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Rechnerabhängige Steuereinrichtung für eine numerisch
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gesteuerte Werkzeugmaschine
Titel: Rechnerabhängige
Steuereinrichtung für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine Die Erfindung bezieht
sich auf eine rechnerabhängige Ste.uerun< einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine,
bei welcher das Werkstück bzw. der das Werkstück tragende Support und/oder da Werkzeug
in mindestens 2 Achsen (Koordinaten) beeinflußt wird.
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Numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen ist seit mehr als :'0 Jahren
bekannt. Sie begann mit einigen der frühesten Entwicklungen von John P. Parons bei
M.I.T, bei Bendix und anderen Arbeitsstätten und ist vorzugsweise in den US-PS 2,537,427;
3,069,608; 3,226,667 und 3,508,251 niedergelegt. Die ersten Maschinen waren numerisch
gesteuerte Bahnsteuerungsmaschinen, wie beispielsweise in der US-PS 3,226,649 beschrieben,
oder numerisch gesteuerte Positionierungsmaschinen (d.h. von Punkt zu Punkt negesteuerte
Maschinen) wie in den US-PSen 3,248,622 oder 3,291,970 beschrieben.
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Später wurden direkt gesteuerte (CNC) Maschinen sowohl für aut()-matische
als auch für Handkorrektur entwickelt, wie beispielsweise beschrieben in den US-PSen
3,828,318; 3,816,723 und 3,854,353. Die erste dieser Maschinen konnte durch den
Werkzeugmaschinenoperator ohne Verwendung von bestimmten Codes durch direkte Verwendung
der Teilezeichnung programmiert werden.
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Auf diese Weise erhielten die numerisch gesteuerten (N/C) und die
direkt durch einen Rechner gesteuerten (CNC)-Systeme ein breites Anwendungsfeld.
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Beginnend mit dem magnetischen Aufzeichnen eines "Trockenlaufes",
der dann wiederholt wurde, wurde begonnen, "Nachprozessoren" zu erarbeiten, welche
das Band herstellten. Nunmehr sind mehr Funktionen in ein Steuersystem selbst eingefügt,
das durch einen Minicomputer realisiert war und heute durch einen Mikroprozessor
realisiert wird mit all den Funktionen, welche von der Maschine durchgeführt werden
müssen, obgleich ein simulierter Mikroprozessor verwendet werden kann für die Bandherstellung.
Bahnsteuersysteme erfordern komplexere Computerbänder, jedoch ist diese Maschine
für eine Punkt-zu-Punkt-Positionierung, die in der Maschine erzeugt werden kann.
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Ein Zwischenschritt in der Entwicklung für kleine Betriebe mit kurzen
Teilläufen bestand in der Entwicklung einer vom Maschinisten programmierten, numerischen
Rechnersteuerung (CNC), die über Einstellknöpfe programmiert wurde, was eine bekannte
Technik zur Umsetzung von Einheiten aus den englischen in digitale Einheiten ist.
Dieses System ist ein handbetätigtes Dateneingabesteuersystem (manuell data input
(MDI) Kontrollsystem) und erlaubt 96 X-Y-Positionen mit Einstellknopfwahl der Dimensionen
der Koordinaten in einen Speicher. Ein Beispiel hierfür ist die Anilammaschine der
Anilam Elektronics Corporation, Miami, Florida. Diese Maschine erlaubt die Ausgabe
oder Änderungen vor Bearbeitung des ersten Teils. Eine andere Type wird in der US-PS
3,828,318 gezeigt.
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Tatsächlich haben diese Maschinen einige oder alle der folgenden Merkmale,
z.B. 100 Speicherpositionen für die X- und Y-Koordinaten, maschinengesteuerte
Teile
zur Programmierung und Ausgabe an die Maschine über Einstellknöpfe, digitale Ausgabe
zu einem Monitor und ein Display für die Werkzeuganlage. Die Arbeitsweise kann automatisch,
halbautomatisch oder von Hand gesteuert werden, um Anderungen zu ermöglichen. Einzelne
Schritte im Speicher können geändert werden.
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Eine andere angewandte Entwicklung ist beispielsweise beschrieben
in der US-PS 3,854,353. Bei dieser Ausführung weist das Steuergerät (Kontroller)
einen aus mindestens zwei Teilen bestehenden (GroB-) Speicher auf, von welchem ein
Teil als Speicher mit freiem Zugriff ausgebildet ist, in welchem die Maschinenbefehle
und der Werkzeugweg gespeichert sind.
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Zusätzlich existiert eine Arithmetik- und Speichereinheit. In dieser
werden die Werkzeugversetzunq, die Wegdefinition und Maschinenfunktionen von einem
Lochband gespeichert und wenn diese Befehle vollständig sind, wird die Steuerung
zurückgegeben an ein Band.
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Eine andere Entwicklung ist die DNC-Entwicklung (umerische Steuerung
mit Fernübertragung), d.h. die direkte numerische Steuerung. Diese wurde 1970 entwickelt,
aber verfiel kurz nach dieser Zeit, weil die zwischen 1965 bis 1970 verfügbaren
großen Computer nicht die Datenimpulse mit der erforderlichen Rate für dreiachsige,
simultane Bahnsteuerungen liefern konnten. Regelmäßig war die Rechenkapazität zu
gering, um rechnen und die Fräsköpfe zu steuern zur linearen, kreisförmigen oder
parabolischen Interpolation in der erforderlichen Zeit, d.h. innerhalb von Mikrosekunden,
steuern zu können.
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Der Trend geht auf weitere Miniaturisierung der einzelnen Steuereinrichtungen
in einer durch Mikroprozessoren gesteuerten CNC-Steuerung.Der Vorteil
besteht
darin, daß der Anwender die numerische Steuerung nicht programmieren muß; die Rechnersoftware
ist vielmehr in PROM (programmabel readonly memory) gespeichert.
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Die Antriebe für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen wurden möglich
wegen der hohen Genauigkeit von umwälzkugelgelagerten Vorschubspindeln und der Verwendung
von Siliciumhalbleitern (SCR), Servoantrieben oder Schrittmotoren. Die vorliegende
Erfindung wendet dieses letztere System an.
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Ein anderes verwendetes Meßsystem wendet Genauigkeitsglasmaßstäbe
an, wodurch an der Führungsspindel die genaue Positionierung verbessert wird.
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In den Jahren um 1970 verschob sich die Anwendung auf computerabhängige
numerische Steuerung (CNC), wobei jede numerische Steuereinrichtung für jede Maschine
einen eigenen Prozessor enthält, welcher die gespeicherten, üblicherweise durch
Lochkarten eingegebenen Instruktionen verarbeitete,und zwar einzeln oder alle auf
der Basis numerischer Funktionen. Ein anderes System war das DNC-System, d.h. ein
direkt gesteuertes numerisches Steuersystem (direct numerical control), welches
Bezug nimmt auf ein System von mehreren Werkzeugmaschinen, welche direkt gesteuert
sind durch einen zentralen Computer, vgl.
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IEFE, Spectrum, März 1977, Seiten 81 - 83. In diesen numerisch gesteuerten
Systemen traten 90 % aller Schwierigkeiten in dem Papier- oder dem Mylar-Bandleser
auf (Mylar ist der Warenname für einen Polyesterfilm). Die vorliegende Erfindung
vermeidet dieses Problem vollständig durch Verwendung von Magnetbändern für Eingabe
und Speicherung.
