DE4333952A1 - Steuerung für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für numerisch gesteuer­ te Werkzeugmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen besitzen eine oder mehrere Bearbeitungseinheiten, die das jeweils für sie an­ gewählte Bearbeitungsprogramm abarbeiten und dabei Signale erzeugen, welche die Achsbewegungen der Maschine steuern. Die Bearbeitungsprogramme bestehen im wesentlichen aus Bewegungs­ sätzen, welche z. B. die Bewegungsinformation auf die nächste Zielposition, eine Echtzeitaktion, z. B. eine Schaltfunktion oder beides, enthalten. Da in Steuerungen von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen auch Werkzeugkorrektur- Rechnungen, sogenannte Flaschenhalserkennung oder "Look ahead") vorgenommen werden, müssen zur Erzeugung eines ab­ arbeitbaren Satzes mehrere Bewegungssätze im voraus ausge­ wertet werden. Es wird daher eine Bearbeitungseinheit, die sogenannte Vorlaufeinheit, vorgesehen, die in die Zukunft vorlaufend arbeitet, und zwar hinsichtlich einer Hauptlauf­ einheit, die den jeweiligen Bewegungssatz mit Echtzeitbezug, also in bezug auf die tatsächlichen aktuellen Achspositionen und Bewegungen der Maschine bearbeitet.

In die aktuelle Bearbeitung des Werkstücks soll verändernd eingegriffen werden können. Beispiele hierfür sind Arbeits­ unterbrechungen zum Messen, Werkzeugwechsel, Abrichten und dergleichen. Solche Arbeitsunterbrechungen können als Inter­ rupts eines Prozessors behandelt werden, da sie asynchron zur Bearbeitung des Hauptprogramms auftreten und auszuführen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine so auszubilden, daß solche asynchronen Ereignisse einfach in den Arbeitsablauf der Werkzeugmaschine eingefügt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maß­ nahmen gelöst.

Die asynchronen Unterprogramme, im folgenden einfach Unter­ programme genannt, können bedingt oder unbedingt sein. Für die Fortführung des unterbrochenen Hauptprogramms sind zweck­ mäßig in den Unterprogrammen Anweisungen enthalten, mit denen festgestellt wird, an welcher Stelle des Hauptprogramms das Unterprogramm aktiv werden soll.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläu­ tert.

Fig. 1 veranschaulicht die Funktion einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinen- Steuerung und

Fig. 2 die Struktur des Programmspeichers einer solchen Steuerung.

In Fig. 1 ist die Bearbeitung eines Hauptprogramms mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine symbolisch als verti­ kale Linie dargestellt. Es besteht aus einer Vielzahl von Bewegungssätzen, die z. B. die Angabe enthalten, mit welcher Geschwindigkeit an welche Positionen gefahren werden soll, wobei die Positionen absolut oder relativ angegeben sein kön­ nen. Das Programm wird satzweise abgearbeitet. Dabei arbeitet ein sogenannter Hauptlauf-Interpreter mit Echtzeitbezug, d. h., es wird der Satz bearbeitet, der für die Maschine gerade erforderlich ist. Häufig ist es notwendig, den weiteren Programmverlauf zu berücksichtigen. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die aus einem Werkstück auszuarbeitende Kontur eine Engstelle (Flaschenhals) aufweist, deren Ab­ messung kleiner als der Durchmesser des Werkzeugs ist, so daß ein Werkzeugwechsel erforderlich ist. Auch können Konturecken eine vorlaufende Bearbeitung notwendig machen. Für die vor­ laufende Bearbeitung wird ein Vorlauf-Interpreter eingesetzt. Die Bearbeitung hat in einem Anfangspunkt HPA begonnen und soll in einem Endpunkt HPE enden. In einem Bearbeitungspunkt P1 soll das Werkzeug gewechselt werden. Der Ablauf des Werk­ zeugwechsels (Achsen in Werkzeugwechselposition bringen, Werkzeugwechsler betätigen und so fort) ist in einem Unter­ programm UP mit einem Anfangspunkt UPA und einem Endpunkt UPE beschrieben. Im Bearbeitungspunkt P1 wird daher die Bearbei­ tung des Hauptprogramms unterbrochen, damit das Werkzeug ge­ wechselt werden kann. Der Vorlauf-Interpreter ist zu diesem Zeitpunkt schon am Bearbeitungspunkt P2. Auch er unterbricht die Bearbeitung des Hauptprogramms, bis das Unterprogramm ab­ gearbeitet und das Werkzeug gewechselt ist. Auf die Unter­ brechung des Hauptprogramms wird die Programminterpretation im Unterprogramm fortgesetzt, und zwar sowohl vom Vorlauf- wie vom Hauptlauf-Interpreter. Danach wird ins Hauptprogramm zurückgekehrt und dieses an der Stelle fortgesetzt, an der es unterbrochen worden war. Die vom Vorlauf-Interpreter zwischen den Bearbeitungspunkten P1 und P2 erzeugten Steuerdaten sind im allgemeinen dann nicht mehr brauchbar, z. B. weil das Werkzeug einen anderen Durchmesser als das ursprüngliche hat. Auch der Vorlauf-Interpreter muß daher zum Unterbrechungs­ punkt P1 zurückkehren.

