DE4011591A1 - Apparat zur numerischen steuerung einer werkzeugmaschine mit einer lernfunktion und verfahren zum lernen eines bearbeitungsprogramms fuer den apparat - Google Patents
Apparat zur numerischen steuerung einer werkzeugmaschine mit einer lernfunktion und verfahren zum lernen eines bearbeitungsprogramms fuer den apparatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur numerischen Steuerung einer
Werkzeugmaschine, insbesondere einen Apparat mit einer Lernfunktion,
und ein Verfahren zum Lernen eines Bearbeitungsprogramms für den
Apparat.
Bearbeitungsprogramme werden in Apparaten zur numerischen Steuerung
(NC) verwendet, und sie werden durch besondere Programmierer
hergestellt. Bearbeitungsprogramme sind auch als "NC-Programme"
bekannt, und sie sind aus mehreren Blöcken von NC-Programmiercodes
zusammengesetzt. Diese Bearbeitungsprogramme werden in einen
NC-Apparat durch Eingabevorrichtungen, wie einen Papierstreifenleser
oder eine Antriebseinheit mit flexibler Platte, eingegeben, und sie
werden im Bearbeitungsprozeß eines Werkstückes verwendet.
Auch für spezielle Programmierer ist es schwierig, solche
Bearbeitungsprogramme zu erzeugen, weil sie besondere Kenntnisse des
Materials des Werkstückes, der Bedingungen des Bearbeitungsprozesses
und der Codes anderer Programme von Werkzeugmaschinen usw.
erfordern.
Die Codes eines normalen Bearbeitungsprogramms sind dort nicht
definiert, wo ein Werkstück eine frei gekrümmte Oberfläche aufweist,
weil solche Codes typischerweise eine lineare Interpolation und eine
Zirkular-Interpolation definieren. In einem solchen Fall wird ein
NC-Apparat mit einer Lern-Funktion verwendet. Diese Art eines
NC-Apparates wird allgemein durch eine Bedienungsperson betätigt, die
eine Werkzeugmaschine in einer Fabrik betätigt.
Die Bedienungsperson betätigt den NC-Apparat mit einer
Lern-Betriebsart in der manuellen Betriebsart, und es wird ein
Bearbeitungsprogramm von der Bedienungsperson erzeugt. Das
resultierende Bearbeitungsprogramm wird dann für die Bearbeitung des
nächsten Werkstückes in einer Play-Back-Betriebsart verwendet.
Wenn aber ein solcher NC-Apparat verwendet wird, muß die
Bedienungsperson die Maschine betreiben, um alle Blöcke des
Bearbeitungsprogramms zu erzeugen, so daß die Belastung der
Bedienungsperson vergrößert wird, wobei es viel mehr Zeit erfordert,
um das Bearbeitungsprogramm zu erzeugen.
Wenn ein NC-Apparat verwendet wird, der keine Lern-Funktion
aufweist, muß die Bedienungsperson auf ein Bearbeitungsprogramm
warten, das von einem Programmierer geändert werden muß, wenn
Änderungen erforderlich sind, so daß die Wartezeit viel länger wird.
Im allgemeinen besitzt der Programmierer nicht genügend lnformation
bezüglich der Bearbeitungsbedingungen und bezüglich eines Know-How
(Kenntnis und Erfahrung), die für die Bearbeitung an der
Bearbeitungsstelle erforderlich sind, beispielsweise, welches Werkzeug
im Bearbeitungsprozeß verwendet werden sollte, das Material des
Werkstückes und die wirkliche Form des Werkstückes.
Wenn ein Werkstück eine frei gekrümmte Oberfläche hat, definiert der
Programmierer nicht die Codes des Bearbeitungsprogrammes und die
oben beschriebenen Bearbeitungsbedingungen, die zur Erzeugung einer
solchen gekrümmten Oberfläche erforderlich sind. Somit muß die
Bedienungsperson in einer manuellen Betriebsart oder einer manuellen
Daten-Eingabe-Betriebsart (MDI-Betriebsart) arbeiten und solche
Bearbeitungsbedingungen in die Maschine eingeben. Bei der
Bearbeitung eines Werkstückes muß die Bedienungsperson in der
manuellen Betriebsart oder der manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart
arbeiten, um eine solche frei gekrümmte Oberfläche zu erzeugen. Es
ist schwierig, in manueller Operation und mit einer manuellen
Daten-Eingabe-Betriebsart eine solche frei gekrümmte Oberfläche zu
erzeugen. Bei mehreren Werkstücken muß die Bedienungsperson diese
schwierige Operation bei jedem Werkstück wiederholen.
Ein typischer bekannter NC-Apparat mit einer Lern-Betriebsart führt
die Lern-Funktion nur in der manuellen Betriebsart aus, und es
besteht kein definiertes Verhältnis zwischen der normalen
automatischen Betriebsart, der manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart
und der manuellen Betriebsart.