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Mit dem Trend von einer unmittelbaren numerischen Steuerung (N/C)
auf eine computerabhängige Steue-
rung (CNC) entstand ein Wechsel
von Hardware- zu Softwaresystemen, was wegen der Verringerunq in der Hardware eine
bessere Flexibilität und eine einfachere Diagnose ermöglichte. Diese Entwicklung
führte auch zu einer Reduzierung der Fertigungsungenauigkeiten, welche teilweise
auch auf die Papier- oder Mylarbandleser, welche allgemein in den N/C-Systemen verwendet
wurden, zurückzuführen war. Die Datenprogramme wurden allgemein im Off-line-Betrieb
von speziellen Programmierern und Apparaten verstellt, und bei Fehlern oder aus
anderen Gründen mußte das Programm neu gemacht werden. Abweichungen (nderungen)
waren ebenfalls begrenzt.
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Rechnerabhängige numerische Steuerungen erlauben Verbesserungen hinsichtlich
der Korrektur von Fehlern und Abweichungsmöglichkeit des ausgegebenen Teildatenbandes.
An dieser Stelle wird das Programm eingegeben von dem Bandleser in einen Kernspeicher,
wo cs mehrmals gelesen wird. Die Ausgabe kann in Schrttgeschwindigkeit bei abgehobenem
Werkzeug etc. erfolgen, um Fehler zu korrigieren. Einige dieser rechnerabhängigen
numerischen Steuerungen fertigten ein neues Band an, nachdem ein Produktionslauf
durchgeführt war.
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Viele dieser rechnerabhängigen numerischen Steuereinrichtungen (CNC)
enthalten Kathodenstrahlröhrenanzeigen für Befehle und Kurvenauswertung, die alle
mit der Ausgabefunktion verbunden sind. Abgesehen von den Kosten sind die rechnerabhängigen
numerischen Steuerungskomplexsysteme tatsächlich nicht bestimmt für eine Maschinenprogrammierung
durch den Maschinisten. Dies ist besonders wichtig in kleinen Betrieben, wo die
einzelnen Läufe kurz sind und die Bänder oft gewechselt werden müssen.
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Ein weiterer Nachteil liegt bei frühen rechnerabhängigen numerischen
Steuerungssystemen in der Geschwindigkeit der Mikroprozessoren, welche die erforderliche
Geschwindigkeit auf gewisse Schneidkopensationen und Kreisinterpolationen beschränkt.Die
Folge ist, daß diese logisch verdrahtet wurden in diesen ersten frühen Modellen,
z. B. G.E. Mark Century 1050.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rechnerabhängige numerische
Steuerung für Werkzeugmaschinen anzugeben, die die vorstehend aufgezeigten Mängel
und Nachteile nicht aufweist, sondern die eine einfache Einstellung und Programmierung
auch für komplizierte Bahnläufe in kartesischen und Kreiskoordinaten ermöglicht,
die Abwandlungen von einem einmal eingestellten Programm ohne neuen Programmierungsaufwand
ermöglicht, die übersichtlich und leicht bedienbar ist und eine Programmierung in
allgemein verständlichen Einheiten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit einer Steuereinrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Abwandlungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß enthält die Steuereinrichtung einen Mikroprozessor
zur rechnerabhängigen numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine und zwar speziell
zur Steuerung einer Werkzeugmaschine des Zwei- und Dreiachsentyps, wobei die Anwendung
der Erfindung nicht auf diese Typen beschr.nkt ist. Die Steuerdaten werden auf einem
Steuerband erzeugt und in den Speicher zum jeweiligen Teil des Arbeitsablaufes eingegeben.
Die Herstellung eines Bandes erfolgt durch Eingabe einer Serie von X- und Y-Positionen
sowie geeigneter Vorschubraten und der Werkzeugauswahl und zwar abhängig von der
Art, wie die
Einrichtung eingestellt ist, in englischen oder metrischen
Einheiten, welche dann in die Maschinensprache durch ein Softwareprogramm umgewandelt
und im Speicher gespeichert werden. Zur Wiedergabe eines Schrittes oder des gesamten
Programmes werden die Werte aus der Maschinensprache in englische oder metrische
Einheiten zurückverwandeltund an einem LED-Display für beide Koordinaten angezeigt.
In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Assemblersprache in dem Speicher
des Mikroprozessors vorhanden ist.
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Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine rechnerabhängige
numerische Steuereinrichtung für eine Punkt-zu-Punkt-Positionierung und Programmierung
einer Werkzeugmaschine. In wenigstens einer Ausführungsform ist sie für eine Vielfalt
von Fräsmaschinen, von welchen die Bridgeport ein Beispiel ist, geeignet. Diese
haben mindestens zwei Achsen mit einer Spindelhülse (spindle quill) für die dritte
Achse. Die Steuerung ist räumlich benachbart und elektrisch verbunden mit der Werkzeugmaschine.
Das Programm ist im Speicher der Einrichtung zum Steuern der Werkzeugmaschine gespeichert.
Die Steuer- oder Reglereinheit besteht aus einem Eingabeterminal mit einem Tastenfeld
mit alphanumerischen Tasten sowie eine gewisse Anzahl von Funktionstasten. Auf einem
LED-Display werden die X- und Y-Koordinaten in mindestens 6 Stellen ausgegeben.
Der in der Einrichtunfl vorgesehen Mikroprozessor hat eine logische arithmetische
Einheit und seine Zentraleinheit weist einen RAM- und einen ROM-Speicher sowie Daten-
und Adressenverarbeitungsglieder auf. In einer vorliegenden Version werden eine
bestimmte zusätzliche Menge von RAM- und ROM-Speichern vorgesehen, um eine geeignet
Programmierung zu erhalten und eine große Anzahl von Schrittsequenzen zu bekommen,
welche verwendet werden in Verbindung mit der Punkt-zu-Punkt-Positio-
nierung
und Steuerung der Werkzeugmaschine. Der Speicherinhalt kann erhalten werden durch
Einbringen in ein Kassettenband mit einer logischen Steuerung zum Transfer des Rechnerprogramms
in den Speicher oder das Register des Computers oder zur Übernahme des an der Maschine
befindlichen oder dort erzeugten Programms in das Band. Grundsätzlich,natürlich
wie in allen rechnergesteuerten numerischen Steuerungen, ermöglicht die Einrichtung,
welche die funktionalen Tasten mit umfaßt, das gespeicherte Programm direkt anzusteuern
und die Werkzeugmaschine zusammen mti den anderen Steuergliedern zu steuern sowie
eine Eingabe in Maschinensprachenspeicherinstruktionen direkt an den Terminal, wodurch
eine Modifizierung des Steuerprogramms oder die Bildung eines neuen Programms ermöglicht
wird. Der Vorteil von diesem System besteht darin, daß eine unbeschränkte Anzahl
von Programm-Möglichkeiten aus dem ersten Programm, das einmal außerhalb oder innerhalb
der Einrichtung erzeugt wurde, gewonnen werden können und daß viele Abweichungen
und Werkzeugabnutzungsprobleme beherrscht werden durch Erzeugen eines neuen Speicherbandes,
welches beim nächsten Arbeitsablauf eingesetzt wird.
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Wesentlich in diesem Zusammenhang ist, daß häufig ein spezielles Werkzeug
durch eine Serie von Positionen geführt wird, und nur eine Operation wird mit diesem
Werkzeug durchgeführt. In diesem Fall hat man dieselben X- und Y-Koordinaten zur
Durchführung eines sequentiellen Schrittes, und diese Routine oder Sub-Routine kann
sehr schnell ohne Programmierung jeder der X- und Y-Koordinaten für jeden der aufeinanderfolgenden
Schritte wiederholt werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Einheiten
in Abschnitten gespeichert sind,
und zwar in der Maschinensprache,
während sie entweder in englischen oder metrischen Einheiten eingegeben werden.
