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Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Abbildung
einer Laufbahn (Trajektorie), das so angepaßt ist, gleichzeitig
einen Bereich eines zu bearbeitenden Werkstücks und eine Spur
einer Werkzeuglaufbahn abzubilden, um das bearbeitete Profil
eines Werkstückes auf einem Display beispielsweise einer
numerischen gesteuerten Werkzeugmaschine abzubilden.
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Werkzeugmaschinen werden numerisch gesteuert, um die
Bearbeitung zu automatisieren. Um eine durch eine numerisch
gesteuerte Werkzeugmaschine nach einer Entwurfzeichnung
bearbeitetes Werkstück zu erhalten, muß ein numerisch gesteuerter
Befehl, der ein vorbestimmtes Format aufweist, an eine numerische
Steuereinheit angelegt werden.
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die eine in vier
Achsen numerisch gesteuerte Drehbank zeigt, welche eine
numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine ist. Wie dargestellt, treibt
die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine einen Tisch TBL einer
Werkzeugmaschine SM in x-und y-Richtungen in Übereinstimmung
mit einem Steuerbefehl einer numerischen Steuereinheit NC an,
wodurch eine Relativbewegung zwischen einem Werkstück WK, das
auf dem Tisch angeordnet ist, und einem Werkzeug CT
durchgeführt wird, so daß das Werkstück WK ein gewünschtes Profil
durch das Werkzeug CT erhält. Da das Werkzeug durch die
Verwendung von Öl oder dgl. gekühlt wird, wird die Werkzeugmaschine
mit einer Abdeckung versehen, so daß das Schneidöl und die
Abschnitte nicht herumspritzen. Aus diesem Grund ist es
schwierig, den Stand der Bearbeitung von der Außenseite her zu
beobachten. Folglich bildet die numerische Steuereinheit NC eine
Laufbahn TRC des Werkzeuges CT auf ihrem Display DP ab, so daß
der Arbeiter sofort den Stand der Bearbeitung nachprüfen kann.
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Wenn die Laufbahn TRC des Werkzeuges TC auf dem Display
DP abgebildet wird, bevor die Maschine arbeitet, wenn ein
numerischer Steuerbefehl an die numerische Steuereinheit NC in
Übereinstimmung mit einer Entwurfzeichnung für ein Werkstück,
das ein kompliziertes zu bearbeitendes Profil aufweist,
angelegt wird, kann ein Programm bequem durchgeführt werden,
während die Eingangsdaten bestätigt werden.
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Es ist ein System zur Abbildung einer Laufbahn
verfügbar, bei welchem ein Standbild einschließlich der
Bearbeitungsstellen und eine Spur einer Laufbahn gleichzeitig in Farbe auf
dem Display DP abgebildet werden. Mit einem System zur
Abbildung einer Laufbahn diesen Typs wird vorzugsweise die Laufbahn
jedes Schneidewerkzeuges und dem Bearbeitungsbereich in
verschiedenen Farben in den Fällen abgebildet werden, wo die
Bearbeitung eines Werkstückes durch eine Vielzahl von
Schneidewerkzeugen simuliert und abgebildet wird. Dies ist im Fall einer
vierachsigen Drehbank besonders wichtig.
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Beim herkömmlichen Abbildungssystem wird der
Bearbeitungsbereich, der vom Werkstück durch Bearbeitung durch eines
Schneidewerkzeugs beseitigt wurde, abgebildet, wobei die
Hintergrundfarbe vom Werkstück entfernt wurde. Das herkömmliche
Abbildungssystem speichert die Bearbeitungsbereichsdaten als
gespeichertes Bild getrennt von den Daten der Standbilder,
welche dazu dienen, das Werkstückprofil abzubilden. Diese Daten
werden in geeigneter Weise überlagert, um den bearbeiteten
Status des Werkstückes abzubilden. Um zu vermeiden, daß eine
Laufbahn, die den Bearbeitungsbereich des Werkstückes durchläuft,
zusammen mit dem Bearbeitungsbereich aufgrund der
Hintergrundfarbe verschwindet, müssen die Daten, die die Laufbahnspur
beinhalten, vorher als gespeichertes Bild separat von den
Standbilddaten gespeichert werden, um das Werkstückprofil
abzubilden. Mit dem herkömmlichen System müssen deshalb, um eine
Laufbahn zusammen mit einem Standbild einschließlich des
Bearbeitungsbereichs zum Zweck der Steuerung des Farbdisplays
abzubilden, die Daten in Form von wenigstens drei gespeicherten
Bildern gespeichert werden. Das entstehende Problem sind die hohen
Kosten des Speichers und der Steuerschaltung.