Den Unterprogrammen können Attribute hinzugefügt werden, die angeben, an welcher Stelle das Hauptprogramm unterbrochen und die Bearbeitung des Unterprogramms aufgenommen werden soll. Ein erstes Attribut bewirkt z. B., daß, wie schon oben erwähnt, die Unterbrechung an der nächstmöglichen Satzgrenze erfolgt. Dies bedeutet im wesentlichen, daß die vorlaufende Betrachtung aufgehoben und an der durch das Attribut bestimmten Stelle mit der vorlaufenden Betrachtung des Unterprogramms aufsetzt.

Ein zweites Attribut veranlaßt den Vorlauf-Interpreter, auf die Achspositionen aufzusetzen, die vom Hauptlauf-Interpreter im Zeitpunkt der Unterbrechung ermittelt waren. Im Unterschied zum ersten Attribut kommt hinzu, daß statt an der Satzgrenze an der aktuellen Position die vorlaufende Betrachtung des Unterprogramms anzuknüpfen hat, d. h., es wird der Restweg des unterbrochenen Satzes gelöscht.

Mit einem dritten Attribut können die sogenannten modalen Funktionen bei einem Unterprogramm-Aufruf gerettet und nach der Rückkehr in das Hauptprogramm wieder hergestellt werden. Modale Funktionen sind z. B. Angaben über die Geschwindig­ keit, mit der die Achsen bewegt werden. Diese modalen Funk­ tionen wirken, sofern sie nicht geändert werden, über mehrere Sätze und damit auch im Unterprogramm. Während von den ersten beiden Attributen nur eines gesetzt werden kann, kann dieses Attribut zusätzlich zu den anderen verwendet werden. Die mit diesem Attribut erreichte Funktion kommt zum Tragen, wenn das Unterprogramm für eine Programmfortsetzung die modalen Funktionen des Hauptprogramms nicht ändern soll.

Zweckmäßig haben die Unterprogramme eine Priorität, die ent­ scheidet, welches Unterprogramm ausgeführt wird, wenn mehrere Unterprogramme gleichzeitig aktiviert sind.

