DE4330220C2 - Dialogorientiertes Programmiersystem zur Erzeugung eines Steuerprogramms für eine CNC-Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein dialogorientiertes Pro­ grammiersystem zur Erzeugung eines Steuerprogramms für eine CNC-Maschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Systeme sind Teil einer Programmiereinheit, die sich zur automatischen und/oder halbautomatischen Erstellung von Steuerprogrammen für CNC-Maschinen einer ganz bestimmten Be­ arbeitungstechnologie (Drehen, Fräsen u. ähnl.) eignen. Sie sind entweder Bestandteil der Maschinensteuerung (Vorortpro­ grammierung) oder als separater Programmierplatz als PC aus­ geführt und über Datenleitung mit der CNC-Maschine verbunden.

Unabhängig von der Ausführungsform handelt es sich dabei im­ mer um Programmiersysteme, welche in ihrer funktionalen Aus­ prägung auf eine spezielle Technologie abgestimmt sind. Die Ausprägung des Systems ist dabei sowohl bezüglich seiner Funktionalität als auch der Handhabung durch den Anwen­ der/Programmierer fest vorgegeben.

Aus dem Stand der Technik sind dialogorientierte Programmier­ systeme, insbesondere bei CNC-Werkzeugmaschinen bekannt. Sol­ che Systeme beruhen im Prinzip auf einer Analyse eines zu be­ arbeitenden Werkstückes (Roh-Fertigteilgeometrie) mit ent­ sprechender automatischer oder halbautomatischer Festlegung 6squdoder Variation von Bearbeitungsschritten mit einer z. B. eben­ falls automatischen Zuordnung von entsprechenden Bearbei­ tungswerkzeugen. Darüberhinaus werden in Abhängigkeit vom je­ weils vorhandenen Maschinentyp die für das CNC-Programm not­ wendigen Technologiedaten interaktiv festgelegt und gene­ riert.

Diese Vorgaben können vom Programmierer überprüft und modifi­ ziert werden. Bezogen auf ein so erstelltes Maschinensteuerungsprogramm können solche Programme modifiziert gehandhabt werden. (Autoprogrammiersysteme).

Beispiele für solche Programmiersysteme sind in den DE- 32 40 000 C2, DE-33 08 765 C2 und DE-32 40 974 C2 angegeben und näher präzisiert.

Die herkömmlichen Programmiersysteme besitzen aber in bezug auf ihre Flexibilität und Konfigurierbarkeit, insbesondere bei komplexen Bearbeitungsabläufen erhebliche Nachteile. So müssen bei diesen bekannten Systemen vor einer Modifizierung und Anpassung die gesamten Dialoge, die verwendete Technolo­ gie und beispielsweise auch die eingesetzten Werkzeuge vorab festgelegt werden.

Das Steuerprogramm wird vorab erstellt, und erst anschließend kann es modifiziert und angepaßt werden. Dies erfordert zu­ sätzliche Rechnerkapazität und längere Programmlaufzeiten. Zur Änderung muß sowohl stark in das steuerspezifische Quel­ lenprogramm als auch in den G-Code des Systems eingegriffen werden.

Bei komplexen Bearbeitungsvorgängen müssen zusätzlich alle möglichen Dialogabläufe und Funktionsabläufe fest implemen­ tiert sein. Wenn neue Bearbeitungsmöglichkeiten vom Anwender gewünscht werden, ergeben sich erhebliche Abstimmungsschwie­ rigkeiten.

Zusätzlich zu der oben erwähnten Konfigurierbarkeit und Funk­ tionalität wird vom Anwender einer CNC-Maschine gewünscht, eigene Bearbeitungsarten, welche auf seine speziellen Anfor­ derungen abgestimmt sind, selbst zu definieren. Die Program­ mierung kann somit speziell angepaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das aus der DE-32 40 000 C2 be­ kannte Programmiersystem zur Erstellung von Steuerungsdaten für eine CNC-Maschine so weiterzuentwickeln, daß die Program­ mierung vereinfacht wird.

Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale im Patentan­ spruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem neuartigen Prinzip einer struk­ turellen Unterteilung in eine Beschreibungs- und Steuerein­ heit, sowie durch die funktionale Ausprägung der Funktions­ steuereinheit. Damit wird erreicht, daß der Programmierer Steuerprogrammdaten erstellen kann, die im Bezug auf den Funktionsumfang und den Programmierablauf gegenüber herkömm­ lichen Programmiersystemen erhebliche Vorteile bringen.

