, geht das Programm mit ST17-7 weiter, während es bei NEIN an der Stelle A weitergeht.

In der gleichen Weise wird im ST18 geprüft, ob das Abnutzungsprüfkennzeichen FWEAR "1" ist, und wenn JA, wird im ST18-1 geprüft, ob das Kennzeichen FTWNN "1" ist. Wenn der ST18-1 die Antwort NEIN ergibt, wird das Kennzeichen FTWNN im ST18-2 auf "1" eingestellt, während bei der Antwort JA im ST18-3 geprüft wird, ob WRESET "1" ist. Wenn JA, wird im ST18-4 das Abnutzungsprüf- Kennzeichen WEAR gelöscht, und dann geht das Programm an der Stelle A weiter. Das Programm geht auch dann an der Stelle A weiter, wenn im ST18-3 das Ergebnis NEIN lautet.

Die in den Flußdiagrammen der Fig. 9 bis 12 dargestellten Programmschritte werden in der oben beschriebenen Weise nacheinander ausgeführt. Fig. 13 zeigt eine Abwandlung des Flußdiagramms der Fig. 11. Hierbei ist angenommen, daß bei Benutzung eines Werkzeugs (ONTC-Werkzeugs) NN ein Bruch dieses Werkzeugs NN festgestellt wird. Die Anordnung ist gemäß dem Flußdiagramm in Fig. 13 so aufgebaut, daß, wenn ein Kennzeichen FTBNN, das sich auf alle Werkzeuge NN₁-NN_n einer Werkzeuggruppe in einem Werkzeugmagazin, einschießlich des Werkzeugs NN, eine "1" darstellt, bevor irgendein Werkzeug dieser Werkzeuggruppe zur Bearbeitung des nächsten Werkstücks ausgewählt worden ist, eine Werkzeugergänzungsanweisung gebildet wird, um sicherzustellen, daß zumindest ein fehlerfreies Werkzeug NN in dieser Werkzeuggruppe im Werkzeugmagazin vorhanden ist.

Wenn in dem in Fig. 11 dargestellten Prüfschritt ST62 das Ergebnis JA lautet, wird im ST66 (Fig. 13) geprüft, ob das Werkzeugbruch- Prüfkennzeichen FTBNN oder Werkzeugabnutzungs- Prüfkennzeichen FTWNN aller Werkzeuge einer Werkzeuggruppe, bei dem die Werte von FCOMNN der als zerbrochen beurteilten Werkzeuge gleich sind, eine "1" darstellt.

Wenn im ST66 das Ergebnis JA ist, bedeutet dies, daß im Werkzeugmagazin kein fehlerfreies Werkzeug NN vorhanden ist, so daß das Programm mit ST67 fortgesetzt wird, in dem geprüft wird, ob ein ein neues Werkzeug anforderndes Kennzeichen FNTCAL eine "1" darstellt. Wenn NEIN, wird das Kennzeichen INTCAL im ST68 auf "1" eingestellt, während bei JA eine Anweisung zur Ergänzung eines neuen Werkzeugs NN im Werkzeugmagazin an die Wagen 16, 16A, die Werkzeugplatte TLP und den Werkzeugroboter TROBT, die in Fig. 1 dargestellt sind, über die Ablaufsteuereinrichtung 58, die numerische Steuereinrichtung NC und den Zentralrechner 41, die in Fig. 5A dargestellt sind, gegeben wird. Im ST70 wird geprüft, ob wenigstens ein Werkzeug zur Ergänzung des zerbrochenen Werkzeugs ins Werkzeugmagazin gebracht worden ist oder nicht. Wenn NEIN, kehrt das Programm zum ST67 zurück.

Wenn das Prüfergebnis im ST70 JA lautet, wird das Bruchkennzeichen FTBNN des ergänzten Werkzeugs im ST71 gelöscht um anzuzeigen, daß das zerbrochene Werkzeug durch ein neues Werkzeug ersetzt worden ist. Wenn ein abgenutztes Werkzeug ersetzt werden soll, werden ähnliche Schritte wie die Schritte 66 bis 72 ausgeführt. So wird beispielsweise in einem dem ST66 entsprechenden Schritt geprüft, ob das Kennzeichen FTBNN oder FTWNN eines Werkzeugs aus FCOMNN eine "1" darstellt. Wenn jedoch ein abgenutztes Werkzeug TFW festgestellt wird, wird die Bearbeitung eines Werkstücks I fortgesetzt, statt das Werkstück I durch ein neues Werkstück II zu ersetzen, wie im Falle eines zerbrochenen Werkzeugs.