Unter diesen Umständen ist es erforderlich, einen NC-Apparat zu
schaffen, der eine Lern-Funktion besitzt, die eine Beziehung zwischen
einer normalen automatischen Betriebsart und der manuellen
Betriebsart oder der manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart aufweist, um
es der Bedienungsperson zu ermöglichen, zusätzliche
Bearbeitungsbedingungen und Know-How dem von einem Programmierer
erzeugten Bearbeitungsprogramm hinzuzufügen. Wenn ein solcher
Apparat verwendet wird, kann ein Bearbeitungsprogramm schnell mit
einem computergesteuerten Entwicklungssystem oder einem anderen
System erzeugt werden, und es hat die Bedienungsperson die
Möglichkeit, das Bearbeitungsprogramm schnell zu ändern. Danach
kann die Bedienungsperson für den Bearbeitungsvorgang ein
verbessertes Bearbeitungsprogramm verwenden.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Apparates zur
numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Lern-Funktion
und die Schaffung eines neuen Verfahrens zum Lernen eines
Bearbeitungsprogramms, welches es einer Bedienungsperson einer
Werkzeugmaschine ermöglicht, eine der Lern-Betriebsarten auszuwählen
und zu betreiben, um so das Bearbeitungsprogramm abzuwandeln.
Ferner wird durch die Erfindung ein neuer Apparat zur numerischen
Steuerung geschaffen, der eine Lern-Funktion aufweist, und es wird
ein neues Verfahren zum Lernen eines Bearbeitungsprogrammes
geschaffen, wobei die Bedienungsperson den Bearbeitungsvorgang leicht
ändern kann, wenn das Bearbeitungsprogramm geändert wird.
Ferner soll durch die Erfindung ein neuer Apparat zur numerischen
Steuerung mit einer Lern-Funktion und ein neues Verfahren zum Lernen
eines Bearbeitungsprogramms geschaffen werden, wodurch es ermöglicht
wird, die Bearbeitung mit einer automatischen Lern-Betriebsart
anzuhalten, die Bearbeitung auf eine manuelle Lern-Betriebsart oder
eine manuelle Daten-Eingabe-Lern-Betriebsart abzuändern und dann zur
normalen Bearbeitungsoperation zurückzukehren, wodurch die
Bedienungsperson ihre Erfahrung wirksam einsetzen kann, um so die
Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen.
Nach der Erfindung ist ein Apparat zur numerischen Steuerung einer
Werkzeugmaschine mit einer Lern-Betriebsart vorgesehen, der
gekennzeichnet ist durch eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung zum
Eingeben eines Eingabe-Bearbeitungsprogramms und zur Anzeige eines
eingegebenen Bearbeitungsprogramms, durch eine
Programm-Berechnungs-Vorrichtung zum Berechnen und Erzeugen eines
Lern-Bearbeitungsprogramms, durch eine Kombinationsvorrichtung zum
Kombinieren des eingegebenen Bearbeitungsprogramms mit dem
Lern-Bearbeitungsprogramm zum Erzeugen eines resultierenden
Bearbeitungsprogramms und durch eine Speichervorrichtung zum
Speichern des eingegebenen Bearbeitungsprogramms, des
Lern-Bearbeitungsprogramms und des resultierenden
Bearbeitungsprogramms.
Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Lernen eines
Bearbeitungsprogramms für einen Apparat zur numerischen Steuerung
einer Werkzeugmaschine geschaffen, welcher in einer von mehreren
wählbaren Betriebsarten gemäß einem vorbestimmten Programm arbeitet,
wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
Auswählen einer Betriebsart und Betätigung des Apparates nach einem
vorbestimmten Programm, Unterbrechen des Betriebes des Apparates
gemäß dem vorbestimmten Programm, Betreiben des Apparates gemäß
einem neu erzeugten Programm, Kombinieren des neu erzeugten
Programms mit dem vorbestimmten Programm und Speichern des
resultierenden Programms.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines NC-Apparates nach der Erfindung,
Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild der manuellen Operationseinheit
und der Lerndaten-Erzeugungseinheit nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Ablaufplan, welcher die Bearbeitungsbetriebsart-Auswahl
für den NC-Apparat nach Fig. 1 darstellt,
Fig. 4 ein Beispiel einer tabellarischen Übersicht, welche eine
Bearbeitungsprogramm-Ausgabe von der
Lerndaten-Erzeugungseinheit während des Betriebes mit einem
Steuerhebel zeigt, der in einer manuellen Lern-Operationsposition
gehalten wird,
Fig. 5 ein Beispiel einer Bearbeitungsprogramm-Ausgabe von der
Lerndaten-Erzeugungseinheit während der Operation, während ein
manueller Pulsgenerator sich in einem manuellen Lernbetrieb
befindet,
Fig. 6 eine tabellarische Übersicht eines Beispiels einer
Bearbeitungsprogramm-Ausgabe von der
Lerndaten-Erzeugungseinheit während des Betriebes, bei welchem
ein manueller Vorschubhebel sich in einer manuellen
Lernoperations-Position befindet,
Fig. 7 eine Übersicht eines Beispiels des in dem End-Programm-Speicher
gespeicherten Bearbeitungsprogramms während des Betriebes in
der automatischen Lern-Betriebsart, der MDI-Betriebsart und der
manuellen Lern-Betriebsart und
Fig. 8 eine tabellarische Übersicht, die ein Beispiel eines in dem
End-Programm-Speicher während einer Mischoperation zwischen
der manuellen Betriebsart und der MDI-Lern-Betriebsart
gespeicherten Bearbeitungsprogramms zeigt.
Es wird nunmehr eine bevorzugte Ausführung der Erfindung in
Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 enthält ein NC-Apparat eine
Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11, eine Rechnungs-Verarbeitungs-Einheit
13, eine Haupt-Steuereinheit 15, eine Antriebseinheit 19, eine manuelle
Operationseinheit 17, eine Lerndaten-Erzeugungseinheit 23, einen
Lernprogrammspeicher 25, einen End-Programm-Speicher 27 und einen
Eingabe-Programm-Speicher 9.