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Wenn ferner eine Farbabbildung durch Bestimmung einer
Laufbahn in Form eines Bitmusters der drei Farben R, G, B, die
auf den drei gespeicherten Bildern basieren, durchgeführt wird,
ist ein komplizierter Steuermechanismus für das Display
erforderlich, um die Farbe einer Werkzeuglaufbahn, die einen
Bearbeitungsbereich
durchläuft, der vom Werkstück durch die
Bewegung eines Schneidewerkzeuges entfernt wurde, als dieselbe wie
die eines Laufbahnabbildes im Farbhintergrund des Werkstückes
zu bestimmen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Abbildungssystem für eine Laufbahn vorzusehen, bei welchem ein
Displayvollbild einer Laufbahn aus zwei gespeicherten Bildern
zusammengesetzt ist, um die Laufbahnverarbeitung zu erleichtern
und bei welchem das Farbabbild einer Laufbahn immer dasselbe
sein kann, so daß sogar eine komplizierte Laufbahn in leicht
verständlicher Art abgebildet werden kann.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist ein System zur
Abbildung einer Laufbahn auf einer Anzeige des Systems
vorgesehen, wobei eine Laufbahn eines Werkzeuges einer
Werkzeugmaschine auf ein Abbild eines Werkstückes abgebildet wird, das den
Bereich des Werkstückes, der durch maschinelle Bearbeitung
entfernt werden soll, einschließt, wobei das System in der Lage
sein soll, erste und zweite Bilder, welche in einem Speicher
des Systems gespeichert sind, zu überlagern, wobei das erste
der genannten Bilder einen schwarzen Hintergrund hat und das
Werkstück und die Laufbahn des Werkstückes und das zweite Bild den
Bereich, der durch maschinelle Bearbeitung entfernt wurde,
umfaßt, und das System weiterhin ein Anzeigesteuergerät umfaßt,
um das Werkstück, die Werkzeuglaufbahn und den Bereich, der
maschinell entfernt werden soll, mit einem Drei-Bit-Farbdaten-
Verschlüsselungsschema darzustellen, wobei die Laufbahn des
Werkzeuges und der Bereich, der durch maschinelle Entfernung
durch die gleiche Farbe, die komplementär zu der Farbe ist, mit
der das Werkstück gekennzeichnet ist, bestimmt werden, und
wobei das Anzeigesteuergerät in der Lage sein soll, die Farben
des zweiten Bildes auf der des ersten Bildes oder umgekehrt
durch Anlegen einer logischen UND-Funktion auf ihre Drei-Bit-
Daten-Codes zu überlagern.
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Insbesondere werden nach der vorliegenden Erfindung die
Displayfarbe des Standbildes (Werkstück) und die Displayfarbe
des Bearbeitungsbereichs so zueinander bestimmt, wo die Farben
gegenseitig komplementär sind. Deshalb erscheint die
Farbabbildung des Standbildes, das dem Bearbeitungsbereich überlagert
ist, in schwarzer Farbe, welche mit der Hintergrundfarbe, die
als schwarz bestimmt wurde, identisch ist und die Displayfarben
der Laufbahn und des Bearbeitungsbereichs werden beide so
bestimmt, daß sie gleich sind. Folglich kann die Displayfarbe
der Laufbahn beim Bearbeitungsbreich dieselbe sein wie die der
Laufbahn gegenüber dem Hintergrund. Nach der vorliegenden
Erfindung kann deshalb die Displayfarbe der Laufbahn immer
dieselbe sein, so daß sogar eine komplizierte Laufbahn in leicht
verständlicher Art abgebildet werden kann. Weiterhin wird nach
der vorliegenden Erfindung die Abbildung der Laufbahn durch
zwei gespeicherte Bilder besorgt, wie oben erwähnt wurde. Dies
vermindert die Kosten einer solchen Anordnung wie die für die
Speicher und erleichtert die Verarbeitung der Laufbahn.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
einer numerisch gesteuerten Drehbank zeigt, die mit einem
System zur Abbildung einer Laufbahn ausgestattet ist, nach der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die eine
vierachsige numerisch gesteuerte Drehbank zeigt, beispielhaft für eine
Anwendung nach der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 3 ist eine Ansicht, die die gegenseitige Lage
zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug bei einer vierachsigen
Drehbank erklärt, und
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Fig. 4 ist eine Ansicht, die ein Display gemäß einer
Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail
beschrieben, basierend auf einer Ausführungsform, die in den
Zeichnungen dargestellt ist.