Selbst wenn also die Bearbeitung durch das Werkzeug TFW abgeschlossen ist, wird die Bearbeitung des Werkstücks I nicht unterbrochen, so daß das Werkzeug TFW während der übrigen Bearbeitungsschritte wiedergewählt würde. Wenn kein einwandfreies Werkzeug von der gleichen Art wie das Werkzeug TFW mehr im Werkzeugmagazin vorhanden ist, wäre es jedoch nicht möglich, die Bearbeitung des Werkstücks I fortzusetzen. Daher muß das Werkstück I aus dem Bearbeitungsberich des Bearbeitungszentrums MC entfernt und ein neues Werkzeug im Werkzeugmagazin ergänzt werden. Da dieses Verfahren bei Erzeugung einer Werkzeugergänzungsanweisung als Ergebnis einer Abnutzungsprüfung anstelle der Bildung der Ergänzungsanweisung, wenn das Kennzeichen FTBNN oder FTWNN aller Werkzeuge von FCOMNN eine "1" wird (siehe oben), unzweckmäßig ist, ist es zweckmäßiger, die Werkzeugergänzungsanweisung dann zu erzeugen, wenn das Kennzeichen FTWNN nur eines Werkzeugs in der Werkzeuggruppe von FCOMNN eine"0" darstellt.

Fig. 14 zeigt eine Werkzeugauswählroutine, wenn die Ablaufsteuereinrichtung 58 ein Werkzeug-Codewort erhält. Wenn also ein Werkzeug-Codewort zugeführt wird, wird es im ST73 in einem Reservewerkzeug-Register SPTREG in der Datenspeichereinrichtung zwischengespeichert. Dann wird im ST74 geprüft, ob das Bruchprüfkennzeichen FTBNN, das dem vom Werkzeug-Codewort bezeichneten Werkzeug entspricht, "1" ist. Wenn JA, wird das Programm mit ST76 fortgesetzt, wenn NEIN, wird es mit ST75 fortgesetzt, wo geprüft wird, ob das Abnutzungsprüfkennzeichen FTWNN "1" ist. Wenn JA, wird im ST81 der Inhalt des Registers SPTREG in den Wert des Werkzeug-Puffers (TBR=TOOL BUFFER) geändert. Bei dem automatischen Werkzeugwechsel wird ein Werkzeug, das sich an der Stelle eines Werkzeugtopfes in dem Werkzeugmagazin befindet, das durch das Zeichen TBR angegeben wird, gegen das in der Spindel SPD eingesetzte ONTC-Werkzeug ausgewechselt. Wenn dagegen das Ergebnis von ST75 JA lautet, wird im ST76 ein Werkzeug mit einer niedrigeren Werkzeugnummer (TNEW), das zur gleichen Werkzeugruppe gehört, in Abhängigkeit von FCOM aufgesucht, das einem Werkzeug NN mit einer Nummer zugeordnet ist, die dem Inhalt von SPTREG entspricht. Dann wird im ST77 das Vorhandensein des Werkzeugs TNEW überprüft. Wenn das Ergebnis JA lautet, wird im ST78 geprüft, ob das Kennzeichen FTBNN oder FTWNN oder Werkzeug TNEW "1" ist oder nicht. Wenn JA, wird im ST79 eine "1" zum Inhalt (Zählwert) von SPTREG addiert, und dann geht das Programm mit ST76 weiter. Wenn das Ergebnis von ST78 NEIN lautet, wird im ST80 das Datenbit TNEW ins Register SPTREG gesetzt. Dann geht das Programm mit dem Schritt ST81 weiter. Wenn das Ergebnis von ST77 NEIN lautet, wird im ST82 der Hinweis angezeigt, daß kein Ersatzwerkzeug vorhanden ist. Nach Erzeugung einer Nothaltanweisung wird im ST83 die Steueranordnung ausgeschaltet. Die Werkzeuge werden ergänzt, wie es in Fig. 13 dargestellt ist, um zu verhindern, daß die Schritte ST82 und ST83 tatsächlich auftreten (Fig. 14).

Das Flußdiagramm der Fig. 15 zeigt den Ablauf eines Steuersignals, das einem Bearbeitungszentrum MC von einer numerischen Steuereinrichtung NC in Abhängigkeit von einer Anweisung aus dem Schritt ST65 nach Fig. 11 zugeführt wird. Im ST101 wird geprüft, ob das Bruchprüfkennzeichen FBRK "1" ist. Wenn JA, wird der Vorschub eines Werkzeugs angehalten. Nach einer Sekunde erzeugt die numerische Steuereinrichtung NC ein Rücksetzsignal im ST103. Dann wird im ST104 eine Anweisung zum Zurückziehen längs der Z-Achse (Fig. 1) gegeben, um das Werkzeug vom Werkstück I zu trennen. Im ST105 wird das Werkstück I dann in die 0-Position im Bearbeitungsbereich des Bearbeitungszentrums MC gebracht. Dann wird der Drehtisch im ST106 ebenfalls in die 0°-Stellung zurückgedreht, um die Übertragung des Werkstücks auf die Transferstraße 11 abzuwarten. Bei Nichtvorhandensein einer Werkzeugplatte TLP für Ergänzungswerkzeuge wird das nächste Werkstück II vom Wagen 16 in die Plattenauswechselposition des Bearbeitungszentrums MC gebracht. Wenn zuerst eine Ergänzungswerkzeuge tragende Platte ankommt, wird der Plattenwechsel auf dem Wagen 16 in zwei Schritten, wie nachstehend angegeben, während des Plattenwechselzyklus (P.C.- Zyklus) des St107 ausgeführt.