Zusätzlich sind in dem NC-Apparat
Bearbeitungsprogramm-Speichereinheiten 80, 82 und Daten-Einstell
-Anzeigeeinheiten 70, 72 enthalten.
Ferner ist in Fig. 1 eine Werkzeugmaschine 21 gezeigt, die durch den
NC-Apparat nach der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
In Fig. 1 werden Bearbeitungsprogramme eingegeben von einer
Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 80, wie einem Papierstreifenleser
oder einer Antriebseinheit mit flexibler Platte, und es werden diese
Programme der Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 zugeführt.
Die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 wird ebenfalls dazu verwendet, ein
Bearbeitungsprogramm einzugeben, und zwar mit dem für die Einheit
23 vorgesehenen Tastenfeld, und es wird das eingegebene
Bearbeitungsprogramm auf einer Anzeigevorrichtung 70 mit einer
Kathodenstrahlröhre angezeigt.
Das mit einem nicht gezeigten Tastenfeld erzeugte
Bearbeitungsprogramm wird mit Hilfe der Anzeigevorrichtung mit einer
Kathodenstrahlröhre aufbereitet und über die
Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 in dem Eingabe-Programmspeicher 9
gespeichert.
Die gemäß der manuellen Dateneingabe-Betriebsart (MDl) eingegebenen
Daten werden auch von der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70
eingegeben.
Die Hilfs-Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 72 hat auch eine
Anzeigeeinrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre und einem Tastenfeld
(beides ist nicht gezeigt), und sie wird als
Fern-Daten-Einstell-und-Anzeigeeinrichtung für eine große
Werkzeugmaschine verwendet.
Die Bearbeitungsprogramm-Aufnameeinheit 82 besitzt ebenfalls einen
Streifenleser und eine Antriebseinheit mit einer flexiblen Platte (nicht
gezeigt), und sie ist ferner dazu verwendet, Bearbeitungsprogramme
einzugeben, die in einem Magnetband oder einer flexiblen Platte
gespeichert sind.
Die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 gibt Bearbeitungsprogramme von
dem Papierstreifenleser der Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 80
ein und liest diese aus. Die Daten der MDI-Betriebsart werden von der
Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 eingegeben und ausgelesen, und es
werden die Daten dem Eingabe-Programmspeicher 9 zugeführt. Die
Daten werden auch der Berechnungs-Verarbeitungseinheit 13 zugeführt.
Die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 enthält Mikroprozessoren und
analysiert die auf dem Bearbeitungsprogramm von der
Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 80 oder der
Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 13 basierenden Daten. Ferner wird auch
die Operationsbetriebsart analysiert, und es werden die Code-Daten
(Bearbeitungsprogramm-Steuer-Codes) der Haupt-Steuereinheit 13
zugeführt.
Die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 errechnet und erzeugt neue
Bearbeitungsprogramm-Codes, wie einen Schneidwerkzeug-Weg-Code,
einen Vorschubgeschwindigkeit-Code und andere Code-Daten für die
Antriebseinheit 19 der Werkzeugmaschine gemäß der
Operations-Betriebsart in der Lern-Betriebsart.
Die Haupt-Steuereinheit 15 enthält ferner nicht gezeigte
Mikroprozessoren, und sie steuert alle Datenströme des NC-Apparates.
Ferner erzeugt die Haupt-Steuereinheit 15 Daten (Steuer-Befehlsdaten),
die auf dem Bearbeitungsprogramm-Befehlscode basieren, der von der
Berechnungs-Verarbeitungseinheit 13 gesendet wird, und sendet diese
Daten zur Antriebseinheit 19.
Die Antriebseinheit 19 treibt die Werkzeugmaschine 21 unter der
Kontrolle der Steuerbefehldaten, die von der Haupt-Steuereinheit 5
ausgegeben werden.
Die manuelle Operationseinheit 17 erzeugt manuelle Daten für die
manuelle Betriebsart, wenn die Bedienungsperson die Werkzeugmaschine
sowohl in der Lern-Betriebsart (Lern-Betriebsart) und der nicht
Lern-Betriebsart (normale Betriebsart) betreibt.
Die von der manuellen Operationseinheit 10 eingegebenen
Operationsdaten und die von der Haupt-Steuereinheit 15 eingegebenen
Daten werden der Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 zugeführt.
Die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 erzeugt Daten in Form von
NC-Codes (NC-Befehlsdaten) und sendet diese in der Lern-Betriebsart
an den Lern-Bearbeitungsprogramm-Speicher 25.
Der End-Programm-Speicher 27 wird als eine Speichervorrichtung
verwendet, in welcher das eingegebene Bearbeitungsprogramm mit einem
gelernten Bearbeitungsprogramm gemischt wird und während eines
tatsächlichen Bearbeitungsprozesses verwendet wird. Somit ist ein
End-Bearbeitungsprogramm, das ein gelerntes Bearbeitungsprogramm
enthält, und das von der Bedienungsperson während eines wirklichen
Bearbeitungsprozesses verwendet wird, darin in regelmäßiger
Reihenfolge gespeichert.
Die manuelle Operationseinheit 17 und die Lerndaten-Erzeugungseinheit
23 sind in größerem Detail in Fig. 2 gezeigt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält die manuelle Operationseinheit 17 eine
Steuerhebel-Untereinheit 171, eine manuelle Pulsgenerator (MPG)
-Untereinheit 173 und eine Hebelschalter-Untereinheit 175.
