DE4333952B4

DE4333952B4 - Numerische Steuerung für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE4333952B4
Application number: DE19934333952
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Döbeling; Bernhard Dipl.-Ing. Faas (FH); Heiko Dipl.-Ing. Kutschenreiter; Hartmut Dipl.-Ing. Ludwig; Christine Dipl.-Ing. Lutz; Klaus Dipl.-Ing. Merkl; Gernot Rossi; Günter Dipl.-Ing. Rübig (FH); Gerhard Strobl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2013-10-06
Also published as: DE4333952A1

Abstract

Numerische Steuerung für Werkzeugmaschinen mit einer Bearbeitungseinheit, die ein in einem Programmspeicher enthaltenes, mit Unterbrechungsbefehlen unterbrechbares, Bewegungssätze enthaltendes Bearbeitungs-Hauptprogramm verarbeitet und die Signale erzeugt, welche die Achsbewegungen der Maschine steuern, und die ferner die zukünftigen Achsbewegungen der Maschine aus dem Bearbeitungs-Hauptprogramm vorlaufend zur aktuellen Achsbewegung ermittelt, wobei der Programmspeicher mindestens ein asynchron startbares Unterprogramm (UP) enthält, das mit einem Kommando aufrufbar ist, in Fortführung des Hauptprogramms (HP) abgearbeitet wird und eine Angabe enthält, bei welchem Stand das Hauptprogramm unterbrochen, die Bearbeitung des Unterprogramms aufgenommen und nach dessen Abarbeitung die Bearbeitung des Hauptprogramms (HP) fortgesetzt werden soll.

Description

Die Erfindung betrifft eine numerische Steuerung für Werkzeugmaschinen ( EP 0 046 032 A1 ).
Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen besitzen eine oder mehrere Bearbeitungseinheiten, die das jeweils für sie angewählte Bearbeitungsprogramm abarbeiten und dabei Signale erzeugen, welche die Achsbewegungen der Maschine steuern. Die Bearbeitungsprogramme bestehen im Wesentlichen aus Bewegungssätzen, 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 abarbeitbaren Satzes mehrere Bewegungssätze im Voraus ausgewertet werden. Es wird daher eine Bearbeitungseinheit, die sogenannte Vorlaufeinheit, vorgesehen, die in die Zukunft vorlaufend arbeitet, und zwar hinsichtlich einer Hauptlaufeinheit, 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 Arbeitsunterbrechungen zum Messen, Werkzeugwechsel, Abrichten und dergleichen. Solche Arbeitsunterbrechungen können als Interrupts eines Prozessors behandelt werden, da sie asynchron zur Bearbeitung des Hauptprogramms auftreten und auszuführen sind.

Aus der EP 0 046 032 A1 ist eine numerische Steuerung für Werkzeugmaschinen mit einer Bearbeitungseinheit bekannt, die ein in einem Programmspeicher enthaltenes, mit Unterbrechungsbefehlen unterbrechbares, Bewegungssätze enthaltendes Bearbeitungs-Hauptprogramm verarbeitet und die Signale erzeugt, welche die Achsbewegungen der Maschine steuern. Im Falle beispielsweise eines Fehlers wird ein Unterprogramm aufgerufen, wobei die aktuellen Zustandsdaten und für die spätere Rückkehr in das Hauptprogramm erforderliche Angaben in einem entsprechenden Speicher abgespeichert werden.

Aus der JP 03-106583 A ist es bekannt, die zukünftige Bewegung einer numerisch gesteuerten Maschine aus dem Hauptprogramm vorlaufend zur aktuellen Bewegung zu ermitteln.