Das Programmiersystem wird über Dialogmakros an maschinenspe­ zifische Gegebenheiten und auf technologische Anforderungen beim Anwender angepaßt.

Der erfindungsgemäß angeordnete Dialogmakrointerpreter und Editor des Programmiersystems machen es möglich, sowohl die funktionale Ausprägung, als auch die Ausprägung bezüglich der Bedienung flexibel durch den Anwender festzulegen oder auf die jeweils vorliegenden technologischen Anforderungen abzu­ stimmen. Durch die spezielle Funktionsbeschreibungseinheit und Funktionssteuereinheit wird es dem Anwender ermöglicht, durch Eingabe von Funktionssteuerblöcken die Ausprägung be­ züglich einer gewünschten Technologie selbst zu bestimmen.

Hierin unterscheidet sich das erfindungsgemäße Prgrammiersy­ stem von herkömmlichen Systemen. Es ergibt sich somit ein universell einsetzbares "Programmierbares Programmiersystem".

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines konkreten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Es handelt sich um eine CNC-Werkzeugmaschine, für die mit Hilfe des erfinderischen Programmiersystems ein Steuerprogramm erstellt werden soll. Es zeigen:

Abb. 1: ein schematisches Blockdiagramm eines üblichen Programmiersystems zur Erstellung von CNC-Steuerungs­ daten,

Abb. 2: eine Prinzipdarstellung des erfinderischen Program­ miersystems,

Abb. 3: beispielhaft die Festlegung von Parametern für ei­ nen gewünschten Funktionsablauf bei CNC-Werkzeug­ maschinen,

Abb. 4: die Datenaufbereitung und den Applikationsablauf für die Funktionssteuereinheit des Programmiersy­ stems,

Abb. 5-18: Bilddarstellungen der Visualisierungseinrichtungen zur Erstellung eines Steuerprogrammes für eine CNC- Drehmaschine.

Abb. 1 zeigt die Struktur eines Programmiersystems in Hard­ ware-Darstellung mit Bildschirm 2 und Tastatur 3 sowie die zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit 1, in der die eingegebenen Daten über eine Ein-/Ausgabeeinheit (I/O-Ein­ heit) zu Steuerungsdaten für die Maschinensteuerung 13 verar­ beitet werden.

Eine solche Einheit besitzt mehrere Funktionsblöcke, die un­ tereinander über einen Systembus mit der Eingabe- und Ausga­ beeinheit (I/O-Einheit) verbunden sind.

Die Funktionsblöcke in Abb. 1 haben folgende Aufgaben:

• - Im Systemprogrammspeicher wird das gesamte Bewegungs- und Ablaufprogramm mit allen Zusatzinformationen gespei­ chert. Darüberhinaus das ursprüngliche Quellenprogramm, mit dem der gesamte Steuerungsablauf programmiert wird.
• - Im Arbeitsspeicher werden die aktuell abgelegte und benö­ tigte Software als System- und Anwendungsprogramm und die mit diesem Programm zu verarbeitenden Daten und Er­ gebnisse gespeichert.
• - Im Parameterspeicher wird die Adresse variabler Ein­ gangs- und Steuerdaten in Form von Makrobefehlen oder Algorithmen abgelegt.
• - In der CPU (Central Prozess Unit) erfolgt die Aufrufung eines Befehls einer Programmierung in definierter Rei­ henfolge, die Entschlüsselung und Veranlassung der ver­ langten Operationen durch entsprechende Steuerbefehle.
• - Der CRT (Bildschirm)/Grafikcontroller bewirkt die An­ zeige von Daten und Informationen auf dem Bildschirm.
• - Im Filesystem (Datenspeicher) werden Daten unter einem Dateinamen, über die sie eingelesen werden, abgespei­ chert und zur Wiederverwendung bereitgehalten.