Unterprogramme können bedingt oder unbedingt aktiviert wer­ den. In Fig. 2, in der ein Ausschnitt aus der Speicherstruk­ tur einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinen-Steuerung ver­ anschaulicht ist, wird die Aktivierung verdeutlicht. Mit SPT ist eine statische Programmtabelle bezeichnet, in die neben dem Hauptprogramm und mehreren synchronen Unterprogrammen JP1, UP2 . . . asynchrone Unterprogramme ASUP1, ASUP2 . . . ein­ tragen sind. Ferner sind Interrupt-Routinen INT1, INT2 . . . gespeichert. Diese statische Programmtabelle SPT dient dazu, die Anfangsadressen und Attribute der Programmeinheiten zu verwalten. Bei Aufruf synchroner Unterprogramme und auch beim Einrichten des Bearbeitungszeigers wird über den Tabellen­ index auf diese Tabelle zurückgegriffen. Die unbedingten asynchronen Unterprogramme, die aus den Anwenderprogrammen heraus oder über die Kommando-Schnittstelle des sogenannten NC-Kernbereiches (NCK) aktiviert werden, werden beim Laden in die Laufzeit-Programmtabelle LPT übernommen. Sie können daher stets, z. B. durch ein Kommando, ausgeführt werden. Die bedingten Unterprogramme können mittels einer Anweisung SETINT, die in einem Programm PR enthalten ist, aus der sta­ tischen Programmtabelle SPT in die Laufzeit-Programmtabelle LPT übertragen werden, wo sie aktiviert werden können. Im Beispiel ist mit der SETINT-Anweisung die Interrupt-Routine INT1 für ein bedingtes asynchrones Unterprogramm in der sta­ tischen Programmtabelle SPT aufgerufen und in die Laufzeit- Programmtabelle LPT übertragen worden. Mit einer weiteren An­ weisung INT1 ON, die der Laufzeit-Programmtabelle LPT zuge­ führt wird, wird das Unterprogramm freigegeben. Wird der Interrupt INT1 durch ein externes Ereignis aktiv, so wird das dem Interrupt durch die SETINT-Anweisung zugeordnete Unterprogramm, sofern es mit ON markiert ist, gestartet. Ist anstatt ON OFF eingetragen, ist das Unterprogramm gesperrt.

Claims (5)

1. Steuerung für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen mit einer Einheit, die ein in einem Programmspeicher enthaltenes, mit Unterbrechungsbefehlen unterbrechbares, Bewegungssätze enthaltendes Bearbeitungs-Hauptprogramm verarbeitet und die Signale erzeugt, aufgrund deren Bewegungen der Maschine gesteuert werden, und die ferner die Bewegungen der Maschine aus dem Bearbeitungs-Hauptprogramm vorlaufend zur aktuellen Bewegung ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmspeicher mindestens ein asynchron startbares Unterprogramm (UP) enthält, das mit einem Kommando auf rufbar ist, das in Fortführung des Hauptprogramms (HP) abgearbeitet wird und das eine Angabe enthält, bei welchem Stand das Hauptprogramm unterbrochen, die Bearbeitung des Unter­ programms aufgenommen und nach dessen Abarbeitung die Be­ arbeitung des Hauptprogramms (HP) fortgesetzt werden soll.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Unterprogramm (UP) eine Angabe enthält, daß die Bearbeitung des Hauptprogramms (HP) am nächstmög­ lichen Bewegungssatzende unterbrochen und die Bearbeitung des Unterprogramms (UP) aufgenommen werden soll.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterprogramm eine Angabe enthält, daß die Bearbeitung des Hauptprogramms (HP) bei dem aktuellen Maschinenzustand unterbrochen und die Bearbeitung des Unter­ programms (UP) aufgenommen werden soll.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Unterbrechung des Hauptprogramms durch dieses eingestellte Funktionen für die Bearbeitung des Unter­ programms (UP) und bei der Beendigung des Unterprogramms ein­ gestellte Funktionen für die Fortsetzung der Bearbeitung des Hauptprogramms erhalten bleiben.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Hauptprogramm (HP) eingestellte Funktionen bei der Unterbrechung des Hauptprogramms (HP) gespeichert und nach dem Abarbeiten des Unterprogramms (UP) wieder ein­ gestellt werden.