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Fig. 3 ist eine Ansicht, die die gegenseitige Lage
zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug bei einer vierachsigen
Drehbank zeigt. Wie gezeigt, wird die vierachsige Drehbank so
angeordnet, daß ein Werkstück WK, das in einem Klemmfutter CHK
gesichert wird, mit einer konstanten Geschwindigkeit
angetrieben wird, während der erste und zweite Werkzeugträger TB1, TB2
unabhängig voneinander entlang zweier Achsen bewegt werden,
nämlich entlang der x-und y-Achse, so daß die inneren und
äußeren Peripherien des Werkstückes WK unabhängig voneinander und
gleichzeitig in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm
durch Schneidewerkzeuge TL1, TL2 bearbeitet werden können, die
jeweils auf dem Werkzeugträger befestigt sind.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
einer numerisch gesteuerten Drehbank zeigt, die mit einem
Anzeigesystem für eine Laufbahn nach der vorliegenden Erfindung
ausgestattet ist. In der Figur bezeichnet die Ziffer 10 einen
Prozessor zur Durchführung der numerischen
Steuerungsverarbeitung durch Ausführung eines Programms. Die Ziffer 11 bezeichnet
eine programmierbare Steuerung (danach als Steuerung
bezeichnet), um die Funktion einer Schaltung auszuführen, die die
Folgesteuerung einer vierachsigen Drehbank durch ein Programm
durchführt. Die Ziffer 12 bezeichnet einen Prograinmspeicher,
der verschiedene Steuerungsprogramme speichert, die durch den
Prozessor 10 durchgeführt werden. Die Ziffer 13 bezeichnet
einen Datenspeicher zur Speicherung verschiedener Daten und
Parameter, die für die Programmausführung, die durch den Prozessor
10 durchgeführt wird, gebraucht werden, nämlich solche Daten,
die auf einen bearbeiteten Bereich hinweisen, der vom Werkstück
durch Bewegung der Schneidewerkzeuge TL1, TL2, entfernt wurde,
auf die Positionen der Schneidewerkzeuge TL1, TL2 und des
Werkstückes WK hinweisen, und Daten, die auf Laufbahnen der
Schneidewerkzeuge TL1, TL2 hinweisen. Die Ziffer 14 bezeichnet einen
Arbeitsspeicher zur zeitweiligen Speicherung der Ergebnisse der
Verarbeitung, die durch den Prozessor 10 durchgeführt wurde.
Die Ziffer 15 bezeichnet einen Papierlochbandstreifen zur
Aufzeichnung (Lochung) von Daten auf einem Papierstreifen, wenn
erforderlich. Die Ziffer 16 stellt eine
Papierlochbandstreifeneinrichtung dar, um ein NC-Band zu lesen, bei welchem
numerische Steuerbefehle (NC-Befehle) eingestanzt wurden. Die Ziffer
17 bezeichnet einen Impulsverteiler zur Durchführung einer
vorgegebenen Impulsverteilungsberechnung in Übereinstimmung mit
einem Bewegungsbefehl des Prozessors 10 und zur Ausgabe
verteilter Impulse, wobei deren Anzahl einer geforderten Menge
äquivalent ist. Die Ziffer 18a, 18b bezeichnen jeweils
Positionsregister der aktuellen x-und y-Richtung der Werkzeugträger
TB1,
TB2, um Positionsimpulse der Positionssensoren (nicht
gezeigt) der vierachsigen Drehbank zu zählen, um aktuelle
Positionen entlang der x-und y-Achse anzuzeigen. Die Ziffer 19
bezeichnet einen Adreßdatenbus (danach als "Bus" bezeichnet) zur
Verbindung der obigen Komponenten mit dem Prozessor 10, so daß
ein Austausch von Daten durchgeführt werden kann.