Der Mikroprozessor wandelt die eingegebenen Dimensionen in die Maschinensprache
um zur aufeinanderfolgenden Steuerung der Schrittmotoren zum Vorschieben des Tisches
X und Y in die korrekte Lage für eine Werkzeugmaschinenoperation. Der Vorteil besteht
darin, daß es für den Operateur nicht erforderlich ist, in beiden Einheiten zu denken
und ihm eine gedruckte Checkliste ermöglicht, welche in englischen Einheiten ausgegeben
werden kann, ebenso wie die Aufeinanderfolge in einem Trockenlauf in metrischen
Einheiten entsprechend den englischen Rinheiten. Die Umkehr des Laufes ist ebenfalls
einfach durchzuführen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß diese eine bessere
lineare und Kreisinterpolation erlaubt. Für eine Kreisinterpolation werden die Ausgangskoordinaten
in X- und Y-Daten, die Zentrumskoordinaten in X- und Y-Daten, die Endpunktkoordi
naten ebenfalls in X- und Y-Daten gespeichert, ebenso wie die Richtung, die entweder
im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn eingestellt werden kann.
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Der Rechner errechnet die Positionen der Kreisinterpolation über eine
unbegrenzte Anzahl von diskreten Punkten ohne Betrachtung der Quadranten. Dies deshalb,
weil keinerlei Quadrantenbegrenzung in der l.inrichtung vorhanden ist. Er errechnet
dann den Ort, wo das Werkzeug sich befindet zu jedem von diesen diskreten Punkten
und vergleich über Verqleicher die errechnete Position mit der tatsächlichen Position,
wissend, daß das Maschinenwerkzeug in einer Schritt-bei-Schritt-Funktion mit einer
begrenzten Anzahl von Bewegungen von X und einer begrenzten Anzahl von Bewegungen
in Y, üblicherweise mit + 0005" arbeitet. Auf diese Weise wird die Maschine in einem
fortlaufenden Weg mit einer Radiuskompensation
geführt.
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Der Algorithmus, welcher in Verbindung mit der linearen Interpolation
und der Kreisinterpolation verwendet wird, ist erläutert bei I. P. Peatman "A Design
of Digital Systems", Mc Graw-Hill, 1972, Seite 362 ff. In Verbindung mit der Kreis-
und Linearinterpolation besteht der spezielle Vorteil darin, daß lediglich die Ausgangs-
und Endkoordinaten im Speicher gespeichert werden müssen zur Errechnung einer Erstausgangslage
und Instruktionen in Koordinatendaten für die genannten Positionen übertragen werden
müssen zur Errechnung der ersten Lage sowie dem gewünschten Weg und jeweils mindestens
alle 375 Mikrosekunden zum Errechnen der nächsten Instruktionen. Dies erlaubt für
die frühere Position, diese zurückzubringen auf den gewünschten Weg in einer Stufenbewegung
mit 0,0005" pro Schritt. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis die Endkoordinaten erreicht
sind. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit des Mikroprozesses so gewählt ist,
daß die Koordinaten von einem Linear- und Kreisinterpolationsalgorithmus errechnet
werden können und verglichen werden können mit der Position der Maschine an dem
Ende von jedem einzelnen Schritt, so daß das Werkzeug zurückgebracht werden kann
zu dem Punkt auf dem gewünschten Weg.
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Weitere Einzelheiten der Einrichtung nach der Erfindung sowie deren
Vorteile und Abwandlungen werden durch die folgende Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen offensichtlich.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 A ein Schaltschema einer Mikroprozessorchipplatte
und der RAM-Chips.
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Fig. 1 B ein zugehöriges Schalt schema, das das Sehema nach Fig. 1
A nach unten ergänzt und der Aufbau der PROM-Chips sowie der Anschlüsse zu den Adressenleitungen
wiedergibt, Fig. 2 ein Schaltschema der RAM-Leiterkarte, Fig. 3 ein Schaltschema
der PROM-Leiterkartc mit programmierbaren Festwertspeichern (readonly memories),
Fig. 4 ein Schaltschema der Anpaßleiterkarte, Fig. 5 A den Aufbau des Tastenfeldes
und einer Tastenfeldleiterkarte mit Druckschalter für die rechnerabhängige numerische
Steuerung sowie eine Schaltfeldmatrix, Fig. 5 B ein zugehöriges Schaltschema zur
unmittelbaren Fortsetzung des Schaltschemas nach Fig. 5 A nach unten mit der Schaltung
der Beleuchtungstreiber für die beleuchteten Druckknopfschalter, Fig. 6 ein Schaltschema
der Positionsausgabe über ein LED-Display, Fig. 7 die Ausgabeeinheit für die X-
und Y-Einheiten, Fig. 8 die Anpaßschaltung für den Bandtransport zwischen Mikroprozessor
und Bandtransportsteuerpult, Fig. 9 die Anschlußleiterplatte der Spindelhülsensteuerung,
das Umrechnermodul und die Spindelhülsensteuerung,
Fig. 10 die
Stromversorgung der Spindelhülsensteuerung, Fig. 11 ein schematisches Blockdiagramm
der gesamten rechnerabhängigen numerischen Steuereinheit und Fig. 12 eine Frontansicht
der Steuereinheit.
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Die rechnerabhängige numerische Steuereinrichtung basiert im wesentlichen
auf einem Motorola 6800 Mikroprozessor, wie er als Block 20 in Fig. ii dargestellt
ist. Ein derartiger Mikroprozessor besitzt einen 1K PROM-Speicher und für 256 Bytes
einen RAM-Speicher im Prozessorteil, wie es in Fig. 11 wiedergegeben ist. Diese
Einheit erledigt den Ablauf der logischen Steuerungen in dem System. Der Prozessor
erzeugt 16 Byte Adressen und gibt diese an einen Adress Bus und empfängt und gibt
Daten ab über den bidirektionalen Daten Bus 23. Außerdem sind die Kontroll-Leitungen
vorgesehen, welche die Richtung und den Fluß der Daten steuern. Die RAM-Leiterplatte
steuert die Programmspeicherung. Die 200 Sequenzschritte sind in der RAM-Leiterplatte
gespeichert. Dies ist der unmittelbar rechts vom Block 20 angeordnete Block 21.
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Die Leiterplatte ist ausdehnbar auf 10K Byte, welche eine Kapazität
von 999 aufeinanderfolgende Programmschritte ergibt. Die PROM-Einheit besteht aus
zwei Karten mit gedruckten Schaltkreisen mit je 8K und ermöglicht somit eine 16K
Gesamt-Prom-Speicherkapazität für das Mikroprozessorsteuerprogramm. Unmittelbar
unterhalb des Mikroprozessors, und zwar über Adressen- und Datenleitungen 22 und
23 mit ihm verbunden, ist ein Anpaßschaltfeld 24 vorgesehen.
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Dieses stellt die Verbindung zu einem Tastenfeld her, welches mit
25 bezeichnet ist. Dieses ist eine Dateneingabe für den Operateur und stellt gleich-
zeitig
die Verbindung zu einem Displayfeld her, um die X- und Y-Koordinaten auszugeben
sowie die l.agedaten anzuzeigen, welche für die Sequenzzahl, Werkzeugzahl und Zuführraten
verwendet werden.
