DE3734826A1 - Einrichtung zum optischen darstellen der bahn eines werkzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum optischen Darstellen der Bahn eines Werkzeugs einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine oder eines Roboters gegenüber einem zu bear­ beitenden Werkstück.

Bei handelsüblichen numerischen Steuerungen kann die Werkzeug­ bahn über Anzeigeelemente zur Bedienungserleichterung optisch dargestellt werden. Als Anzeigeelement dient dabei häufig ein Farbmonitor. Eine derartige Darstellungsweise setzt jedoch eine gewisse Abstraktionsfähigkeit des Betrachters voraus; insbeson­ dere ist die Anzeige von mehrdimensionalen Bearbeitungsvorgän­ gen relativ komplex.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung der eingangs genann­ ten Art so auszubilden, daß eine zwei- bis mehrdimensionale CNC-Werkstückbearbeitung möglichst wirklichkeitsnah für Vorführ- und Schulungszwecke veranschaulicht werden kann. Die Hauptele­ mente "Werkstück und Werkzeuge" sollen hierbei funktionsgetreu und vordergründig zum Ausdruck kommen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein dem Werkzeug jeweils zugeordnetes Leuchtzeichen entsprechend je­ der zweidimensionalen Bewegung des Werkzeugs hinter einer je­ weils vorgesehene Mattscheibe geführt wird, wobei die Bewegung servoachsgesteuert unmittelbar von der numerischen Steuerung ausgelöst wird.

Dadurch, daß für das Leuchtzeichen jeweils eine vorgegebene An­ zahl von punktförmigen Lichtquellen vorgesehen ist, kann dieses ausgesprochen einfach, beispielsweise unter Einsatz von Leucht­ dioden realisiert werden.

Indem die Lichtzeichen in ihrer Lichtintensität oder Lichtfarbe steuerbar sind oder indem die Lichtzeichen zyklisch mit einer vorgegebenen Frequenz schaltbar sind, können die verschiedenen Bearbeitungsprozesse unterschiedlich hervorgehoben werden. Bei­ spielsweise kann die Intensitätssteuerung die Arbeitsweise von Schneidlasern bzw. Härteköpfen besonders gut angeben, während das zyklische Schalten insbesondere geeignet ist, die Drehzahl und Drehrichtung von Fräsern, Bohrern und Schleifscheiben bzw. die Stanzhübe von Nibbelmaschinen aufzuzeigen. In diesem Zusam­ menhang ist es besonders anschaulich, wenn die Zykluszeit der Leuchtanzeige mit der Werkzeugdrehzahl bzw. Werkzeugfrequenz in einem vorgegebenen Verhältnis korrespondiert.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Werkstückkontur jeweils durch eine Abschat­ tung der Mattscheibe angegeben ist. Hiermit kann diese Kontur in technisch ausgesprochen einfacher Weise auf der Mattscheibe angezeigt werden. Dies ist insbesondere dadurch leicht möglich, daß die Werkstückkontur als nicht transparente Markierung auf einer Transparentfolie oder Glasplatte aufgetragen ist, die vor der jeweiligen Mattscheibe fixierbar ist.

Besonders dann, wenn für die Leuchtzeichen jeweils eine vorge­ gebene Anzahl von punktförmigen Lichtquellen vorgesehen ist, läßt es sich leicht verwirklichen, daß jeweils mehrere Licht­ zeichen baulich vereinigt sind und dann jeweils entsprechend dem anzuzeigenden Werkzeug aktivierbar sind. Dies ergibt eine ein­ fache Möglichkeit, auch einen Werkzeugwechsel anzuzeigen.

Dadurch, daß über gesonderte, hinter der jeweiligen Mattscheibe angeordnete Leuchtelemente Zusatzfunktionen anzeigbar sind, sind auch Maschinenelemente wie Endschalter, Bereichsschalter, Not­ endschalter sowie Spindelpositionierung, Werkzeugwechsel, Werk­ stückwechsel und weitere Funktionsanzeigen visualisierbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt, und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung und

Fig. 2 bis 4 drei sich ergebende optische Darstellungen eines Be­ arbeitungsvorgangs.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ein Grundgerät G, z.B. ein Zeichentisch, gezeigt, der auf einer Seite mit einer Mattschei­ be M 1 abgedeckt ist. Diese Mattscheibe M 1 kann in der durch einen offenen Pfeil angedeuteten Richtung von einem Beobachter betrachtet werden. Hinter der Mattscheibe M 1 ist ein Servoachs­ system SA angebracht, das entsprechend der von einer der Über­ sichtlichkeit halber nicht dargestellten Werkzeugmaschinensteue­ rung auszulösenden zweidimensionalen Bewegung eines Werkzeugs ein diesem entsprechendes Leuchtzeichen L 1 bewegt.

Wie sich eine Anzeige für eine räumliche Bewegung darstellen ließe, ist in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt, wobei die Darstellung gemäß Fig. 2 die X-Y-Ebene, die Darstellung gemäß Fig. 3, die X-Z-Ebene und die Darstellung gemäß Fig. 4 die Y-Z-Ebene dar­ stellt. Für jede dieser Ebenen wäre eine gesonderte Anordnung mit jeweils einer Mattscheibe M 1, M 2 bzw. M 3 erforderlich. Die Anordnungen für die Mattscheiben M 2 und M 3 würden allerdings prinzipiell derjenigen Anordnung entsprechen, wie sie in der Darstellung gemäß Fig. 1 bereits geschildert worden ist.