Im ST108 wählt die numerische Steuereinrichtung NC ein neues Bearbeitungsprogramm für das neue Werkstück II aus (im Falle einer Steuereinrichtung mit Bandrücklauf). Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält die numerische Steuereinrichtung NC das Bearbeitungsprogramm für das neue Werkzeug II vom Zentralrechner 41. Nach 0,1 Sekunden wird dann im ST109 BRESET auf "1" eingestellt, und nach einer Sekunde wird dann ein Zyklusstartsignal im ST110 für 0,3 Sekunden gegeben. Wenn das Prüfergebnis von ST101 NEIN lautet, wird das vorherige Bearbeitungsprogramm fortgesetzt, ohne die Schritte 102 bis 110 auszuführen.

Fig. 16 zeigt eine Routine für den Fall, daß einer Steuereinrichtung im ST64 nach Fig. 11 ein Abnutzungsfeststellsignal zugeführt wird.

Im ST111 wird geprüft, ob das Werkzeugabnutzungs-Prüfkennzeichen FTWNN "1" ist. Wenn JA, wird im ST112 die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs NN relativ zum Werkstück, die vom Programm vorgegeben wird, um beispielsweise 10% verringert. Im ST113 wird geprüft, ob die verringerte Vorschubgeschwindigkeit mehr als 30% des vom Programm vorgegebenen Wertes beträgt. Wenn JA, wird im ST115 nach 0,1 Sekunden WRESET auf "1" eingestellt. Wenn NEIN, geht das Programm mit ST114 weiter, um die Bearbeitung mit der Vorschubgeschwindigkeit von 30% fortzusetzen. Wenn das Ergebnis von ST111 NEIN lautet, wird die Bearbeitung mit der programmierten Vorschubgeschwindigkeit fortgesetzt, ohne daß die Schritt 112 bis 115 ausgeführt werden.

Bei den Operationen nach den Fig. 9 bis 12, die zur Feststellugn abgenutzter Werkzeuge ausgeführt wreden, wird eine Operationsfolge, die der Schrittgruppe STG4 in Fig. 11 entspricht und die in Fig. 17 dargestellt ist, ausgeführt um zu verhindern, daß ein Werkzeug als abgenutzt beurteilt wird, wen der Schneidstrom aufgrund von Spänen ansteigt, obwohl das Werkzeug tatsächlich nicht abgenutzt ist.

Nach dem Schritt ST56 wird daher im ST57-1 geprüft, ob das die Abnutzung darstellende Kennzeichen FWCHK "1" ist, und wenn NEIN, wird im ST57 die Abnutzungsprüfung in derselben Weise wie im ST57 nach Fig. 11 durchgeführt. Wenn das Ergebnis von ST57 JA lautet, wird das Programm mit ST60 fortgesetzt, in dem FWEAR auf "1" eingestellt wird. Wenn dagegen das Ergebnis von ST57 NEIN lautet, wird im ST57-2 das Kennzeichen FWCHK auf "1" eingestellt. Dann wird im ST58 auf Werkzeugbruch geprüft.

Wenn das Ergebnis von ST57-1 JA lautet, wird das Programm direkt mit dem Bruchprüfungsschritt ST58 fortgesetzt. Wenn das Ergebnis des Schrittes ST58 NEIN lautet, wird im ST57-3 geprüft, ob das ONTC-Werkzeug vom Werkstück getrennt ist. Wenn das Werkzeug getrennt ist, wird FWCHK im ST57-4 gelöscht und dann das Programm mit ST59 fortgesetzt. Wenn das Ergebnis von ST57-3 NEIN lautet, wird das Programm direkt mit ST59 fortgesetzt. Wenn als Werkzeug ein Lochbohrer verwendet wird und das Ergebnis des Abnutzungsprüfschrittes 57 nach Fig. 17 NEIN lautet, weil das Kennzeichen FWCHK auf "1" eingestellt ist, wird das Lochbohren fortgesetzt, so daß, selbst wenn der Schneidstrom aufgrund von Spänen ansteigt, der Abnutzungsprüfschritt ST57 nicht, sondern nur der Bruchprüfschritt ST58 ausgeführt wird.