Die Steuerhebel-Untereinheit 171 ist mit einem Ebenen-Wahlschalter 1712
(siehe Fig. 4) und einem Vorschubgeschwindigkeits-Wahlschalter 1713
(siehe Fig. 4) und einem Steuerhebel-Schalter 1711 versehen. Sie
erzeugt Vorschubsignale, durch die ein Werkzeug entlang einer
gewählten Achse in einer gewählten Ebene (eine Ebene parallel zu
einer der XY, YZ, ZX-Ebenen mit rechtwinkligen Koordinaten) bewegt
wird, wobei die Vorschubsignale der Haupt-Steuereinheit 15 zugeführt
werden.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die MPG-Untereinheit 173 mit einem MPG 1731,
einem Stufen-Vorschubwert-Wahlschalter 1732 und einem Achsen-
Wahlschalter 1733 versehen. Der Schalter 1733 erzeugt Vorschubsignale,
die für eine Präzisionsschritt-Positionierung in der Einheit von 1 oder
10 oder 100 Schritten pro Impuls verwendet werden. Wenn der MPG
kontinuierlich rotiert, werden kontinuierlich Vorschubsignale erzeugt,
und es wird das Werkzeug oder der Tisch einer Werkzeugmaschine
kontinuierlich in einer Richtung parallel zu einer gewählten Achse
bewegt.
Die Hebelschalter-Untereinheit 175 ist mit einem Spindeldrehungs-
Schalter 1751, einem Wahlschalter 1753 a, einem Wahlschalter 1753 b und
einem Sprung-Vorschub-Wahlschalter 1755 versehen.
Der Spindel-Rotations-Schalter 1751 wird dazu verwendet, die Richtung
der Spindeldrehung zu wählen, und es wird der Wahlschalter 1753 b
dazu verwendet, die Richtung der Tischbewegung zu wählen. Der
Sprung-Vorschub-Wahlschalter 1755 wird verwendet, um einen schnellen
Vorschub oder einen Schneidvorschub zu wählen. Die Hebelschalter-
Untereinheit 175 ist ferner mit einem Spindeldrehungs-Übersteuerungs-
Schalter 1757 a und einem Vorschubgeschwindigkeits- Übersteuerungs
schalter 1757 b versehen. Wenn die Bedienungsperson diese Schalter
betätigt, werden Signale von diesen Steuervorrichtungen zur
Haupt-Steuerschaltung 15 gesendet und in diese eingegeben.
Die Lerndaten-Erzeugungsschaltung 23 wird in der Lern-Betriebsart
verwendet, und sie wird dargestellt durch eine erste Unterbrechungs-
Verarbeitungseinheit 231, eine zweite Unterbrechungs-
Verarbeitungseinheit 233 und einen Befehlsdaten-Erzeugungsteil 235.
Signale von der Steuerhebel-Untereinheit 171 werden der ersten
Unterbrechungs-Verarbeitungseinheit 231 zugeführt, und es werden die
Signale von dem MPG-Teil 173 und der Hebelschalter-Untereinheit 175
der zweiten Unterbrechungs-Verarbeitungseinheit 233 zugeführt. Die
NC-Befehlsdaten, die in der Befehlsdaten-Erzeugereinheit 235 erzeugt
werden, werden der Lernprogramm-Speichervorrichtung 25 zugeführt.
Die Operationsbetriebsart der den NC-Apparat nach der Erfindung
benutzenden Werkzeugmaschine ist in Fig. 3 gezeigt. Die Operation und
der Lernvorgang nach der Erfindung werden unter Bezugnahme auf
diese Figur erläutert.
Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt der NC-Apparat nach der Erfindung zwei
Betriebsarten, nämlich einmal die Normal-Betriebsart und zum anderen
die Lern-Betriebsart.
Die Bedienungsperson kann die Normal-Betriebsart oder die
Lern-Betriebsart beim Schritt ST 1 unter Verwendung der Daten-
Einstell-Anzeigeeinheit 70 wählen.
In der Normal-Betriebsart wird die Lernfunktion nicht verwendet, und
es wird der NC-Apparat als normaler NC-Apparat verwendet. Wie bei
einem normalen Apparatetyp können drei Arten von
Operationsbetriebsarten in der Normal-Betriebsart gewählt werden. Es
sind dies die AUTO-Betriebsart (Schritt ST 3), die MDI-Betriebsart
(Schritt ST 5) und die manuelle Betriebsart (Schritt ST 7). Eine dieser
Betriebsarten wird gewählt, und es wird dann die Werkzeugmaschine
betätigt.
In der AUTO-Betriebsart wird beim Schritt ST 31 das in dem
Bearbeitungsprogramm-Speicher 9 oder auf dem Papierstreifen der
Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 80 gespeicherte
Bearbeitungsprogramm in die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11
eingegeben und wird durch die Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 dem
Bearbeitungsprogramm zugeordnet. Das Bearbeitungsprogramm wird der
Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 zugeführt, und es werden die
resultierenden NC-Befehlsdaten der Haupt-Steuerschaltung 15 zugeführt.
In der Haupt-Steuerschaltung 15 werden die Steuerbefehlsdaten erzeugt,
und es werden die Daten der Antriebseinheit 19 zugeführt. Die
Werkzeugmaschine 21 wird unter Verwendung dieser Daten angetrieben.
Das Werkstück wird dann bearbeitet (ST 311).
In der MDI-Betriebsart wird das durch die Bedienungsperson unter
Verwendung der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 erzeugte
Bearbeitungsprogramm in die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13
durch die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eingegeben (Schritt ST 51),
und darauf folgt der gleiche Prozeß wie in der AUTO-Betriebsart
Schritt ST 511).