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Unmittelbar unterhalb des RAM-Schaltfeldes 21 und verbunden über Adressenleitungen
26 und Datenleitungen 27 ist eine Bandtransportanpaßeinheit 28 vorgesehen, welche
zu einem Bandtransportsteuerbord 29 führt, das die Daten vom Mikroprozessor in einen
Serien-Bit-Zug überführt, welcher einer Kassette zugeführt wird. Das Bandtransportstcuerbord
versorgt.
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die Bandmotoren und steuert auch die Verstärker für die Lese- und
Schreibverstärkung. Unmittelbar rechts ist eine Mikroprozessorsteuerung PROM 30
mit- einen 16K PROM-Speicher. Dieser hat eine Adressenleitiing:-verbindung 31 und
eine Datenleitungsverbindung 32 zu einer Spindelhülsenanpaßschaltplatte 33, welche
ihrerseits verbunden ist mit einer Spindelhiilsenstromversorgung 34 und der Spindelhülse
35. Die Spindelhülsenanpaßschaltung ist verbunden mit einem Schrittmotor 36 und
dessen Stromversorgung 37. Ccstrichelte Linien zeigen die Verbindung zu den verschiedenen
Komponenten. Die Spindelhülsenschaltung ist angepaßt an den Mikroprozessor und auch
an die Stromversorgung, welche die zu einer Fräsmaschine gehörende Spindelhülse
antreibt. Die Spindelhülsenanpaßschaltung paßt auch die Stromversorgung der Schrittmotoren
an, welcher Umsetzer und Schrittmotoren zugeordnet sind, die auf den X- und Y-Schl.itten
der Fräsmaschine montiert sind. Dieses Steuerungssystem ist zum Umwandeln absoluter
Dimensionen von Druckmaschinen, englisch oder metrisch, bestimmt und die Schritte
einer vertikalen Fräsmaschine einer Anzahl von Typen zu steuern. Die Dimensionen
können eingegeben und modifiziert werden durch das Tastenfeld und auf Kassettenbändern
für eine spätere Verwendung gespeichert werden. Die Steuerung
besteht
nur aus drei Hauptabschnitten: Einem Mikroprozessorgrundregler, einer Versorgungsregelung
und Schrittmotorantrieben. Der Mikroprozessorgrundregler akzeptiert alle Befehle,
welche eingegeben werden über das Tastenfeld. Das Tastenfeld wird verwendet zur
Eingabe der X- und Y-Koordinaten von einer Tabelle, der gewünschten Spindeloperationen,
der Revolverkopfnummer (Werkzeugnummer) und der Zustellrate für jede Programmfolge.
Das Programm kann dann aufgezeichnet werden auf einem Kassettenband für spätere
Verwendung. Das Kassettenband kann verwendet werden zur Wiedereingabe des Programms
in den Speicher. Die gespeicherte Information wird irgendeine vertikale Fräsmaschine,
welche mit Schrittmotoren ausgerüstet ist, steuern und dabei dieselben Schritte
wie der Maschinenoperator ausführen, aber mit größerer Geschwindigkeit und Genauigkeit.
Die Steuerung kann präzisiert werden auf + 0,0005" und der Schrittmotor wird gesteuert
auf 0,0005". Die Genauigkeit der Werkzeugmaschine oder der Werkzeugverschleiß muß
addiert werden zu der Steuerung, um die Gesamtsystemgenauigkeit zu bestimmen.
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Fig. 12 zeigt in einer Draufsicht die Steuereinrichtung für die genannte
rechnerabhängige numerische Steuereinrichtung (CNC). Mit 41 ist die sechsstellige
X-Koordinatenausgabeeinheit in inches oder cm bezeichnet. Die Y-Achsenausgabeeinheit
in inch oder cm ist mit 42 bezeichnet. Die Auswahlschalter können entweder automatisch,
halbautomatisch oder absatzweise arbeiten und sind mit 43 bezeichnet. Die Werkzeugnummer
wird durch 44 bezeichnet. Die Knöpfe werden niedergedrückt zur Eingabe der Nummer
oder zur Anzeige.
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Mit 45 ist der Einstellknopf für metrische Anzeige bezeichnet und
46 ist der Bandsteuerknopf, welcher entweder Aufzeichnungs-, Veränderungs- oder
Rück-
gabeposition einnehmen kann. Eine Serie von i"unktionsschalter
sind mit 47 bezeichnet wie Speichersteuerung, System klar, Listenformat (Display-Programm),
Einzelschrittprogramm und Rücksetzwej se.
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Das numerische Datentastenfeld ist: mit 48 fiir die X-, Y- und Z-Achsen-Eingabe
bezeichnet zusammen mit: Funktionsschaltern zur Arbeitsweise Uhrzeigersinn (CW =
clockwise) oder im Gegenuhrzeigersinn (CCW -counterclockise), Zustellrate und Werkzeugnummereingabe.
49 ist ein Vierwegetastschalter, 50 ein Nothalteschalter und 51 kennzeichnet den
Hauptfr.issteuerschalter zur Anzeige, ob alle Schaltkreise geöffnet sind mit Ausnahme
des Reglers. 52 ist der Netzschalter und 53 die Bandkassette, welche die Steuerspeicherbank
des Off-Line-Programmierers programmiert und ebenso den Kassettenspeicher für zukünftige
Läufe. Die dreistellige Ausgabe für Programmierangabe ist mit 54 bezeichnet und
diese Positionen sind Positionsnummer, Werkzeugnummer und Zustellrate.
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Im folgenden wird eine komplette Liste der Funktionen von diesen Programmschaltern
gegeben.
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"RUN" wird verwendet für den Lauf der Schrittmotore.
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"AUTO" für die Durchführung eines Programms ohne Pause mit Ausnahme
beim Rückgang auf die Ausgangsposition oder für eine programmierte Pause, "SEMI
AUTO" für die Durchführung einer Programmpause an jeder Stelle vor Durchführung
einer "wizard operation" und "PAUSE" für Auslösung der Schrittmotorbewegung oder
zum Stoppen der Schrittmotorbewe-
gung. Wenn eine Tischbewegung
gestoppt wird mit dem Pauseschalter. Er kann wieder gestartet werden mit dem Pauseschalter
ohne Einfügen eines Fehlers.
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"PROG" zeigt an, wenn er beleuchtet ist, daß der Regler in Programmierungsweise
arbeitet, "SING STEP" wird gebraucht für die Fortschaltung des Sequenznummernzählers,
"LIST" wird benötigt zur Prüfung des Inhaltes des Programmspeichers, "RESET" wird
gebraucht zum Zurückstellen des Sequenznummernzählers auf Programmart oder Listenart
und außerdem um rückzustellen die Fehlerkondition. Ein Rücksetzen in der Programmarbeitsweise
zeigt das Ende des Programms.
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"CW" wird verwendet bei Programmierung von Kreisinformationen zur
Anzeige einer Arbeitsweise in Uhrzeigerrichtung um den Mittelpunkt, "CCW" zur Anzeige
entgegen der Uhrzeigerrichtung um den Mittelpunkt, "FEED" wird verwendet zur Eingabe
der Zustellrate bei Programmarbeitsweise oder zur Anzeige der Zustellrate in der
Listenarbeitsweise.
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"TOOL No." wird verwendet zur Eingabe der Werkzeugnummer (Revolverhaltenummer)
in Programmarbeitsweise oder zur Anzeige der Werkzeugnummer in der Listenarbeitsweise.
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"METRIC" wird verwendet zur Änderung zwischen metrischen und englischen
Einheiten (cm und
inch). Wenn beleuchtet, arbeitet der Regler in
der metrischen Arbeitsweise.