Wenn das zu bohrende Loch tief ist, muß der Lochbohrer wiederholt aus dem Werkstück herausgezogen werden, um die Späne zu entfernen. Danach muß das Bohren fortgesetzt werden. In diesem Fall wird, da im ST57-3 geprüft worden ist, ob das Werkzeug vom Werkstück getrennt ist oder nicht, die Abnutzungsprüfung erneut durchgeführt.

Fig. 18 zeigt den Zusammenhang zwischen den Schneidstrom- Verläufen und den Signalen, wenn ein Lochbohrer und ein Gewindebohrer als ONTC-Werkzeug benutzt werden. Wenn ein Lochbohrer benutzt wird, erreicht die Spindeldrehzahl innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Anlaufen 70% des programmierten Sollwertes. Dann wird CiX "1". 0,5 Sekunden danach wird der Leerlaufstrom INUL gespeichert. Dann beginnt das Schneiden, und das Schneidanfang-Prüfkennzeichen FCST wird auf "1" eingestellt. Danach wird das normale oder stationäre Schneidprüfkennzeichen FCNST auf "1" eingestellt. Wenn der dem Lochbohrer entsprechende Wert iNETNN vorher nicht gespeichert worden ist, wird er gemessen und gespeichert. Danach werden iNETNN und IV miteinander verglichen. Wenn IR4 zwischen K6 und K5 liegt, wird der Lochbohrer als abgenutzt beurteilt, während bei IR4<K6 der Lochbohrer als zerbrochen beurteilt wird.

Die Abnutzungs- und Bruchprüfungen (bzw. -beurteilungen) des Gewindebohrers werden in derselben Weise durchgeführt. Wenn sich die Drehrichtung des Gewindebohrers umkehrt, wird STP gleich "1", so daß währenddessen keine Abnutzungs- und Bruchprüfung durchgeführt wird.

Die Fig. 19A und 19B zeigen Schnittstellen bzw. Verbindungen zwischen der Ablaufsteuererinrichtung 58 und der logischen Recheneinheit 51-3 der Fig. 5A, und die Bedeutung der betreffenden Signale ist in der untenstehenden Tabelle 1 angegeben. Die Fig. 20A und 20B zeigen den tatsächlichen Verlauf von Schneidströmen. In diesem Fall wurde ein 10-Hz-Tiefpaßfilter verwendet, der Lochbohrer hatte einen Durchmesser von 6 mm, die Spindeldrehzahl betrug 1250 Umdrehungen pro Minute, die Vorschubgeschwindigkeit des Lochbohrers lag bei 12,5 mm pro Minute, und es wurden 61 Löcher nacheinander in einer Metallplatte mit einer Dicke von 19 mm gebohrt. Beim 61sten Bearbeitungsloch zerbrach der Bohrer.

Die an die jeweiligen Kurven geschriebenen Zahlen stellen die Anzahl der hergestellten Löcher dar. Wie Fig. 20A zeigt, ist der Wert von IV bis zum zwanzigsten Bearbeitungsschritt (Loch) im wesentlichen konstant, während der Schneidstrom im 49sten und 50sten Bearbeitungsschritt, kurz bevor der Lochbohrer die Metallplatte völlig durchdringt, erheblich ansteigt. Im 60sten Bearbeitungsschritt überschreitet der Schneidstrom den Bruchwert TBL, und im 61sten Bearbeitungsschritt (Loch) war das Werkzeug zerbrochen, kurz bevor es die Platte durchdringen konnte. Wenn daher das Bohren bei Überprüfen auf den Werkzeugbruchwert TBL im 60sten Bearbeitungsschritt, der in Fig. 20B dargestellt ist, unterbrochen und das 61ste Loch nicht mehr gebohrt wird, ist es möglich, eine Beschädigung des Werkstücks durch den zerbrochenen Lochbohrer zu verhindern.

Was den Verlauf der Abnutzung des 6-mm-Lochbohrers betrifft, so ändert sich die Abnutzung in einer Phase unmittelbar nach Erreichen des stationären Schneidzustandes im ersten, zweiten, neunzehnten, zwanzigsten, 49sten, 50sten, 60sten und 61sten Bearbeitungsschritt praktisch nicht mehr. Tatsächlich kann jedoch festgestellt werden, daß die Abnutzung allmählich zunimmt, weil der Schneidstrom unmittelbar, bevor der Lochbohrer die Metallplatte völlig durchdringt, allmählich zunimmt.