In der manuellen Betriebsart überwacht die Bedienungsperson den
Bearbeitungszustand, und sie betätigt Schalter in der manuellen
Operationseinheit 17. Die Daten von jeder Untereinheit der manuellen
Operationseinheit 17 (die Steuerhebel-Untereinheit 171, die MPG-
Untereinheit 173 und die Hebelschalter-Untereinheit) werden in die
Haupt-Steuereinheit 15 eingegeben, und es wird der
Bearbeitungsprozeß ausgeführt (Schritt ST 7).
Wenn die Lern-Betriebsart im Schritt ST 1 in Fig. 3 gewählt wird, wählt
die Bedienungsperson eine von drei Betriebsarten in den Betriebsarten-
Wählschritten ST 91, ST 93 und ST 95, und zwar unter Verwendung der
Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70. Diese Betriebsarten
(Unter-Betriebsarten) sind die AUTO-Lern-Betriebsart (Schritt ST 911),
die MDI-Lern-Betriebsart (Schritt ST 931) und die manuelle
Lern-Betriebsart (Schritt ST 951). Nach Wahl einer dieser Betriebsarten
schreitet der Bearbeitungsprozeß zur Lern-Betriebsart fort (Schritte
ST 913, ST 633 und ST 953).
In der Lern-Betriebsart kann die Bedienungsperson von einer zur
anderen schalten, beipielsweise von der AUTO-Lern-Betriebsart zur
MDI-Lern-Betriebsart oder von der manuellen Lern-Betriebsart zur
MDI-Lern-Betriebsart.
In der AUTO-Lern-Betriebsart wird das in dem Eingabe-
Programmspeicher 9 gespeicherte oder in dem Papierstreifen des
Papierstreifenlesers gespeicherte Bearbeitungsprogramm unter
Verwendung der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 dem
Bearbeitungsprogramm zugeteilt und in die Berechnungs-Verarbeitungs-
Einheit 13 eingeführt. Der in der Berechnungs-Verarbeitungseinheit 13
erzeugte Bearbeitungsprogramm-Befehlscode wird in die
Haupt-Steuereinheit 15 eingegeben und wird gleichzeitig in den End-
Programm-Speicher 27 eingegeben und dort gespeichert.
Infolgedessen werden die Inhalte in den jeweiligen Blöcken des
Bearbeitungsprogramms, die abgesetzt worden sind, in regelmäßiger
Reihenfolge in dem End-Programm-Speicher 27 gespeichert. Die nach
der Haupt-Steuereinheit 15 ausgeführten Verarbeitungen sind die
gleichen wie in der AUTO-Betriebsart oder der Normal-Betriebsart.
In der MDI-Lern-Betriebsart erzeugt die Bedienungsperson ein
Bearbeitungsprogramm unter Verwendung der Daten-Einstell-
Anzeigeeinheit 70, und es wird das so hergestellte
Bearbeitungsprogramm in die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13
durch die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eingegeben. Wie in der
AUTO-Lern-Betriebsart werden die in der Berechnungs-Verarbeitungs-
Einheit 13 erzeugten NC-Befehlsdaten der Haupt-Steuereinheit 15
zugeführt. Gleichzeitig werden die Daten dem End-Programm-Speicher 27
zugeführt und dort gespeichert.
Wenn die Bedienungsperson in der manuellen Lern-Betriebsart den
Steuerhebel-Schalter 1711 verwendet, werden pro Intervalleinheit
Unterbrechungs-Instruktionen in der ersten Unterbrechungseinheit 231
erzeugt, und es werden Rechteck-Koordinaten-Werte des Werkzeuges
oder des Tisches und des Status der Maschine in der Befehlsdaten-
Erzeugereinheit 235 gespeichert und in einen Bearbeitungsprogramm-
Code übersetzt.
Wenn die MPG-Untereinheit 173 oder die Hebelschalter-Untereinheit 175
betätigt werden, wenn der Status der Werkzeugmaschine geändert wird,
werden in der zweiten Unterbrechungseinheit 233
Unterbrechungs-Instruktionen erzeugt. Zu dieser Zeit werden die
Koordinaten-Daten oder der Status der Werkzeugmaschine gespeichert,
es werden die Daten zur Befehlsdaten-Erzeugereinheit 235 gesandt und
in ein Bearbeitungsprogramm übersetzt. Das Bearbeitungsprogramm wird
in dem Lernprogramm-Speicher 25 nach Übersetzung gespeichert.
Somit enthält die manuelle Lern-Betriebsart drei Betriebsarten, d.i.
die Steuerhebel-Lern-Betriebsart, die MPG-Lern-Betriebsart und die
Hebelschalter-Lern-Betriebsart.
Ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms und der Ausgangsbedingung in
der Steuerhebel-Lern- Betriebsart, die von der Befehlsdaten-
Erzeugereinheit 235 ausgegeben wird, ist in Fig. 4 gezeigt.
Zu Beginn dieser Betriebsart wird ein eine Zeit-Multiplex-Steuerung
aufweisender Befehl und die Start-Adresse erzeugt.
Am Ende dieser Betriebsart wird ein Befehl ausgegeben, welcher das
Ende dieser Betriebsarten anzeigt.
Während des Betriebes werden Änderungsdaten der Koordinaten pro
Intervalleinheit ausgegeben. Die Änderungsdaten bezüglich der
Spindeldrehung, des Spindel-Haltes und der Spindeldrehung-
Übersteuerung und der Befehl eines Hilfs-Funktions (M)-Codes werden
nicht gespeichert.