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"SYS. CLR" wird verwendet zur Löschünq des Programmspeichers und zum
Zurückkehren der Steuereinheit in die Programmarbeitsweise.
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"REC" wird verwendet zur Aufzeichnunq eines Programms von dem Regler
auf das Kassettenband.
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"VER" wird verwendet zur Bericht:i9unq einz Programms in der Steuereinheit
mit ei nein Programm auf dem Kassettenband. Dies kann verwendet werden nach der
Programmierung der Kontrolleinheit, welche korrekt programmiert wurde oder nach
Aufzeichnung eines Kassettenbandes von der Kontrolleinheit zur Berichtigung des
Kassettenbandes, das korrekt aufgezeichnet wurde.
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"PLAY" wird verwendet zum Programmieren der Kontrolleinheit von einem
Kassettenband, "CLR" wird verwendet zum Löschen der Eingabe ehe die Eingabeschalter
gedrückt werden, ENGT" wird verwendet zur Eingabe der Information von dem Display
zu dem Programmspeicher, "SEQ" wird verwendet in der Listenarbeitsweise zum direkten
Springen zu einer bestimmten Sequenznummer.
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"JOG" - 4 Schalter, die in der Ablaufarbeitsweise verwendet werden
für eine manuelle Positionierung des Tisches vor Eingabe der selbstauto- oder halbautomatischen
Arbeits-
weise.
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Die Fig. 1A und iB bilden ein Figurpaar, das ich gegenseitig ergänzt
und die Gesamtschaltung der Zentraleinheit, das ist die Mikroprozessorschaltung,
zeigt. Im oberen linken Eck ist der Mikroprozessor selbst dargestellt, ein Motorola
6800-Rechner, der in der Figur mit 60 bezeichnet ist. Dieser Rechner ist verbunden
zu einem Paar von RAM-Schaltordnungen, welche mit 61 und 62 bezeichnet sind und
die verbunden sind zu einer Anzahl von Chips zur Steuerung in dem rechten oberen
Eck 66 und die zwei bidirektionalen Datenleitungen führen zu Chips 67 und 68. In
Fiq. 1B sind PROM-Speicher 63 und 64 dargestellt, welche verbunden sind zu Chips
69, 70 und 71 zur Kontrolle der Adressenleitungen, welche an der rechten Seite wiedergegeben
sind. Ein Schema zeigt die Verbindung für die 7-Volt-Stromversorgung, die verbunden
ist mit Masse.
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Die Grundbefehle zur Programmierung des Motorola 6800-Rechners sind
allgemein bekannt. Sie sind dargestellt in einer Serie von Manuals, beispielsweise
dem "Motorola M 6800 Processor Manual". Für ein vollständiges Verstehen ist anzumerken,
daß in Fig. 1A und 1B auf der rechten Seite der Zeichnung Steuerleitungen vorgesehen
sind, welche die Schaltkreise mit Anpaßschaltungen in anderen Schaltkreisen in dem
Rahmen, d.h. mit zwei bidirektionalen Datenleitungen und dem Address-Bus verbinden.
Der Address-Bus ist lediglich zur Ausgabe von Daten zu anderen Schaltkreisen in
diesem System ausgelegt. Die zwei bidirektionalen Datenleitungen sind sowohl zur
Eingabe als zur Ausgabe der Daten für den Mikroprozessor geeignet und für die Daten
von anderen Schaltkreisen in dem System.
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Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der RAM-Leiterplatte.
Die Einzelteile sind hier mit den Bezugszeichen 70 -85 bezeichnet. Die Leiterplatte
hat eine Speicherkapazität für 200 Sequenzschritte.
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Jede einzelne von diesen ist ein identisches Speicherchip. Die Adressleitungen
kommen an bei den Chips 86 und 87 sowie am Chip 88. Dieses sind Chips U-1, U-2 und
US-4 an der rechten Seite der Zeichnung. Ebenso besitzt die RAM-Leiterplatte bidirektionale
Datenleitungen, welche in der Zeichnung rechts unten mit 89 und 90 bezeichnet sind.
Der Zweck von dieser Leiterplatte ist genau der eines Zugriffspeichers für die vorübergehende
Speicher des Programms. Zusätzliche Leitungen sind bei 88 vorgesehen und getragen
von Chips und zurückgeführt zu anderen Chips 91 und 92.
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Fig. 3 zeigt den Aufbau eines programmierbaren rest wertspeichers,
wie er in Fig. 11 mit 30 bezeichnet ist. Dieser enthält die Steuersequenzen für
den Mikroprozessor, das Programm oder die Folge von Schritt ten. Die Mikroprozessorbänder
sind gespeichert in PROM-Leiterplatten. Wie erwähnt, weist der PROM-Speicher 16K
auf und diese sind gezeigt als acht 2K PROM-Chips 100 bis 107. Die Adressen- und
Datenleitungen an der rechten Seite der Figur werden qesteuert über Chips U-2 bis
U-6 und diese sind mit 112 und 111 für die Adress-Leitungen, mit 111 und 110 für
die Datenleitungen und 109 und 108 für Adress-Leitungen. Ein Spannungsdiagramm ist
unten gezeigt für eine 5-Volt-Stromversorgung.
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Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau einer Schalttafelanpaßschaltung.
Auf der rechten Seite der Abbildung sind die Daten-, Adress- und Kontroll-l,eitungen.
Diese werden gesteuert durch Chips 114 und 115 für die Adressleitungen und Chips
116, 117 für die Datenleitungen. Beide von diesen Leitunqsgrup-
pen
werden gepuffert im Tastenfeld. Die Schalttafelanpaßschaltung ist im Gestellt untergebracht
und verbunden durch ein Bandkabel mit dem Tastenfeld, welches an der Vorderseite
der Maschine vorgesehen ist.
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Die Fig. 5A und 5B sind ein Paar von schematischen Darstellungen,
die einander zugeordnet sind. Diese Chip-Anordnung ist an der Frontschalttafel der
Steuereinheit und enthält alle Druckschalter der Maschine. Die Druckschaltermatrix
ist mit 119 in Fig. 5A bezeichnet und besitzt die Kontakte aller Schalter des Tastenfeldes.
Über das Chip 121 wird das Tastenfeld gesteuert. Die Verbindungen links führen zu
der Anpaßschaltung der Schalttafel und diejenigen auf der rechten ieite der Fig.
5A zu der Anzeigetafel.
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In Fig. 5A sind außerdem Chips 122 und 123 zur Steuerung dieser Leitungen
vorgesehen. Fig. SB zeigt die Driver-Einheiten, von denen eine mit 120 bezeichnet
ist, und die beleuchteten Tasten, d.h. die Funktionstasten.
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Fig. 6 zeigt schematisch ein LED-Display. Das Displax ist in Fig.
12 pauschal mit 54 bezeichnet und weist 3 Stellen, D-1, D-2 und D-3 auf, welche
die Bezugszeichen 129, 130 und 131 tragen. Jedes der Displays, von welchen eines
mit 125 bezeichnet ist, wird durch ein Chip gesteuert. Die Dekoder sind mit 126
bezeichnet und die Display-Verriegelung mit 127.
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Die Datenverbindungen sind allgemein mit 128 gekennzeichnet. Ein Spannungsdiagramm
ist am unteren Rand wiedergegeben.