Diese Untersuchung zeigt, daß die Anzahl der Brüche und der Grad der Abnutzung der Lochbohrer von ihrem Durchmesser abhängt. So ist die Anzahl der Brüche bei Lochbohrern mit einem Durchmesser von weniger als 8 mm groß, und die Abnutzungsgeschwindigkeit hat einen direkten Einfluß auf den Bruch. Dagegen treten bei Bohrern mit größerem Durchmesser als 12 mm weniger häufig Brüche auf, und nur die Abnutzung nimmt zu.

Die Fig. 21A und 21B zeigen den Verlauf des Schneidstromes, wenn nacheinander mehrere Löcher durch eine Metallplatte mit einer Dicke von 20 mm und einem Lochbohrer mit einem Durchmesser von 20 mm gebohrt werden. In diesem Fall nimmt der normale Schneidstrom allmählich zu. Die Fig. 21A und 21B zeigen Stromverlauf-Kurven 1, 140, 900, 1600 und 2300 bis zum Erreichen eines Abnutzungsprüfwertes TWL. Obwohl sich der Schneidvorgang nach der 230sten Bohrung verschlechtert, war das Bohren auch nach Überschreiten des Abnutzungsprüfwertes TWL noch möglich.

Fig. 22 zeigt eine Vorschubantriebseinrichtung eines Bearbeitungszentrums MC für den Vorschub in Z-Richtung und dient zur Erläuterung des Regelverzögerungs-Meßverfahrens und des Verfahrens der Anwendung des Ankerstroms des Z-Vorschubmotors. Wie man sieht, führt eine numerische Steuereinerichtung NC einem Register 111 einen Vorschubbefehl ΔZ mit einem Intervall von ΔT zu. In diesem Fall hat das Register 111 eine Kapazität von 6 Bits, und ΔZ ist 001111, d. h., das Fünfzehnfache einer Vorschubeinheit. Dieser Wert wird einem Regelverstärker 113 über einen Digital/Analog-Umsetzer 112 zugeführt. Daraufhin verschiebt ein Regelmotor 114, der vom Ausgangssignal des Regelverstärkers 113 gespeist wird, eine Belastung 115 mit einer Arbeitsspindel in Z-Richtung durch Verdrehen einer Vorschub- Gewindespindel 116 (ein Richtungsbefehl ist nicht dargestellt). Ein digitaler Drehwinkelgeber 118 ist auf der Vorschub-Gewindespindel 116 angeordnet, und sein Ausgangssignal wird als Istwert- Impuls FBP zum Reigster 111 zurückgeführt, um den Zählwert des Registers 111 zu verringern. Zur Stabilisierung des Betriebes des Regelmotors 114 wird das Ausgangssignal eines Tachometer-Generators 117 zum Regelverstärker 113 zurückgeführt. Obwohl dem Register 111 Vorschubbefehle ΔZ in Abständen von ΔT zugeführt und im Register 111 aufsummiert werden, überschreitet der Zählerstand des Registers 111 nicht die Zählkapazität des Registers 111, weil er laufend durch den zurückgeführten Istwert-Impuls FBP wieder verringert wird. Der Zählerstand des Registers 111 gibt die Regelverzögerung wieder und wird ständig von einem Überwachungsglied 119 der numerischen Steuereinrichtung NC überwacht, und in Abhängigkeit davon wird das Intervall bzw. der Abstand ΔT so geändert, daß ein Überlauf des Registers 111 verhindert wird. Die Regelverzögerung wird der Ablaufsteuereinrichtung 58 und von dort der Feststelleinheit 51 zugeführt. Um die Feststellempfindlichkeit der die Regelverzögerung benutzenden Einrichtung zu erhöhen, müssen die Verstärkungen eines den Regelverstärker 113, den Regelmotor 114 und den Tachometer-Generator 117 aufweisenden Regelkreises und eines den Regelverstärker 113, den Regelmotor 114, den Drehwinkelgeber 118, das Register 111 und den D/A- Umsetzer 112 aufweisenden Regelkreises entsprechend gewählt werden. Bei dieser Regelverzögerungseinrichtung braucht keine spezielle Feststellschaltung und kein spezieller Analog/ Digital-Umsetzer verwendet zu werden, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind. Da digitale Signale benutzt werden, arbeitet die Einrichtung darüber hinaus zuverlässig.

Bei der Einrichtung nach Fig. 22 wird ein Reihenstromdetektor 120 zum Messen des Ankerstroms des Regelmotors 114 für die Z-Achse verwendet, und das Ausgangssignal des Detektors 120 wird der Feststelleinheit 51 zugeführt. Das Programm läuft ebenso wie in den Fig. 9 bis 17 ab, nur daß der überwachte Strom der Ankerstrom des Regelmotors (Vorschubmotor) 114 für die Z-Achse ist.

Abwandlungen von den dargestellten Ausführungsbeispielen liegen im Rahmen der Erfindung.