Aus der DE 26 42 453 C2 ist ein Verfahren zum Wiederanfahren eines an einer Werkzeugmaschine gewechselten Werkzeuges bekannt, wobei die Bearbeitung des Hauptprogramms am nächstmöglichen Bewegungssatzende unterbrochen wird, um anschließend das Werkzeug in eine Wechselposition zu verfahren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine so auszubilden, dass asynchrone Ereignisse, wie z.B. ein Werkzeugwechsel, einfach in den Arbeitsablauf der Werkzeugmaschine eingefügt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die asynchronen Unterprogramme, im folgenden einfach Unterprogramme genannt, können bedingt oder unbedingt sein. Für die Fortführung des unterbrochenen Hauptprogramms sind vorteilhafterweise 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 erläutert.
1 veranschaulicht die Funktion einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinen-Steuerung und
2 die Struktur des Programmspeichers einer solchen Steuerung.
In 1 ist die Bearbeitung eines Hauptprogramms mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine symbolisch als vertikale 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 können. 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 Abmessung kleiner als der Durchmesser des Werkzeugs ist, so daß ein Werkzeugwechsel erforderlich ist. Auch können Konturecken eine vorlaufende Bearbeitung notwendig machen. Für die vorlaufende 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 Werkzeugwechsels (Achsen in Werkzeugwechselposition bringen, Werkzeugwechsler betätigen und so fort) ist in einem Unterprogramm UP mit einem Anfangspunkt UPA und einem Endpunkt UPE beschrieben. Im Bearbeitungspunkt P1 wird daher die Bearbeitung des Hauptprogramms unterbrochen, damit das Werkzeug gewechselt werden kann. Der Vorlauf-Interpreter ist zu diesem Zeitpunkt schon am Bearbeitungspunkt P2. Auch er unterbricht die Bearbeitung des Hauptprogramms, bis das Unterprogramm abgearbeitet und das Werkzeug gewechselt ist. Auf die Unterbrechung 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 Unterbrechungspunkt 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 Geschwindigkeit, mit der die Achsen bewegt werden. Diese modalen Funktionen 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 entscheidet, welches Unterprogramm ausgeführt wird, wenn mehrere Unterprogramme gleichzeitig aktiviert sind.
Unterprogramme können bedingt oder unbedingt aktiviert werden. In 2, in der ein Ausschnitt aus der Speicherstruktur einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinen-Steuerung veranschaulicht ist, wird die Aktivierung verdeutlicht. Mit SPT ist eine statische Programmtabelle bezeichnet, in die neben dem Hauptprogramm und mehreren synchronen Unterprogrammen UP1, UP2 ... asynchrone Unterprogramme ASUP1, ASUP2 ... eingetragen 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 Tabellenindex 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 statischen 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 statischen Programmtabelle SPT aufgerufen und in die Laufzeit-Programmtabelle LPT übertragen worden. Mit einer weiteren Anweisung INT1 ON, die der Laufzeit-Programmtabelle LPT zugeführt 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

Numerische Steuerung für Werkzeugmaschinen mit einer Bearbeitungseinheit, die ein in einem Programmspeicher enthaltenes, mit Unterbrechungsbefehlen unterbrechbares, Bewegungssätze enthaltendes Bearbeitungs-Hauptprogramm verarbeitet und die Signale erzeugt, welche die Achsbewegungen der Maschine steuern, und die ferner die zukünftigen Achsbewegungen der Maschine aus dem Bearbeitungs-Hauptprogramm vorlaufend zur aktuellen Achsbewegung ermittelt, wobei der Programmspeicher mindestens ein asynchron startbares Unterprogramm (UP) enthält, das mit einem Kommando aufrufbar ist, in Fortführung des Hauptprogramms (HP) abgearbeitet wird und eine Angabe enthält, bei welchem Stand das Hauptprogramm unterbrochen, die Bearbeitung des Unterprogramms aufgenommen und nach dessen Abarbeitung die Bearbeitung des Hauptprogramms (HP) fortgesetzt werden soll.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Unterprogramm (UP) eine Angabe enthält, dass die Bearbeitung des Hauptprogramms (HP) am nächstmöglichen Bewegungssatzende unterbrochen und die Bearbeitung des Unterprogramms (UP) aufgenommen werden soll.
Numerische 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 Unterprogramms (UP) aufgenommen werden soll.
Numerische Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Unterbrechung des Hauptprogramms durch dieses eingestellte Funktionen für die Bearbeitung des Unterprogramms (UP) und bei der Beendigung des Unterprogramms ein gestellte Funktionen für die Fortsetzung der Bearbeitung des Hauptprogramms erhalten bleiben.
Numerische 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 eingestellt werden.