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Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der Ausgabeeinheiten für
die X- und Y-Daten. Jeden von den 7 Segmenten der Augabeeinheiten sind aufeinanderfolgend
mit 141 - 147 bezeichnet und entsprechende Ziffern zeigt das Grunddiagramm des Chips,
welches das Display steuert. Unterhalb dieser Ausgabe-
einheiten
sind Dekoder, von denen einer mit 150 bezeichnet ist sowie Display-Verriegelungen,
von denen einer mit 151 bezeichnet ist, vorgesehen. Die Datenleitungen sind mit
152 bezeichnet. Das Spannungsdiagramm ist an der Unterseite wiederge(eben.
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Die Versorgungsspannung beträgt: 5 Volt. In dieser Arbeitsweise steuern
die Display-Verriegelnn, welche ihrerseits durch den Mikroprozessor gesteuert werden,
und die Dekoder, welche die binär Informationen oder BCD-Informationen in einen
7-Segmentkode des Display umwandeln (primäre Dezimalkodierung), verwendet das Display.
Dabei sind selbstverständlich zwei Anordnungen vorgesehen, eine für die X- und eine
für die Y-Koordinate.
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Fig. 8 zeigt schematisch eine Bandtransportanpaßschaltung des Mikroprozessors
für das Bandtransportsteuerbord. Auf der rechten +eite sind die Chips und die Verbindungen
zu den Adreßleitungen, welche gesteuert werden von den Chips 166und 167. Die Zeittaktgeneratoren
sind bezeichnet mit 163, 164 und 1G5 und die Daten-Bus-Chips und ihre Verbindungen
sind bezeichnet mit 161 und 162. An der linken Seite sind die Verbindungen zu dem
Bandtransportsteuerbord mil-.
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169 und die Lese-/Schreib-Verstärker mit 170 bezeiciinet. Zwei weitere
Chips steuern die Leitlungen zu dem Bandtransport 171 und kontrollieren den Bandtransport
über 172. Das Hauptchip in dieser schematischen Darstellung ist ein Parallel-Sericnumsetzer,
welcher mit 168 bezeichnet ist. Dieser übersetzt die vom Mikroprozessor kommenden
8 parallelen Bits in einen Seriendatenzug, welcher dann auf das Magnetband geschrieben
wird. Ein umgekehrter Prozeß findet statt beim Zurückspielen von dem magnetischen
Band. Der Seriendatenzug wird umgesetzt in parallele Darstellung und zurückgegeben
in den Mikroprozessor. Für weitere Erläuterungen sei hinzugefügt, daß das Steuerbord
Steuerverstärker für
Serienmotoren des Bandtransports und Logikkreise
enthält, welche zu den Lese-/Schreibverstärkern führen.
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Die Steuerung und der Zustand zu der Bandtransportsteuereinheit wird
über diese Leitungen geführt.
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Die 2 Informationswege werden aufgezeichnet auf dem magnetischen Band.
Ein Weg enthält Daten und der andere Zeitinformationen. Dies erlaubt eine einwandfreie
Wiedergabe der Daten, selbst wenn das Band in seiner Geschwindigkeit schwankt. Zeitinformationen
werden zurückgegeben bei einem Rückspielen der Daten, sodaß jede Geschwindigkeitsänderung
eliminiert wird.
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Fig. 9 zeigt die schematische Darstellung des Anpaßschaltkreises für
die Spindelhülsensteuerung. Die Datenverbindungsleitungen auf der rechten seite
werden versorgt durch die Chips 180 und 191. Die Adreßleitungen werden über die
Chips 182 und 183 gesteuert. Die Spindelhülsenstromversorgung erfolgt links über
die Leitung 184. Die Spindelhülsensteuerung und der Zustand werden weitergegeben
zu der Spindelhülsenstromversorgung und Signale zu den Schrittmotoren werden ebenfalls
zugeführt über diese Verbindungen.
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Signale zu der Spindelhülsenstromversorgung in die Schrittmotorversorgungen
werden optisch getrennt, um Erdungsprobleme zwischen den Versorgungskreisen zu eliminieren.
Dies garantiert eine vollständige Unabhängigkeit der Erdungskreise zwischen der
Logik und anderen Stromkreisen. Die Spindelhülsensteuerleitungen entsprechend den
Leitungen zu der Spindelhülse. Diese kontrolliert die kombinierten Vorfräszyklen
der Spindelhülse. Der bei 186 zurückgegeben Status der Spindelhülse zeigt entweder
an, ob das Werkzeug (pull) vollständig unten, vollständig oben ist oder die Maschine
arbeitet. Die Leitungen zum Schrittmotor 185 zeigen an, ob eine Drehung in Uhrzeigerrichtung
oder gegen die Uhrzeigerrichtung erfolgt für jeden der X- oder Y-Motoren.
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Fig. 10 zeigt die Stromversorgungsverdrahtung für die Spindelhülsenkraftversorgung.
Links sind die Verbindungen zu der Anpaßschaltung bei 190 dargestellt. Hier ist
eine vollständige Gleichrichterbrücke 201 gezeigt und die verschiedenen Stromversorgungen
für Teile der Schaltkreise ebenso wie Filter. Die Spindelhülsenkraftversorgung enthält
eine 24-Volk-Kraftversorgung, welche benötigt wird, um die Elektronik der Spindelhülse
zu betätigen.
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Eine Notschaltung 194 an der Spindelhülse ist eingeschaltet in den
Wechselstromweg CR2 bei 192. Die Wechselstromversorgung ist ebenfalls schematisch
wiedergegeben. Sie zeigt die X- und Y-Stromversorgung für die Schrittmotoren, die
Versorgung fur die Logik, die Arbeits- und Notschaltknöpfe auf der Frontplatte und
die Schalter, welche die Wechselstromkraftstromleitungen CR1 steuern, die mit 193
bezeichnet sind. Fakultative Einheiten, welche in diesem Schema dargestellt sind,
begrenzen den Arbeitsweg des Schlittens der Fräsmaschine. Außerdem sind in dem Diagramm
eingeschlossen die Schaltschemen der Schrittmotorkraftversorgungen für die verschiedenen
Steuerungen wie: Einschaltung, was mit 191 bezeichnet ist, Notausschaltung bei 194,
erlaubter Arbeitsweg bei 195, Alternativgrenzschalter bei 196, ein RF-Filter bei
197 und die Kraftversortjung für die Logik PS1, welche mit 198 bezeichnet ist.
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Die X-Stromversorgung PS2 ist mit 199 bezeichnet und die Y-Stromversorgung
PS3 mit 200. Eine Doppelweggleichrichterschaltung ist mit 201 bezeichnet. Die Verbindungen
zu den Schrittmotorstromversorgungen sind mit 202 und die zu der Spindelhülse mit
203 bezeichnet. Die 117 V Wechselstromleitung ist mit 204 bezeichnet, die neutrale
mit 205 und die Lr(3-leitung mit 206. Ein Wechselstromausganganschluß ist mit 207
gekennzeichnet.
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Die Arbeitsweise der Steuereinrichtung ist wie folgt: Stromei nschaltung:
Bei Stromeinschaltung oder nach einem "SYS CLR" wird der Programmspeicher gelöscht
(alle Speicherplätze sind o). Die Maschine wird in die Programmierungsphase geführt
und die Lampe "PROG" leuchtet. Der Programmspeicher kann nun geladen werden von
dem Band oder von dem Tastenfeld.
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Programmierung durch das Band: Die Kassette wird eingegeben mit dem
gewünschten Bandtransport. Dann wird der Knopf "PLAY BACK" gedrückt. Die Lampe "PLAY
BACK" leuchtet, das Lesen von dem Band beginnt und das Programm wird im Speicher
eingegeben. Am Ende wird das Band zurückgespult.