1. Obwohl der Ankerstrom des Spindelantriebsmotors bei der Bearbeitung abgetastet und der Mittelwert der abgetasteten Werte benutzt wird, können auch der Kurvenverlauf des Ankerstroms über eine bestimmte Zeit oder der Betrag des Schwingungsverlaufs der Spindel verwendet werden.

2. Erfindungsgemäß erfolgt grundsätzlich eine Überwachung auf Werkzeugbruch, weil die Abnutzung eines Werkzeugs schließlich zu einem Bruch führt. Daher sind in den Flußdiagrammen der Fig. 9 bis 17 sowohl die Abnutzungs- als auch die Bruchprüfung enthalten, doch ist die sich auf die Abnutzungsprüfung beziehende Routine nicht immer erforderlich.

3. Wenn das Werkzeugmagazin eines Bearbeitungszentrums eine hinreichende Anzahl von Ersatzwerkzeugen enthält, ist keine Werkzeugergänzungseinrichtung erforderlich.

4. Statt ein Werkzeug zu ergänzen, kann auch ein ganzes Werkzeugmagazin ausgewechselt werden.

5. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jedes Bearbeitungszentrum MC ein automatischer Werkzeugwechsler zum Ergänzen eines Werkzeugs in einem Werkzeugmagazin vorgesehen. Insbesondere ist eine Ergänzungswerkzeug-Tragplatte auf einem Bearbeitungszentrum MC zur Zuführung von Werkzeugen zum Werkzeugmagazin über einen Tisch vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, die Ergänzungswerkzeuge direkt, ohne Zwischenschaltung des Tisches des Bearbeitungszentrums, ins Werkzeugmagazin zu befördern.

6. Obwohl in den Fig. 1 bis 4 eine Steueranordnung mit einem Zentralrechner 41, der mit einer numerischen Steuereinrichtung NC und einer Transfersteuereinrichtung 21 jedes Bearbeitungszentrums MC verbunden ist, dargestellt ist, ist der Zentralrechner 41 nicht immer erforderlich. So kann die Steueranordnung so ausgebildet sein, daß die numerische Steuereinrichtung NC jedes Bearbeitungszentrums MC mit Bearbeitungsprogrammen für die verschiedenen Werkstücke versehen ist, d. h., daß eine Einrichtung zur Identifizierung einer Platte vorgesehen ist, wenn sie auf dem Tisch des Bearbeitungszentrums MC angeordnet wird, und daß in Abhängigkeit des Betriebes der Identifizierungseinrichtung ein Bearbeitungsprogramm entsprechend dem Werkstück auf der Platte erstellt wird.

7. Statt die Platte auf einem Wagen anzuordnen, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, kann die Platte auch auf einer Förderstrecke befördert werden.

8. Wie anhand der Fig. 9 bis 11 beschrieben wurde, wird in den Schritten ST36 bis ST38 die Beziehung

K3 < IR2 < K2

zur Prüfung benutzt, ob ein normaler Schneidzustand vorliegt oder nicht. Statt dessen ist es jedoch auch möglich, das Kennzeichen FCNST auf "1" einzustellen, wenn der Vorschubbetrag des ONTC-Werkzeugs nach Beginn der Schneidanfangsüberprüfung einen vorbestimmten Wert erreicht.

Die Erfindung hat folgende Vorteile:

I. Wenn in einem Bearbeitungszentrum MC bei der Bearbeitung eines Werkstücks I ein Bruch eines ONTC-Werkzeugs festgestellt wird, wird die Bearbeitung des Werkstücks I sofort unterbrochen und das Werkstück I aus dem Bearbeitungsbereich entfernt. Dann wird ein neues Werkstück II eingespannt. Dies vereinfacht den Betrieb der Anordnung gegenüber einer bekannten Anordnung, bei der die Bearbeitung des Werkstücks I nach Auswechslung des zerbrochenen Werkzeugs gegen ein neues fortgesetzt wird. Die Werkstücke I, deren Bearbeitung unterbrochen wurde, werden an einer vorbestimmten Stelle aufbewahrt, so daß sie leicht bearbeitet werden können.

II. Erfindungsgemäß ist eine Speichereinrichtung zum Speichern von Datenbits vorgesehen, die die Zustände (FTBNN, FTWNN und FCOMNN) von zugeordneten Werkzeugen darstellen, die in einem Werkzeugmagazin gespeichert sind, so daß ein zerbrochenes oder abgenutztes Werkzeug, das so beurteilt wurde (FTBNN="1" oder FTWNN="1"), nicht in der Arbeitsspindel eingesetzt wird, selbst wenn es vom Programm verlangt wird. Infolgedessen wird ein Werkstück immer nur von einem einwandfreien Werkzeug bearbeitet.