Zunächst soll der Dialogmakrointerpreter zur Beschreibung der Funktionen und des Dialogablaufes bei der Programmierung an­ hand der Abb. 2 näher erläutert werden. Über Bildschirm 2 und Tastatur 3 beschreibt der Programmierer zunächst den gewünschten Funktionsablauf der Werkzeugmaschine als ein pa­ rametrisches Steuerprogramm. Die Eingaben erfolgen entspre­ chend dem Programmformat der für die Bearbeitungsmaschine eingesetzten Steuerung. In der eigentlichen Funktionsbe­ schreibungseinheit 4 werden die eingegebenen Daten zu einer Funktionssteuermatrix 7 aufbereitet. Manuell durch den Pro­ grammierer oder automatisch erfolgt die Vergabe und Zuordnung von Parametern zu den einzelnen Funktionen der Maschine. Eine solche Funktionssteuermatrix 7 mit der dazu gehörenden Ab­ laufbeschreibung 7a ist in Abb. 3 dargestellt, einem Bearbei­ tungsfall für die spanende Bearbeitung für eine CNC- Werkzeugmaschine.

Folgende Funktionen und Steuerparameter sind in Abb. 3 darge­ stellt.

• a) Funktionsbeispiele:
  RTM - Revolvertabellenmodul (bei Revolver-Werkzeugmaschinen)
  TTM - Technologietabellenmodul
  GEO - Geometrie
• b) Parameterbeispiele:
  WKZ - Werkzeugnummer
  ST - Station
  V - Schnittgeschwindigkeit
  F - Vorschub
  D - Schnittiefe
  GEO - Geometrie.

Die so erstellte Funktionssteuermatrix 7 wird dann vom Pro­ grammierer programmiert, in dem zu den einzelnen Parametern ein oder mehrere Funktionsattribute aktiviert werden (Abb. 3). Das Ergebnis wird dann in Form einer Struktur zusammen mit der Ablaufbeschreibung 7a einer Steuerlistenerstellungsein­ heit 5 zugeführt.

Jedes in der Steuerliste eingetragene Funktionsattribut dient dabei als Schlüssel zur Auslösung eines ganz bestimmten Funktionsablaufes, wie z. B. "Berechnung eines Vorschubwer­ tes", welcher der Anwender zu den eingegebenen Parametern vorgelegt werden soll. Der Funktionsablauf wird durch Aufruf der entsprechenden Funktionseinheit ausgelöst.

Die Steuerliste zusammen mit der Ablaufbeschreibung 7a wird anschließend als Eingabe für den Programmeditor bereitge­ stellt, der bei dem erfindungsgemäßen Gerät als Funktions­ steuereinheit 6 verwendet wird. Dieser ist zweckmäßig online mit der Dateneingabeeinrichtung 2, 3 verbunden, um von dort aktuelle Parameterwerte einzugeben, falls erforderlich. Diese Funktionssteuereinheit 6 kommt bei der Erstellung eines Steu­ erprogrammes für die Bearbeitungsmaschine durch die Befehle "Bearbeitungsschritt-Eingabe" oder "Bearbeitungsschritt- Ändern" ausgelöst durch die Dateneingabeeinrichtung 2, 3 zur Ausführung.

Startet also der Anwender die Funktionssteuereinheit 6, so werden die von ihm in der Funktionsbeschreibungseinheit 4 vorgegebenen Eingabeanforderungen und Funktionsabläufe - z. B. die Ermittlung eines geeigneten Werkzeugs und/oder des geeig­ neten Vorschubes - ausgeführt.

Die in der Funktionssteuermatrix 7 (Abb. 3) angegebenen ge­ wünschten Funktionen sind als Moduleinheit in dem erfindungs­ gemäßen Gerät implementiert u. a. über Applikationsablauf und Datenaufbereitung direkt mit der Funktionssteuereinheit 6 verbunden. Diese Applikationseinheiten können durch weitere (NNN) Applikationseinheiten ergänzt werden. Dies ist als Prinzipdarstellung in Abb. 4 dargestellt.

Im folgenden soll am Beispiel eines Bearbeitungsfalles für eine CNC-Drehmaschine die Programmerstellung mit Hilfe des erfinderischen Programmiersystems näher erläutert werden. Insbesondere wird die Dialogablaufsequenz anhand von Bild­ schirmdarstellungen erklärt.