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Ein Fehler während des Lesens veranlaßt das Band zurückzulaufen und
die Ausleseposition wird durch einen Fehlercode gekennzeichnet. Der "RESET"-Druckknopf
setzt die Fehlerbedingung zurück und erlaubt dem Operateur ein erneutes Lesen des
Bandes zu versuchen oder das Band wegzunehmen.
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Programmierung vom Tastenfeld: Die ersten vom Tastenfeld kommenden
Daten bestimmen die X-Koordinate. Die Zi-fern werden in cm angegeben, wenn eine
cm-Arbeitsweise eingestellt ist und in inch, wenn nicht eine metrische Arbeitsweise
eingestellt ist. (Die Steurung ist in metrischer Arbeitsweise, wenn die "METRIC"-Lampe
leuchtet.) Die eingegebenen Impulse erscheinen in der X-Ausgabe.
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Wenn die angezeigte Zahl korrekt ist, wird der "ENTER"-Druckknopf
(Eingabedruckknopf/ gedrückt.
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Damit wird der Wert für die X-Koordinate in den
in
den Speicher geladen und das Display für den nächsten Schritt für die Fräsmaschine
vorbereitet.
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Wenn ein Fehler bei der Eingabe gemacht wurde, wird über den "CLR
ENTRY"-Druckknopf die Anzeige gelöscht und die Dateneingabe von vorne begonnen.
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Wenn die X-Koordinate eingegeben ist, wird die Y-Koordinate in der
gleichen Weise wie die X-Koordinate eingegeben. Die Werkzeugnummer und die Spindelarbeitsweise
wird nach der Eingabe der Werte für die X- und Y-Koordinate eingegeben. Zur Eingabe
entweder einer Werkzeugnummer oder einer Spindeloperation wird zunächst der Druckknopf
"TOOL No." gedrückt. Die Lampe "TOOL NO." zeigt durch ihr Leuchten dem Kontrolleur
an, daß die Eingabe für Daten bereit ist. Die zunächst eingegebene Ziffer ist, sofern
gewünscht, die aktuelle Revolver-Kopf-Ziffer (1 - 12), welche gefolgt wird von einem
Dezimalpunkt und dem Kode für die gewünschte Spindelarbeitsweise (Tabelle 1).
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Tabelle 1 Kode Spindelarbeitsweise o Werkzeug oben - Spindel an 1
Bohren 2 Hämmern (Peck) 3 Fräsen 4 Werkzeug oben - Spindel aus 5 Hilfsweise ein
6 Hilfsweise aus 7 Programmierte Pause Wenn das Werkstück oben ist und eine Revolverkopfstopänderung
nicht gewünscht ist, besteht keine Notwendigkeit für eine Eingabe.
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Die Zustellrate wird als nächstes eingegeben. Hierzu wird der Druckknopf
"FEED RATE" gedrückt und die Kontroll-Lampe "FEED-RATE" leuchtet. Die Zustellrate
wird eingegeben in cm pro Minute, wenn eine metrische Arbeitsweise gewünscht ist
und in inches pro Minute, wenn nicht in metrischer Arbeitsweise gearbeitet wird.
Sobald die Zustellrate eingegeben ist, wird die Zustellrate abgerundet zu der nächsten
verfügbaren Zustellrate.
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Wenn keine Zustellrate eingegeben wird, dann wird die Standardgeschwindigkeit
für die Operation angewendet (1"/min für Fräsen und 80"/min für Frei-Drehen).
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Der "SING STEP"-Druckknopf schaltet die Positionsnummer eine Einheit
weiter. Der nächste Punkt ist damit in der gleichen Weise programmiert.
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Nach Aufstellung der Programmsequenz wird der erste Punkt die "Heim"-Position.
In der automatischen Arbeitsweise wird die Fräsmaschine jedesmal stehenbleiben,
wenn sie sich in der "Heim"-Position befindet. Ein Werkzeugwechsel kann leicht durchgeführt
werden durch Programmierung einer "Heim"-Posìtion, wenn ein Werkzeugwechsel notwendig
wird. Wenn eine Pause für die Fräsmaschine an irgendeinem Ort, der von der "Heim"-Position
abweicht, gewünscht wird, kann ein Sequenzschritt programmiert werden mit der Spindeloperation
"Programmierte Pause" (Kode 7).
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Der zuletzt programmierte Punkt wird dann die "Heim"-Position, womit
die Fräsmaschine für den Beginn eines nächsten Arbeitsablaufs programmiert ist.
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Tabellenarbeitsweise: Durch Drücken des "LIST"-Druckknopfes kann der
Kontrolleur von der programmierten Weise zu der Ta-
bellenweise
übergehen. Bei der "LIST"-Arbeitsweise kann das Programm im Speicher geprüft, aber
nicht geändert werden. Der ,SING STEP"-Druckknopf führt dann durch das Programm.
Die Werkzeugnummer und die Zustellrate kann angezeigt werden durch Niederdrkken
des TOOL NO."- oder des "FEED RATE"-Druckknopfes.
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Für die Betrachtung einer speziellen Position kann die Sequenzziffer
eingegeben werden nach Niederdrükken des "SEQ"-Druckknopfes zur Eingabe der Positionsziffer
und durch Drücken des "ENTER"-Druckknoes.
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Diese Position wird dabei angezeigt.
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Zur änderung des Programms muß der Druckknopf "PRO" gedrückt werden.
Die Lampe "LIST" geht aus und das Programm kann nunmehr geändert werden. Wenn das
Programm geändert werden soll von einer speziellen Sequenzziffer zu der Ende des
Programms, ist das Verfahren anzuwenden, wie es im Absatz "Programmierung vom Tastenfeld"
beschrieben wurde. Wenn nur irgendeine Sequenzziffer zu ändern ist, werden die X-
und Y-Koordinaten, Werkzeugnummer und Zustellrate eingegeben. Danach darf nicht
der Druckknopf "SING STEP" gedrückt werden, sondern der "LIST"-Druckknopf, welcher
zurück in die Tabellenarbeitsweise führt. Dadurch wird das übrige Programm nicht
verändert.
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Aufbewahrung der Programmes auf einem Band: Das Programm kann auf
einem in einer Kassette in der Bandtransporteinrichtung befindlichen Band aufbewahrt
werden durch Betätigen des "REC"-Druckknopfes während der Programmarbeitsweise.
Der Speicher schreibt dann auf das Band. Das Band kann verändert werden durch Drücken
des Xnderungsdruckknopfes. Die "VER"-Lampe leuchtet und das Band beginnt zu Lesen.
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Das von dem Band gelesene Programm wird verglichen mit dem Programm
im Speicher. Wenn eine Unstimmig-
keit gefunden wird, wird das
Band zurückgespult und die Position "Auslesen" kennzeichnet durch Flackern einen
Fehlerkode. Der "Reset"-Druckknopf setzt die Fehlerbedingung zurück und erlaubt
die Operation zum Neuprogrammieren des Bandes.
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Programmierung eines Kreisbogens: Kreisinterpolation wird durchgeführt
durch Programmierung eines Ausgangspunktes, der Bearbeitungsrichtung um den Mittelpunkt,
den Mittelpunkt des Radius und den Endpunkt. Der Ausgangspunkt wird in der normalen
Weise programmiert. Der Mittelpunkt des Radius wird in folgender Weise programmiert:
Vor Eingabe der X-Koordinate muß entweder der Druckknopf CW (clockwise/ für Bearbeitung
im Uhrzeigersinn oder CCW (counterclockwise) für Bearbeitung entgegen dem Uhrzeigersinn
gedrückt werden, um die Bearbeitungsrichtung um den Mittelpunkt anzugeben. Dann
wird die X-Koordinate und die Y-Koordinate des Mittelpunktes des Radius angegeben.