In Fig. 4 zeigt der Code G 01 die lineare Interpolations-Betriebsart des
NC-Bearbeitungs-Programmcodes. X und Y zeigen die Codes der
rechtwinkligen Koordinaten, wobei die Ziffern die Werte darstellen. Ein
Code G 00 zeigt die Positionierungs-Betriebsart des
NC-Bearbeitungsprogramm-Codes. Der nach abwärts gerichtete Pfeil
zeigt das Ende des Block-Codes.
Ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms und der Ausgabebedingung in
der MPG-Lern-Betriebsart, ausgegeben von der
Befehls-Erzeugungseinheit 235, sind in Fig. 5 gezeigt.
Zu Beginn dieser Betriebsart werden ein Positionierungs-Befehl und ein
Linear-Interpolations-Befehl ausgegeben.
Am Ende dieser Betriebsart oder zur Zeit der Änderung von dieser
Betriebsart zu einer anderen Betriebsart wird normalerweise kein
Befehl ausgegeben.
Wenn die Bewegungsrichtung oder die gewählte Achse oder ein
Multiplikationsfaktor (1, 10, 100) geändert wird, wird ein
Koordinatenwert ausgegeben. Für die Rotation oder das Anhalten der
Spindel werden nachdem der Koordinatenwert ausgegeben,
eine Hilfsfunktion (M-Code) und ein Spindel-Geschwindigkeits-Code
(S-Code) ausgegeben. Für die Übersteuerung steht nur eine
Spindel-Geschwindigkeitsübersteuerung zur Verfügung.
Für solche Operationen, wie das Ausspannen des Werkzeuges, die
Werkzeugorientierung, eine Tischverschwenkung und das Aufbringen
eines Kühlmittelnebels wird, nachdem der Koordinatenwert ausgegeben
worden ist, ein Hilfs-Funktions-Befehl (M-Code) ausgegeben.
In Fig. 5 zeigt ein Buchstabe F den Vorschubgeschwindigkeitscode, und
es zeigt S den Spindel-Drehzahl-Code in dem NC-Bearbeitungsprogramm-
Code. Die Ziffer nach dem Code zeigt einen Wert des Codes.
Beispielsweise zeigt F 120, daß die Vorschubgeschwindigkeit entlang der
X-Achse 120 mm/Minute beträgt. M 04 zeigt den Spindel-
Rückwärtsdrehungs-Code, und es zeigt S 300, daß die
Spindel-Rückwärtsdrehzahl 300 U/Minute beträgt, was in Beziehung
steht zu dem M04-Code.
Ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms und der Ausgabebedingung in
der Hebelschalter-Lern-Betriebsart, die von der Befehlsdaten-
Erzeugungseinheit 235 ausgegeben worden sind, ist in Fig. 6 gezeigt.
Zu Beginn dieser Betriebsart wird gemäß der Operation ein
Positionierungsbefehl oder ein linearer Interpolationsbefehl
ausgegeben.
Am Ende dieser Betriebsart wird allgemein kein Befehl ausgegeben.
Während des Betriebes in dieser Betriebsart wird der Koordinatenwert
ausgegeben, wenn der Hebelschalter betätigt wird.
Wenn die Spindel rotiert, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, werden,
nachdem der Koordinatenwert ausgegeben ist, ein Code des Hilfs-
Funktionsbefehls für die Werkzeugmaschine (M-Code für die
Spindeldrehung) und ein Code der Spindeldrehzahl (S-Code)
ausgegeben. Wenn eine Übersteuerung festgestellt wird, wird der
Koordinaten-Code ausgegeben, und es werden darauf der
Vorschubgeschwindigkeits-Code (F) und der Spindelgeschwindigkeits-
Code (S) ausgegeben.
Nachdem der Koordinatenwert ausgegeben worden ist, wird ein Hilfs
funktions-Code (M) für solche Operationen, wie ein Ausspannen des
Werkzeuges, eine Werkzeugorientierung, eine Tischverschwenkung und
eine Anwendung eines Kühlmittelnebels, ausgegeben. In Fig. 6
bezeichnen M 52, M 19 und M 72 Codes für diese Funktionen.
In der Lern-Betriebsart steht auch eine Betriebsartenänderungs-
Operation von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart zur
Verfügung, wie es im folgenden erläutert wird.
Ein Beispiel eines resultierenden Bearbeitungsprogramms in der AUTO-
Lern-Betriebsart ist in Fig. 7 dargestellt, wobei das Programm in dem
End-Programmspeicher 27 gespeichert ist. Einige Betriebsartänderungs
operationen sind in der AUTO-Lern-Betriebsart vorgesehen.
In diesem Falle wird das von dem Eingangsprogramm-Speicher 9 aus
gegebene Bearbeitungsprogramm als Bearbeitungsprogramm A
bezeichnet.
Das ausgeführte Bearbeitunsprogramm wird auf der Einstell-
Anzeigeeinheit 70 angezeigt, und es wird in dem Bearbeitungsprozeß
verwendet. Ein Block des ausgeführten Bearbeitungsprogramms wird mit
einem Cursor A angezeigt. Der Cursor A zeigt den Startpunkt für die
Betriebsart-Änderungs-Operation. Die Bedienungsperson kann die
Betriebsart von der AUTO-Lern-Betriebsart zur manuellen Lern-
Betriebsart oder zur MDI-Lern-Betriebsart an irgendeinem der Blöcke
des Bearbeitungsprogramms ändern.