Für eine Fräserbearbeitung eines Werkstückes WS wird im folgen­ den die für jede der drei Ebenen der dreidimensionalen Bearbei­ tung vorzusehende Anzeige beschrieben.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist der Fräser als ein Leucht­ zeichen L 1 gezeigt, das durch acht kreisförmig angeordnete punkt­ förmige Lichtquellen P symbolisiert ist. Die punktförmigen Licht­ quellen werden dabei zyklisch entsprechend der Drehzahl des je­ weiligen Fräsers kurzzeitig eingeschaltet, wie dies in der Dar­ stellung durch einen gebogenen Pfeil angedeutet ist. Während des zu visualisierende Bewegungsprozesses wird dann das Symbol für das Werkzeug W 1 entsprechend dem gestrichelten Pfeil hinter der Mattscheibe M 1 geführt, und kann vom Betrachter beobachtet wer­ den. Um auch die Kontur des Werkstückes WS anzugeben, ist die­ se Kontur auf einer Transparentfolie als eine nicht transparente Linie aufgebracht und diese Folie ist gegenüber der Mattscheibe M 1 fixiert angebracht.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist die Ansicht des gleiches Be­ arbeitungsvorganges in der X-Z-Ebene angedeutet. Zum besseren Verständnis ist der Fräser dabei in der Zeichnung in drei Posi­ tionen gezeigt, die dieser, wie durch zwei leicht gebogene Pfeile angedeutet, nacheinander einnimmt. Bei der tatsächlichen Anzeige wird der Fräser in seiner Seitenansicht nur durch einige Zeilen schräg gegeneinander angeordneter Leuchtdioden visuali­ siert, die entsprechend der Drehzahl des Fräsers zyklisch ge­ schaltet werden. Dieses eine optische Leuchtzeichen, dessen fräserdrehzahlabhängiges zyklisches Schalten durch einen stark gekrümmten Pfeil angedeutet ist, wird dann demzufolge während des Bearbeitungsvorganges nacheinander die drei angegebenen Positionen längs der Kontur K 2 des Werkstückes WS einnehmen.

In der Darstellung gemäß Fig. 4 ist der entsprechende Vorgang für die Y-Z-Ebene mit der Kontur K 3 des Werkstücks WS angegeben. Der Fräser kann dabei in gleicher Weise wie in der Darstellung gemäß Fig. 3 symbolisiert sein. Das optische Leuchtzeichen L 3 für den Fräser in Fig. 4 kann also dem Leuchtzeichen L 3 von Fig. 3 ent­ sprechen, mag jedoch auch so ausgebildet sein, daß eine unter­ schiedliche Farbgebung auf die unterschiedlichen Betrachtungs­ ebenen hinweist.

Um einen guten Eindruck über die Bewegung des Werkzeugs gegen­ über dem Werkstück zu erreichen, ist es günstig, wenn die Matt­ scheibenbilder aller drei Ebenen einen gleichen Maßstab aufwei­ sen. Dabei ist es leicht möglich, diesen Maßstab, beispielswei­ se um Einzelheiten zu betrachten, beliebig vorzuwählen.

Während bei der Darstellung einer räumlichen Bewegung mit Hilfe von drei Ebenen das System jeweils so ausgebildet ist, daß das Leuchtzeichen in gleicher Weise bewegt wird, wie das jeweilige Werkzeug der zugehörigen Maschine, wäre es jedoch auch möglich, eine isometrische räumliche Darstellung auf nur einer einzigen Mattscheibe zu realisieren. Hierzu müßte allerdings der Bewe­ gungsablauf des Leuchtzeichens gegenüber der Bewegung der tat­ sächlichen Maschine umgeformt werden, was jedoch bei den heuti­ gen Möglichkeiten der Datenverarbeitung durchaus möglich wäre.

Claims (10)

1. Einrichtung zum optischen Darstellen der Bahn eines Werk­ zeugs einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine oder eines Roboters gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück, da­ durch gekennzeichnet, daß ein dem Werk­ zeug jeweils zugeordnetes Leuchtzeichen (L 1, L 2, L 3) entsprechend jeder zweidimensionalen Bewegung des Werkzeugs hinter einer je­ weils vorgesehenen Mattscheibe (M 1, M 2, M 3) geführt wird, wobei die Bewegung servoachsgesteuert unmittelbar von der numerischen Steuerung ausgelöst wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für das Leuchtzeichen (L 1, L 2, L 3) jeweils eine vorgegebene Anzahl von punktförmigen Lichtquellen (P) vor­ gesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leuchtzeichen (L 1, L 2, L 3) in ihrer Lichtintensität steuerbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leuchtzeichen (L 1, L 2, L 3) in ihrer Lichtfarbe steuerbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leuchtzeichen (W 1, W 2, W 3) zyklisch mit einer vorgegebenen Frequenz schaltbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zykluszeit mit der Werkzeugdrehzahl korrespondiert.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die jeweilige Werkstückkontur (K 1, K 2, K 3) jeweils durch eine Abschattung der Mattscheibe (M 1, M 2, M 3) angegeben ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkstückkontur als nicht transpa­ rente Markierung auf einer Transparentenfolie oder Glasplatte aufgetragen ist, die vor der jeweiligen Mattscheibe (M 1, M 2, M 3) fixierbar ist.

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß jeweils mehre­ re Leuchtzeichen (L 1, L 2, L 3) baulich vereinigt sind und jeweils entsprechend dem anzuzeigenden Werkzeug aktivierbar sind.

10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß über gesonder­ te hinter der jeweilige Mattscheibe (M 1, M 2, M 3) angeordnete Leuchtelemente Zusatzfunktionen anzeigbar sind.