Bei den Bildschirmdarstellungen nach Abb. 5-17 liegt folgendes Layout zugrunde:

• - Funktionszeile 8 (Abb. 5)
  Hier werden alle zur Verfügung stehenden Funktionen an­ gezeigt. Die gerade aktive Funktion wird andersfarbig unterlegt.
• - Dialogstatus 9
  In dieser Zeile spiegelt sich die Dialoghierarchie wie­ der. Hier wird angezeigt, in welchem Dialogzweig und in welcher Dialogstufe man sich bewegt.
• - Alphanumerischer und grafischer Informationsbereich 10
  Hier werden Grafiken und Eingaben sichtbar gemacht.
• - Softkeyliste 11
  Funktionstastatur, die vom Benutzer mit beliebigen Be­ fehlen programmiert werden können.
• - Eigabe- und Selektionsfenster 12
  Sie werden je nach Bedarf auf dem Bildschirm sichtbar, wenn Eingaben vom Bediener angefordert werden. Innerhalb des Fensterbereiches sind Eingabefelder angeordnet, in denen der Benutzer Werte eingeben kann.

Das zu erstellende Steuerprogramm soll neu angelegt werden. Wie in Abb. 5 dargestellt, wird deshalb in der Funktionszeile 8 die Funktion "Datei" angewählt. Im Eingabefenster erscheint die Softkey-Funktion "Neuanlage" mit bestimmten Dateifunktio­ nen. Auf der Tastatur 3 wird durch "Input" die Neuanlage be­ endet. Es erscheint automatisch das Eingabefenster für die Rohteildefinition, wie in Abb. 6 dargestellt. Jetzt beginnt die eigentliche Erstellung des CNC-Programmes.

Dieses Dialogfenster ist als "Dialogmakro" angelegt und kann vom Anwender modifiziert oder neu nach seinen Anforderungen erstellt werden. Die automatische Anwahl des Dialoges wird beispielsweise durch eine sog. systemdefinierte Datei oder ähnliche Steuerungselemente gesteuert. Diese Datei kann vom Anwender konfiguriert werden.

Die erfolgte Eingabe der in Abb. 6 dargestellten Rohteileinga­ be wird durch "Übernahme" oder "Input" abgespeichert.

Die gewählte Spannsituation (z. B. Spannzange D30) wird danach als Eintrag in eine sog. "Bearbeitungsschrittliste" zur An­ zeige gebracht. Dies ist in Abb. 7 (rechte Seite) dargestellt. Gleichzeitig erscheint in der linken Bildhälfte eine "Aus­ wahlliste der Bearbeitungsfunktionen". Die Eingabe einer Be­ arbeitungsfolge erfolgt über die Funktionen "Übernahme/In­ put". Der jeweils gewählte Schritt wird in die Bearbeitungs­ schrittliste übernommen. Ein solcher Fall ist in Abb. 8 darge­ stellt, die Funktion "Vorbearbeitung" beinhaltet die Bearbeitungsschritte "Längsschnitt, Planschnitt und Vorbohren". Mit "Aufruf" werden die Bearbeitungsschritte aus der Gruppe zur Auswahl vorgelegt.

Durch eine weitere Betätigung von "Aufruf" wird im folgenden das zum Bearbeitungsschritt festgelegte Dialogfenster ange­ zeigt, wie z. B. Abb. 9, am Beispiel des "Schruppen außen mit fallender Kontur" dargestellt. Die dort vom System vorgeleg­ ten Werte werden entweder als Standardwert aus der Dialogma­ krodefinition oder aus der Technologietabelle (TTM) vorge­ schlagen.

Der Anwender kann diese Werte verändern. Bei "Aufruf" werden die zum jeweiligen Parameter gehörenden Daten/Informationen angezeigt. Dies ist in Abb. 10 dargestellt, wobei hier Zusatz­ infos aus dem TTM dargestellt sind.

Mit Input (Übernahme) werden die Eingaben übernommen, und der "Schritt" ist abgeschlossen. Es erscheint in der Bearbei­ tungsschrittliste der Schritt "Schruppen außen", wie in Abb. 11 dargestellt.

Werden zu einer Bearbeitung "Geometrien" benötigt, so können diese nach der Anwahl des Softkey "Geometrie" mit Hilfe ei­ nes, im Programmiersystem vorhandenen Geometrieeditors und Prozessors festgelegt werden. Im Beispiel des Bearbeitungs­ schrittes "Schruppen außen mit fallender Kontur" ist dies in Abb. 12 dargestellt.

In Bezug auf die Geometrieeingabe gibt es mehrere Möglichkei­ ten. In Abb. 13 ist die Eingabe über eine Kontur dargestellt. Daneben besteht die Möglichkeit, wie in Abb. 14 dargestellt, die Eingabe über eine Geometrieelementeingabe zu vollziehen. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, eine gewünschte Kontur aus vorhandenen Geometrien auszuwählen oder die schon im gleichen Programm eingegebene Kontur nochmals zu verwenden (z. B. Schruppen und Schlichten).