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Die Ziffern 20a, 20b bezeichnen Hilfsschaltungen zum
Zählen der Differenz zwischen der Anzahl der verteilten Impulse
und der Anzahl der Positionsimpulse, um die Geschwindigkeit der
Werkzeugträger TB1, TB2 der vierachsigen Drehbank SM zu
steuern. In der Figur sind nur die Register- und Hilfsschaltungen,
die einem der Werkzeugträger entsprechen, gezeigt.
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Die Ziffer 21 bezeichnet eine Displaysteuerung, welche
das Display einer Farbdisplayeinheit steuert und eine manuelle
Dateneingabeeinheit 22 aufweist, die die notwendige Tasten
aufweist. Die Displaysteuerung 21 besteht aus einer
Displaysteuerschaltung 23 zum periodischen Auslesen der Inhalte der
aktuellen x-und y-Position der Positionsregister 18a, 18b und zum
fortlaufendem Speichern dieser Inhalte in einem Pufferspeicher,
der unten beschrieben wird, wobei ein Startpunktregister 24 zum
Speichern der Startpunktinformation jedes Blockes eines
NC-Befehls, ein Pufferspeicher 25 zur Speicherung der abzubildenden
Positionsinformation, die durch die Displaysteuerschaltung 23
ausgelesen wird, und ein Auffrischspeicher 26 wie ein
graphisches RAM, bei welchem ein Displaymuster, welches zur Abbildung
eines Standbildes einschließlich eines Bearbeitungsbereichs wie
auch einer Laufbahn dient, durch eine Displaysteuerschaltung 23
in Form eines Bitbildes eingeschrieben wird, nachdem das Muster
die Farben R, G, B hat, bestimmt durch ein Dreifarbenbitmuster,
das unten beschrieben wird. Die Ziffer 27 stellt eine
Farbanzeige dar, die aus einer Anzeigeeinrichtung wie einer CRT
(Kathodenstrahlröhre) zum periodischen Auslesen und zur
Abbildung der Inhalte des Auffrischspeichers 26 in der
Displaysteuerung 21 besteht.
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Zunächst wird ein Beispiel einer Anzeigesteuerung
beschrieben, die in der Vorrichtung nach Fig. 1 durchgeführt
wird. Die Laufbahnverarbeitung in einer Anordnung zweier
Bildschirme, wie in Fig. 4 gezeigt, wird als Beispiel genommen.
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Ein Displaymuster zur Abbildung eines Standbildes
einschließlich eines Bearbeitungsbereichs wie auch einer Laufbahn
wird durch Überlagerung eines ersten Bildes von (a) - (e)
gebildet, und ein zweites und drittes Bild, das die Stellen
anzeigt, die durch zwei Schneidewerkzeuge bearbeitet wurden,
wobei (a) der Basishintergrund eines Bildschirmes, (b) ein
Werkstück, (c) eine Werkzeuglaufbahn, (d) ein Hintergrund innerhalb
des Musters und (e) eine Bearbeitungsstelle (Muster) werden
durch Farben durch ein R, G, B - Dreifarbenbitmuster
gekennzeichnet. Eine Farbenkennzeichnung für diesen Zweck wird durch
ein Bitmuster (R, G, B) der folgenden Art ausgeführt, die eine
Kombination der drei Farben R (rot), G (grün) und B (blau)
umfaßt:
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a = (0, 0, 0)
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b = (1, 0, 0)
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c = (0, 1, 1)
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d = (1, 1, 1)
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e = (0, 1, 1)
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Insbesondere wird durch Ein- oder Ausschaltung der roten,
grünen und blauen Ausgänge in Abhängigkeit der 1,0 Logik von jedem
Bit (R, G, B) die Basisbildschirmhintergrundfarbe (a) als
schwarz bestimmt, die Anzeigefarbe (b) des Werkstückes als rot
bestimmt, welche eine komplementäre Beziehung in Bezug auf die
Anzeigefarbe (b) des Werkstückes hat, die Hintergrundfarbe (d)
innerhalb des Musters wird als weiß bestimmt, und die
Anzeigefarbe (e) der Bearbeitungsstelle wird als blaugrün bestimmt,
welche dieselbe wie die Anzeigefarbe der Werkzeuglaufbahn ist.