Nachdem die Betriebsart geändert worden ist, wird der
Bearbeitungsprozeß unter Verwendung einer Betriebsart ausgeführt,
die ausgewählt worden ist.
Wenn der Bearbeitungsprozeß beendet ist, wird der Status in der
Haupt-Steuereinheit 15 festgestellt. Dann wird die Betriebsart
automatisch zur AUTO-Lern-Betriebsart zurückgeführt, und es startet
der nächste Block von einem Block, welcher vor der Unterbrechung
ausgeführt worden ist.
An diesem Punkt kann die Bedienungsperson unter Verwendung des
Cursors B eine andere Betriebsart wählen, um einen anderen Block des
Bearbeitungsprogramms zu beginnen.
Wenn diese Operationen beendet sind, wird das Bearbeitungsprogramm
A geändert, und es wird das Bearbeitungsprogramm in dem
End-Programmspeicher 27 gespeichert. Dies ist als ein
Bearbeitungsprogramm AA in Fig. 7 gezeigt. Neue Blöcke des
Bearbeitungsprogramms werden zwischen Block Nk und Block Nk +1 in
dem Programm AA für die MDI-Lern-Betriebsart und zwischen den
Blöcken N 1 und Nm für die manuelle Lern-Betriebsart gespeichert.
Ein anderes Beispiel eines Bearbeitungsprogramms ist in Fig. 8 gezeigt.
Dieses Programm ist ein Beispiel, in welchem die manuelle Lern-
Betriebsart oder die MDI-Lern-Betriebsart zuerst gewählt ist und wobei
die Betriebsart dann geändert wird.
In diesem Falle wird ein Bearbeitungsprogramm in der Einstell-
Anzeige-Einheit 70 gewählt, und es wird der Bearbeitungsprozeß mit
der gewählten Betriebsart begonnen. An irgendeinem Punkt während
der Bearbeitung kann die Betriebsart von der manuellen Lern-
Betriebsart zur MDI-Lern-Betriebsart oder von der MDI-Lern-
Betriebsart zur manuellen Lern-Betriebsart geändert werden. In einem
solchen Bearbeitungsprozess wird das gewählte Bearbeitungsprogramm
aufgearbeitet und in dem Lern-Programmspeicher 25 am Ende des
Bearbeitungsprozesses gespeichert und in den End-Programmspeicher 27
eingegeben und dort gespeichert. In Fig. 8 arbeitet die Maschine zuerst
in der manuellen Lern-Betriebsart. Die Betriebsart wird dann in die
MDI-Lern-Betriebsart geändert und dann zur manuellen Lern-
Betriebsart zurückgeführt. Das in der MDI-Lern-Betriebsart erzeugte
Bearbeitungsprogramm wird kombiniert mit den in der manuellen Lern-
Betriebsart erzeugten Daten und dann in dem End-Programmspeicher 27
gespeichert. Wie in Fig. 8 gezeigt, sind diese Betriebsarten frei
änderbar.
In dieser Ausführung stellen die Bearbeitungsprogramm-
Aufnahmeeinheiten 80, 82, die Daten-Einstell-Anzeigeeinheiten 70, 72 und
die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung
dar.
Die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13, die manuelle
Operationseinheit 17 und die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 stellen
auch eine Rechenvorrichtung dar.
Der Lernprogramm-Speicher 25, der End-Programm-Speicher 27 und der
Eingabe-Programm-Speicher 9 bilden Speichervorrichtungen.
Die Haupt-Steuereinheit 5 und die Antriebseinheit 19 bilden eine
Kombinationsvorrichtung.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn
es gewünscht wird, das Bearbeitungsprogramm in der normalen
Betriebsart zu ändern, die Bedienungsperson eine der Lern-
Betriebsarten wählen und mit dieser Betriebsart arbeiten, um das
Bearbeitungsprogramm zu modifizieren, und zwar in der AUTO-Lern-
Betriebsart, der MDI-Lern-Betriebsart und der manuellen Lern-
Betriebsart. Somit können die Bearbeitungsprogramme an der
Bearbeitungsstelle geändert werden.
Infolgedessen können Bearbeitungen, die in dem Bearbeitungsprozeß
dieser abgewandelten Operation verwendet werden, reproduziert
werden, weil das modifizierte Bearbeitungsprogramm in dem End-
Programm-Speicher gespeichert ist.
Wenn ferner der Bearbeitungsprozeß in der AUTO-Lern-Betriebsart
arbeitet, kann die Bedienungsperson den Bearbeitungsprozeß in der
manuellen Lern-Betriebsart oder in der MDI-Lern-Betriebsart
unterbrechen. Nach der Lern-Operation kann das gesamte modifizierte
Programm reproduziert werden.
Infolgedessen wird der Bearbeitungsprozeß unter besseren Bedingungen
ausgeführt, weil die Bedienungsperson ihr Know-How dem von dem
speziellen Programmierer erzeugten Bearbeitungsprogramm hinzufügen
kann. Infolgedessen sind die durch die einen NC-Apparat nach der
Erfindung verwendende Werkzeugmaschine hergestellten Produkte
wesentlich besser.