Bei der Geometrieeingabe kann zu jedem Konturelement zusätz­ liche Technologie angefordert werden. Ein entsprechender Softkey ist in Abb. 14 eingezeichnet. Die entsprechende Bild­ schirmdarstellung ist in Abb. 15 dargestellt.

Die Geometrieeingabe in Abb. 12 kann auch alternativ über die Funktion "Freie Eingabe" erfolgen. In diesem Fall erfolgt die Programmierung konventionell im G-Code. In diesem Fall er­ folgt dann die Anzeige von Abb. 16. Durch diese Form der Ein­ gabe können einzelne Sätze wie z. B. M-Funktionen oder auch G- Sätze schnell ergänzt werden.

Mit der Funktion "Freie Eingabe" können auch G-Codes beliebig durch bereits erstellte Bearbeitungsschritte eingefügt wer­ den, die als Dialogmakro ähnlich Abb. 11 definiert werden. Dies ist in Abb. 17 dargestellt.

Aus den nun für den Bearbeitungsprozeß vorliegenden Daten und Infos wird automatisch ein NC-Programm (Steuerprogramm) für die Drehmaschinensteuerung erstellt.

Claims (5)

1. Dialogorientiertes Programmiersystem zur Erzeugung eines Steuerprogramms für eine CNC-Maschine, mit
einer Dateneingabe- und Visualisierungseinrichtung (3, 2) zum Eingeben und/oder Ändern von Daten, die einen ge­ wünschten Funktions- und Steuerungsablauf der CNC-Maschine bestimmen;
einer zentralen Speicher- und Verarbeitungseinheit (1), in der die eingegebenen Daten zu Steuerungsdaten für ei­ ne Maschinensteuerung (13) der CNC-Maschine verarbeitet und als Steuerprogramm für die CNC-Maschine an die Maschinen­ steuerung (13) über eine Ein-/Ausgabeeinheit ausgegeben wer­ den;
dadurch gekennzeichnet, daß
in der zentralen Speicher- und Verarbeitungseinheit (1) eine Funktionsbeschreibungseinheit (4) zur Beschreibung des Bearbeitungs- und Dialogablaufes vorhanden ist,
in die Funktionsbeschreibungseinheit (4) eine Funkti­ onssteuermatrix (7) zusammen mit einer Ablaufbeschreibung (7a) gewünschter Funktionen der CNC-Maschine eingegeben wird,
die Funktionssteuermatrix (7) eine Vergabe und eine Zuordnung von Programmparametern zu den gewünschten Funktio­ nen (Funktionsablauf) der CNC-Maschine enthält; und
in der zentralen Speicher- und Verarbeitungseinheit (1) ferner eine Funktionssteuereinheit (6) vorhanden ist, um die in der Funktionsbeschreibungseinheit (4) eingegebene Funktionssteuermatrix (7) mit aktuellen Daten zu dem Steuer­ programm zu verbinden.

2. Dialogorientiertes Programmiersystem für eine CNC-Ma­ schine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit (1) einen Systemprogrammspeicher, einen Arbeitsspeicher, und einen Parameterspeicher aufweist, wobei
in dem Systemprogrammspeicher ein Bewegungs- und Ablauf­ programm mit allen Zusatzinformationen, sowie ein Quellpro­ gramm gespeichert sind;
in dem Arbeitsspeicher aktuell benötigte System- und An­ wenderprogramme sowie die damit zu verarbeitenden Daten und Ergebnisse gespeichert sind; und
in dem Parameterspeicher Adressen variabler Eingangs- und Steuerdaten gespeichert sind.

3. Dialogorientiertes Programmiersystem für eine CNC-Ma­ schine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der Funktionsbeschreibungseinheit (4) einer Steu­ erlistenerstellungseinheit (5) zugeführt werden.

4. Dialogorientiertes Programmiersystem für eine CNC-Ma­ schine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aktivierungseinheit vorhanden ist, mit der gewünschte Funktionsattibute der CNC-Maschine mit den zugehörigen Para­ metern verbindbar sind.

5. Dialogorientiertes Programmiersystem für eine CNC-Ma­ schine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebenen Funktionsattribute die gewünschten Funkti­ onsabläufe in dem Steuerprogramm auslösen.