Beim Bild, das durch die Anzeigeeinheit 27 durch Ausführung
diese Farbbestimmungen erzeugt wird, werden die Farben, die
erhalten werden, wenn (a), (b), (c) des ersten Bildes und (d),
(e) des zweiten Bildes als Satz überlagert werden, wie in der
unteren Tabelle gezeigt, als UND-Muster der Bits. Die Farben,
die erhalten werden, wenn die ersten und dritten Bilder
überlagert werden, sind ähnlicher Art. Da die zwei Schneidewerkzeuge
überlappende Bearbeitungsbereiche haben, überlappen sich die
zweiten und dritten Bilder nicht.
(schwarz)
(rot)
(blaugrün)
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Neben der oben beschriebenen Farbbestimmungsmethode ist
es auch möglich, (b) als grün und (c) und (e) als violett
festzusetzen, welche eine komplementäre Beziehung zueinander haben.
Alternativ kann (b) als gelb und (c) und (e) als blau
festgesetzt, welche eine komplementäre Beziehung zueinander haben. In
anderen Worten kann mit der schwarzen Basisfarbe des
Bildschirmhintergrundes die Abbildungsfarbe (c) der
Werkzeuglaufbahn in einer Farbe sein, welche die Ergänzung zu einer
Abbildungsfarbe (b) des Werkstückes ist, und die Abbildungsfarbe (e)
des Bearbeitungsbereiches und die der Werkzeuglaufbahn sind
dieselben, so daß eine Abbildung der Laufbahn durch
Überlagerung zweier gespeicherter Bilder in einem UND-Modus
zusammengesetzt werden kann. Sowohl die Displayfarbe der Laufbahn bei dem
Bearbeitungsbereich als auch die Displayfarbe der Laufbahn beim
Basisbildschirmhintergrund können als (c) = (0,1,1), nämlich
als blaugrün erscheinen. Als Ergebnis wird der
Verarbeitungsvorgang der Laufbahn erleichtert. Weiterhin wird die
Abbildungsfarbe der Laufbahn immer dieselbe sein, so daß ein leicht
verständliches Abbild sogar dann erhalten werden kann, wenn die
Laufbahn kompliziert ist.
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Folglich können, wenn die Laufbahnen zweier
Schneidewerkzeuge bei der obigen vierachsigen Drehbank mit dem
vorliegenden System abgebildet werden, Fehler im Bearbeitungsprogramm
vorher festgestellt werden und die Schneidewerkzeugträger oder
der Schneidewerkzeugträger können daran gehindert werden,
Schaden anzurichten, sogar dann, wenn eine Abnormalität sich im
Servosystem während der Bearbeitung entwickeln würde.
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Obgleich eine Ausführung der vorliegenden Erfindung
oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese
Ausführungsform beschränkt, sondern sie ist auch nützlich für ein
Anzeigesystem einer Laufbahn, eines beweglichen Elementes, wenn
ein Bearbeitungsband in numerisch gesteuerten
Maschinenwerkzeugen im allgemeinen eingerichtet, redigiert und korrigiert wird,
also nicht nur für eine vierachsige Drehbank.
Industrielle Anwendbarkeit
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Bei dem Anzeigesystem einer Laufbahn nach vorliegenden
Erfindung, wie oben beschrieben, werden die Anzeigefarbe eines
Standbildes und die Anzeigefarbe des Bearbeitungsbereichs als
gegenseitig komplementäre Farben gekennzeichnet. Deshalb wird
die Abbildungsfarbe des Standbildes, die dem
Bearbeitungsbereich überlagert wurde, als schwarze Farbe abgebildet, welche
dieselbe wie die als schwarz bestimmte Hintergrundfarbe ist,
und die Abbildungsfarben der Laufbahn und des
Bearbeitungsbereichs werden als gleiche Farben bestimmt. Als Ergebnis kann
sogar eine Laufbahn in leicht verständlicher Weise abgebildet
werden. Die Erfindung eignet sich für die Anwendung für eine
numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, um die Art und Weise
abzubilden, wie ein Werkstück durch eine Vielzahl von Werkzeugen
bearbeitet wird.