Claims (15)
1. Apparat zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit
einer Lern-Betriebsart, gekennzeichnet durch
eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung (11) zum Eingeben eines Eingabe-Bearbeitungsprogramms und zur Anzeige eines eingegebenen Bearbeitungsprogramms
durch eine Programm-Berechnungs-Vorrichtung (13) zum Berechnen und Erzeugen eines Lern-Bearbeitungsprogramms, durch eine Kombinationsvorrichtung zum Kombinieren des eingegebenen Bearbeitungsprogramms mit dem Lern-Bearbeitungsprogramm zum Erzeugen eines resultierenden Bearbeitungsprogramms und
durch eine Speichervorrichtung (9, 25, 27) zum Speichern des eingegebenen Bearbeitungsprogramms, des Lern-Bearbeitungsprogramms und des resultierenden Bearbeitungsprogramms.
eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung (11) zum Eingeben eines Eingabe-Bearbeitungsprogramms und zur Anzeige eines eingegebenen Bearbeitungsprogramms
durch eine Programm-Berechnungs-Vorrichtung (13) zum Berechnen und Erzeugen eines Lern-Bearbeitungsprogramms, durch eine Kombinationsvorrichtung zum Kombinieren des eingegebenen Bearbeitungsprogramms mit dem Lern-Bearbeitungsprogramm zum Erzeugen eines resultierenden Bearbeitungsprogramms und
durch eine Speichervorrichtung (9, 25, 27) zum Speichern des eingegebenen Bearbeitungsprogramms, des Lern-Bearbeitungsprogramms und des resultierenden Bearbeitungsprogramms.
2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung eine
Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit (80, 82), eine
Daten-Einstell-Anzeigeeinheit (70, 72) und eine
Eingangs-Ausgangs-Steuereinheit (11) enthält.
3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Programm-Berechnungs-Vorrichtung eine
Berechnungs-Verarbeitungs-Vorrichtung (13), eine manuelle
Operationseinheit (17) und eine Lerndaten-Erzeugungseinheit (23)
enthält.
4. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kombinationsvorrichtung eine Haupt-Steuereinheit (15) für die
gesamte Steuerung des Apparates und eine Antriebseinheit (19)
für den Antrieb der Werkzeugmaschine (21) enthält.
5. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Speichereinheit (9) zur Speicherung des
Eingabe-Bearbeitungsprogramms eine zweite Speichereinheit (25)
zur Speicherung des Lern-Bearbeitungsprogramms und eine dritte
Speichereinheit (27) zum Speichern des resultierenden
Bearbeitungsprogramms enthält.
6. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lerndaten-Erzeugungseinheit eine erste
Unterbrechungs-Verarbeitungs-Einheit (231) für die Eingabe von
Daten durch einen Steuerhebel (1711), eine zweite
Unterbrechungs-Verarbeitungs-Einheit (233) für die Eingabe von
Daten von einer manuellen Daten-Eingabeeinheit (173) und einer
Hebelschalter-Untereinheit (175) sowie eine
Befehlsdaten-Erzeugungs-Einheit zur Erzeugung des
Lern-Teilprogramms enthält.
7. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Daten-Einstell-Anzeigeeinheit eine entlegen angeordnete
Daten-Einstell-und-Anzeigeeinheit (70, 72) und eine entlegen
angeordnete Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit (80, 82)
enthält.
8. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lern-Betriebsart drei Lern-Betriebsarten umfaßt.
9. Apparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Daten-Einstell-und Anzeigeeinheit eine erste Auswahlvorrichtung
zum Auswählen der normalen Betriebsart und der Lern-Betriebsart
sowie eine zweite Auswahlvorrichtung zum Auswählen einer der
drei Unter-Betriebsarten und der Lern-Betriebsart enthält.
10. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
manuelle Operationseinheit einen Steuerhebelteil mit einem
Steuerhebelschalter (1711), eine manuelle Pulsgeneratorvorrichtung
mit einem manuellen Pulsgenerator (1731) und eine
Hebelschalter-Untereinheit (175) mit einem Hebelschalter (1751)
zur Steuerung einer Spindel der Werkzeugmaschine und mit einem
Hebel (1755) zur Bewirkung einer Stoß-Vorschub-Steuerung
enthält.
11. Verfahren zum Lernen eines Bearbeitungsprogramms für einen
Apparat zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine,
welcher in einer von mehreren wählbaren Betriebsarten gemäß
einem vorbestimmten Programm arbeitet, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Auswählen einer Betriebsart und Betätigung des Apparates nach einem vorbestimmten Programm,
Unterbrechen des Betriebes des Apparates gemäß dem vorbestimmten Programm,
Betreiben des Apparates gemäß einem neu erzeugten Programm,
Kombinieren des neu erzeugten Programms mit dem vorbestimmten Programm und
Speichern des resultierenden Programms.
Auswählen einer Betriebsart und Betätigung des Apparates nach einem vorbestimmten Programm,
Unterbrechen des Betriebes des Apparates gemäß dem vorbestimmten Programm,
Betreiben des Apparates gemäß einem neu erzeugten Programm,
Kombinieren des neu erzeugten Programms mit dem vorbestimmten Programm und
Speichern des resultierenden Programms.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Auswahl-Schritt einen Schritt der Auswahl einer automatischen
Lern-Betriebsart, einer manuellen Daten-Eingabe-Lern-Betriebsart
oder einer manuellen Lern-Betriebsart umfaßt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
manuelle Lern-Betriebsart eine Steuerhebel-Betriebsart unter
Verwendung eines Steuerhebelschalters umfaßt.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
manuelle Lern-Betriebsart eine manuelle Pulsgenerator-Betriebsart
unter Verwendung eines manuellen Pulsgenerators umfaßt.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
manuelle Lern-Betriebsart eine Hebelschalter-Betriebsart unter
Verwendung von Hebelschaltern umfaßt.
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