Die Werkzeugnummer und Zugaberate werden ignoriert. Die nächste Sequenzziffer gibt
den Endpunkt des Bogens. Der Endpunkt von einem Bogen kann der Anfangspunkt eines
anderen Bogens sein. Dies erlaubt die Programmierung von komplexen Kurven durch
aufeinanderfolgende Programmierung von Kreisbögen.
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Ablaufweg: Nachdem das Programm eingegeben wurde, ist der Regler bereit,
in die Arbeitsablaufweise überzugehen.
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Die Ablaufarbeitsweise kann eingegeben werden zu jeder Positionsnummer,
sodaß das Programm irgendwo in dem Programm gestartet werden kann. Bei normaler
Arbeitsweise der Maschine bedeutet Arbeitsablauf Arbeitsweise die Position 1. Der
Controlleur muß die Fräsmaschine manuell zu der "Heim"-Position posi-
tionieren.
(Die Heim-Position ist der Punkt bei der Sequenz 1.) Um die Fräsmaschine zu positionieren,
muß der "RUN"-Druckknopf gedrückt werden und dann der Fortschaltedruckknopf, um
den Schlitten zu bewegen. (Nur ein Fortschaltedruckknopf kann aeweils niedergedrückt
werden.) Ein kurzes Niederdrükken des Fortschaltedruckknopfes verursacht die Bewegung
um einen Schritt (0,0005). Wenn der Knopf für eine Sekunde gehalten wird, beginnt
der Schlitten zu einer Hochgeschwindigkeitsbewegung. Wenn der Druckknopf losgelassen
wird, verzögert sich die Schlittenbewegung bis dieser steht.
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Halbautomatischer/Automatischer Betrieb: Sobald der Schlitten positioniert
ist auf die Ausgangsposition, ist das Programm für einen Arbeitsablauf vorbereitet.
Hierbei gibt es zwei Arbeitsablaufmöglichkeiten bei "RUN", nämlich halbautomatisch
und automatisch. Bei der halbautomatischen Arbeitsweise läuft die Maschine automatisch
von einem Punkt zum nächsten Punkt. Bei jedem Punkt leuchtet die Kontroll-Lampe
"PAUSE" und die Maschine hält vor Durchführung der Spindelhülsenoperation. Der "PAUSE"-Druckknopf
muß gedrückt werden, ehe die Maschine weiterarbeitet. Bei der automatischen Arbeitsweise
läuft die Maschine von Punkt zu Punkt ohne Anhalten, wenn der Punkt als Ausgangsposition
einprogrammiert ist oder wenn die Spindelhülsenoperation eine Pause-Operation (7)
ist. Dies erlaubt dem Operateur, die Werkzeuge zu ändern oder das Werkstück wegzunehmen.
-
Der als letzter Punkt programmierte Punkt ist die Ausgangsposition,
sodaß die Maschine für den nächsten Durchlauf 194 positioniert ist.
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Die Maschine kann irgendwo durch Drücken des "PAUSE"-Druckknopfes
gestoppt werden. Dadurch wird die Kontroll-Lampe "PAUSE" aufleuchten und die Bewegung
des
Schlittens stoppen. Die Maschine arbeitet weiter, wenn der "PAUSE"-Druckknopf gedrückt
wird.
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Der "PAUSE"-Druckknopf ist allein aktiv, wenn die Maschine läuft.
Keine anderen Druckknöpfe zeigen irgendeine Wikrung mit Ausnahme des "SYS CLR"-Knopfes.
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Der "SYS CLR"-Druckknopf hat dieselbe Wirkung wie eine Ausschaltung
der Stromversorgung. Die Maschine stoppt und der Speicher ist gelöscht.
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Der "EMERGENCY STOP"-Druckknopf (Nothaltedruckknopf) schaltet die
Stromversorgung zu den Schrittmotoren und der Spindel ab. Der Speicher wird nicht
gelöscht, wenn der "EMERGENCY STOP"-Schalter betätigt wird, aber der Kontrolleur
ist nicht in der Lage, den Arbeitsgang fortzusetzen ohne Rückpositionierung des
Schlittens zu einer bekannten Position.
-
Die Erfindung wurde in großen Details beschrieben, um einen Fachmann
in die Lage zu versetzen, diese zu gebrauchen. Offensichtlich können Änderungen
oder Abwandlungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels nach Studium der Beschreibung
daraus abgeleitet werden.
-
Es ist beabsichtigt, alle Änderungen und Abwandlungen als Teil unserer
Erfindung zu kennzeichnen, wie dies in den Ansprüchen geschieht.
-
Anlage A
LISTE DER FÜR DIE REGELUNG EINER MASCHINE NACH DER ERFINDUNG
ZU VERWENDENDEN INTEGRIERTEN SCHALTKRETSE ul, u2, u12 - 8T98 u3, u4, u5 - 74LS293
u6, u7 - 8T26 u8 - 74LS85 u10 - M6852P u11, u9 - 74LS00 u6 - 74LSo4 u13 - 74L5174
u14 - 74LS20 u15 - 4306R-101-102 u1, u2 - 8T26 u3, u4 - 8T98 u5 - 74LS85 u6, u7
- 74LS174 u8 - 74LS02 u9 - 74LS00 u10 bis u23 - 4N36-C.E. oder Ontron u24 - 4114R-002-561
u24 - 4306R-101-472 u27 - 4114R-001-472 u26 - 4308R-102-220 u28 - 4308R-102-472
ul - 74LS156 u2 - 4116-002-472 u3 - 74LS154 u4 bis u7 - 74LS175 u8, u9 - 4310-101-562
u10, ull - 4116-001-241 u12 bis u15 - 2905 u16, u17 - 4310R-101-XX1
u3
- 8T26 u4 - 8T26 u5 - 8T98 u6 - 8T98 u7 - 74LS138 u8 bis u15 - HM-7641-5 (Produktionsmodell)
u1 - MC6800-P u2 - MC6870 u3 - MC6810P1 oder MC6810AP, MC681AP1 u4 - MCM6810P1 uS,
u6 - HM-7641-5 (Produktionsmodell) u7, u8, u9 - 8T98 u10, ull - 8T26 u12 - 8T98
u13, u14 - 74LS02 u15, u16 - 74LS 00 u17 - 4116R-002-562 u18 - NES55 u 18 - NESSS
u3, u4 - 8T26 u5, u6 - 8T98 u7 - 74LS138 u8 bis u15 - HM-7641-5 (Produktionsmodell)
u1 - MC6800-P u2 - MC6870 u3 - MCM6810 oder MCM8610AP, MCM6810AP1 u4 - MCM6810P1
u5, u6 - HM-7641-5 (Produktionsmodell) u7, u8, u9 - 8T98 u10, ull - 8T26 u12 - 8T98
u13, u14 - 74LS02 u15, u16 - 4116R-002-562 u17 - NES55
u18 - NES55
u18 - NE5SS ul bis u3 - 7447 u4 - 74LS174 u5, u6 - 74LS175 u1 - 7416 u2 bis u7 -
7447 u8 - 74LS174 u9 bis u14 - 74LS175 ul - 74LS156 u2 - 4116-002-472 u3 - 74LS154
u4 bis u7 - 74LS175 u8, u9 - 4310-101-562 u10, ull - 4116-001-241 u12 bis u15 -
2905 u16, u17 - 4301R-101-XX1