III. Da ein Werkzeugmagazin mehrere Werkzeuge enthält, die zerbrechen können, kann bei Beurteilung eines Werkzeugs als zerbrochen dieses gegen ein einwandfreies Werkzeug eingewechselt werden.

IV. Wenn alle Werkzeuge der gleichen Art, die aus einem Werkzeugmagazin entnommen wurden, als zerbrochen beurteilt werden, ist es möglich, da eine Einrichtung zum Ergänzen von Werkzeugen der gleichen Art vorgesehen ist, kontinuierlich den Betrieb fortzusetzen und dadurch den Nutzungsgrad der Anordnung zu erhöhen.

V. Da erfindungsgemäß alle Werkzeuge nicht nur auf Bruch, sondern auch auf Abnutzung überprüft werden, wird ein Werkzeug zwangsläufig bereits als abgenutzt beurteilt, bevor es als zerbrochen beurteilt wird, und da ein abgenutztes Werkzeug nicht weiterbenutzt wird, wird die Wahrscheinlichkeit verringert, daß die Bearbeitung eines Werkstücks unterbrochen werden muß.

VI. Die zur Überprüfung auf Bruch herangezogenen Daten, z. B. iNETNN und IR4, können auch zur Überprüfung auf Abnutzung verwendet werden, so daß kein spezieller Detektor und keine spezielle Routine zum Überprüfen auf Abnutzung erforderlich sind.

VII. Erfindungsgemäß werden Verhältnisse, wie IR1, IR2, IR3 und IR4, zur Feststellung eines Schneidanfangs und eines normalen Schneidanfangs in einer Routine zur Überprüfung auf Bruch oder Abnutzung eines Werkzeugs verwendet, so daß, wenn der Durchmesser beispielsweise eines Lochbohrers stark unterschiedlich ist, keine Prüfkriterien für verschiedene Durchmesser eingestellt zu werden brauchen.

VIII. Erfindungsgemäß wird die Überprüfung auf Abnutzung unmittelbar nach Beginn des normalen Schneidzustandes durchgeführt, und wenn das Prüfergebnis NEIN lautet, wird während des folgenden Schneidvorganges nur auf Bruch überprüft. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Abnutzung des Werkzeugs bei der Herstellung eines Loches nicht plötzlich, sondern nur allmählich zunimmt. Wenn daher der Schneidstrom über den Abnutzungsprüfwert aufgrund von Spänen, die das Werkzeug nicht abnutzen, ansteigt, wird selbsttätig dafür gesorgt, daß das Werkzeug nicht als abgenutzt beurteilt, sondern die Beurteilung eines Werkzeugs als abgenutzt nur bei einem tatsächlich abgenutzten Werkzeug bewirkt wird.

IX. Wenn die erfindungsgemäße Anordnung ein Werkzeug als abgenutzt beurteilt hat, wird die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs verringert und die Bearbeitung des Werkstücks ohne Unterbrechung fortgesetzt. Der Betrag, um den die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, wird bei jeder Abnutzungsbeurteilung vergrößert. Auf diese Weise wird die durch die Abnutzung bewirkte Verringerung der Schneidfähigkeit durch die Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs kompensiert, so daß die Bearbeitung des Werkstücks durch das als abgenutzt beurteilte Werkzeug so lange fortgesetzt wird, bis es durch ein neues Werkzeug ersetzt wird. Mit anderen Worten, selbst wenn ein Werkzeug als abgenutzt beurteilt worden ist, wird es weiterhin so lange benutzt, bis es als zerbrochen beurteilt wird, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Unterbrechung der Bearbeitung verringert wird.

X. Da ein Werkzeug bereits als zerbrochen beurteilt wird, bevor es tatsächlich zerbrochen ist, kann die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung der bearbeiteten Werkstückoberfläche durch Bruchstücke des zerbrochenen Werkzeugs verringert werden.

XI. Erfindungsgemäß wird die Werkzeugergänzung angewiesen, bevor die Anzahl der einwandreien Werkzeuge, d. h., FTBNN=FTWNN ="0", in den Werkzeuggruppen, die im Werkzeugmagazin enthalten sind, bis auf Null verringert ist, so daß der nachteilige Werkstückersatz zur Durchführung der Werkzeugergänzung entfällt, wenn kein Ersatzwerkzeug mehr im Werkzeugmagazin vorhanden ist, wenn ein zu dieser Gruppe gehörendes Werkzeug als abgenutzt angesehen und ein Werkzeug derselben Gruppe als ONTC- Werkzeug zur Fortsetzung der Bearbeitung bestimmt wird.

XII. Da ein Wagen mit eigenem Antrieb zur Beförderung einer Platte vorgesehen ist und da ein Werkstück und Ergänzungswerkzeuge ebenfalls auf dem Wagen angeordnet werden können, kann die Übertragung des Werkstücks und der Ergänzungswerkzeuge leicht durchgeführt werden.

Tabelle 1

In der Tabelle bezeichnet NN die Werkzeugnummer

Zusammenfassend wird bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug einer Werkzeugmaschine nach einem numerisch gesteuerten Bearbeitungsprogramm bei einem Bruch des Werkzeugs das Werkstück aus der Werkzeugmaschine entfernt und gegen ein neues Werkstück ausgetauscht. Dann werden ein neues Programm für das neue Werkstück und ein neues Werkzeug zur Bearbeitung des neuen Werkstücks ausgewählt und gegen das zebrochene Werkstück eingewechselt. Das neue Werkstück wird dann nach dem neuen Programm bearbeitet. Die aus der Werkzeugmaschine entfernten Werkstücke werden gesammelt, Bruchstücke der zerbrochenen Werkzeuge werden entfernt, und dann wird die Bearbeitung erneut aufgenommen. Ein Werkzeugmagazin mit mehreren Werkzeugen ist vorgesehen. Zerbrochene Werkzeuge werden aus der Werkzeugmaschine entfernt und ins Werkzeugmagazin zurückbefördert. Wenn alle Werkzeuge in dem Werkzeugmagazin als zerbrochen beurteilt worden sind, werden neue Werkzeuge der gleichen Art ergänzt. Wenn die Werkzeuge abgenutzt sind, werden ähnliche Schritte ausgeführt.

Claims

Numerische Programmsteuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einer Arbeitsspindel (SPD), die ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks nach einem numerisch gesteuerten Bearbeitungsprogramm trägt, das in einer Einheit (75) gespeichert ist, die eine numerische Steuereinrichtung (NC) und eine Ablaufsteuereinrichtung (58) enthält, wobei die Werkzeugmaschine ferner aufweist
- - einen elektrischen Antriebsmotor (M) für die Arbeitsspindel (SPD),
- - eine Werkzeugaufbewahrungseinrichtung (MG), welche mehrere in der Werkzeugmaschine zu benutzende Werkzeuge aufweist,
- - eine Feststelleinheit (51), welche einen Bruchzustand des in der Arbeitsspindel (SPD) eingesetzten Werkzeugs feststellt, und
- - eine Anhalteeinrichtung, welche die Bearbeitung des Werkstücks durch das Werkzeug anhält,
gekennzeichnet durch
- - einen Detektor (72) in der Feststelleinheit (51), der den Belastungsstrom des Antriebsmotors (M) der Arbeitsspindel (SPD) feststellt,
- - eine Speichereinrichtung (73) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Speicherbereich, wobei
  - - diese Speicherbereiche den in der Werkzeugaufbewahrungseinrichtung (MG) enthaltenen Werkzeugen zugeordnet sind,
  - - in dem ersten Speicherberich eine erste Dateneinheit (iNETNN) speicherbar ist, die zur Beurteilung des Bruchzustandes oder eines Abnutzungszustandes des in der Arbeitsspindel (SPD) eingesetzten Werkzeugs herangezogen wird,
  - - in dem zweiten Speicherbereich eine zweite Dateneinheit (FTBNN) speicherbar ist, die darstellt, daß das Werkzeug anhand der ersten Dateneinheit (iNETNN) als zerbrochen beurteilt worden ist, und
  - - in dem dritten Speicherbereich eine dritte Dateneinheit (FTWNN) speicherbar ist, die darstellt, daß das Werkzeug anhand der ersten Dateneinheit (iNETNN) als abgenutzt beurteilt worden ist;
- - und einen Vergleicher (74) mit Logikfunktion, durch den die erste Dateneinheit (iNETNN) aus dem ersten Speicherbereich der Speichereinrichtung (73) auslesbar und mit den durch den Detektor (72) ermittelten Belastungsströmen vergleichbar ist, wobei diese Belastungsströme den Übergang von der Nichtbearbeitung zur (augenblicklichen) Bearbeitung des Werkstücks durch das Werkzeug darstellen, um zu beurteilen, ob das Werkzeug abgenutzt oder zerbrochen ist, und durch den die dritte Dateneinheit (FTWNN) in dem zweiten doer dritten Speicherbereich der Speichereinrichtung (73) einspeicherbar ist, und ferner dadurch,
- - daß die Einheit (75) abhängig von dem Ergebnis der Beurteilung durch den Vergleicher (74)
  - - eine Abnutzungsanweisung erzeugt, welche eine Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit des Werkzeugs veranlaßt, oder
  - - eine Bruchanweisung erzeugt, welche das Anhalten der Bearbeitung des Werkstücks durch die Anhalteeinrichtung und das Entfernen des als zerbrochen beurteilten Werkzeugs aus der Arbeitsspindel (SPD) veranlaßt.