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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
numerische Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebes einer
Werkzeugmaschine.
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US-A-4631684 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einer
Vielzahl von Spindeln und Werkzeughalterungen, die unter
unabhängigen Arbeitsprogrammen unabhängig und gleichzeitig
betriebsfähig sind, die mit einem Werkzeughalterungs-
Synchronisierungssystem versehen ist, um einen
synchronisierten Betrieb von vielen Werkzeughalterungen zu erreichen.
Jedes Programm enthält spezielle Synchronisierungsbefehle,
worauf Steuerschaltungen ansprechen, um den Betrieb der
Werkzeugmaschjne zu synchronisieren. Andere herkömmliche
numerische Steueranordnungen werden anschließend unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich
beschrieben. Sie enthalten typischerweise zwei oder mehr
Steuerteile zum Steuern einer Vielzahl von Achsen,
ansprechend auf Steuerbefehle, und von Gliedern, die keine Achsen
sind, ansprechend auf Hilfssteuerbefehle, wobei die
numerische Steuereinrichtung die Steuerbefehle Block für Block
liest, jeder Steuerteil eine Befehlsdekodierschaltung, eine
Achsensteuerschaltung und eine Hilfsbefehlssteuerschaltung
enthält.
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Gemäß dieser Erfindung enthält solch eine numerische
Steuereinrichtung eine Steuerbefehlszuordnungsschaltung, um
nacheinander zu prüfen, welche der Achsen und welches der
Glieder vorhanden ist, und um ansprechend auf einen
Steuerbefehl für eine der vorhandenen Achsen oder eines der
vorhandenen Glieder durch beliebiges Zuordnen der Steuerbefehle
zu einem der Steuerteile die ausgewählten Achsen und/oder
Glieder gleichzeitig und unabhängig von den übrigen zu
steuern, wobei jeder der Steuerteile Mittel zum selektiven
Steuern seiner Achse und seines Gliedes, welches keine Achse
ist, enthält.
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Somit sieht die vorliegende Erfindung eine numerische
Steuereinrichtung vor, die in der Lage ist, eine beliebige
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Anzahl von Hilfsbefehlssteuerungen unabhängig von anderen
auszuführen und jede Anzahl von Achsen und Gliedern, die
unabhängig voneinander gesteuert werden können, zu steuern.
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Vorzugsweise enthält jeder Steuerteil eine
Unterscheidungsschaltung, die geeignet ist zu beurteilen, ob die
Ausgabe der Befehlsdekodierschaltung ein Achsensteuerbefehl
oder ein Hilfsteuerbefehl ist, nach dem sie bestimmt, ob
eine Achsensteuerung oder eine Hilfsbefehlssteuerung
ausgeführt wird. Die Steuerbefehlszuordnungsschaltung
fungiert als Zentralteil zum Bestimmen, welcher der
Steuerteile den Steuerbefehl zu verarbeiten hat.
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Eine besondere Ausführungsform gemäß dieser Erfindung
wird jetzt beschrieben und dem Stand der Technik
gegenübergestellt, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen;
in denen
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Figur 1 einen Aufbau einer numerischen
Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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Figur 2 ein Flußdiagramm ist, das einen Betrieb einer
Steuerbefehlszuordnungsschaltung zeigt;
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Figur 3 ein Flußdiagramm ist, das einen Betrieb einer
Achsen-/Hilfsbefehlssteuerschaltung zeigt;
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Figur 4 ein Zeitlagendiagramm von Steuerungen der
Hilfsbefehle 1 und 2 ist;
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Figuren 5 bzw. 6 den Aufbau von typischen Beispielen
einer herkömmlichen numerischen Steuereinrichtung zeigen;
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Figur 7 ein Zeitlagendiagramm ist, das eine in der in
Figur 5 gezeigten Einrichtung auszuführende Steuerung zeigt.
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Typische Beispiele einer herkömmlichen numerischen
Steuer- (NC) -Einrichtung sind in Fig. 5 und 6 gezeigt. In
Fig. 5 sind die durch einen einzelnen Steuerbefehl zu
steuernden Steuerobjekte eine Schaftsteuerung und zwei MST-
Steuerungen, und in Fig. 6 sind die durch zwei Steuerbefehle
zu steuernden Steuerobjekte zwei Schaftsteuerungen und zwei
MST-Steuerungen.
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In Fig. 5 bezeichnet 1a den Steuerbefehl für die
Steuerobjekte 2, 3 eine numerische Steueranordnung, die auf
den Steuerbefehl anspricht, zum Steuern der Steuerobjekte, 4
einen Befehlsdecoder, 5 eine Schaftsteuerschaltung, die auf
einen Teil des Befehls, der eine Verschiebung eines Schaftes
betrifft, anspricht, zum Steuern einer Verschiebung eines
Schaftes, 6 eine Hilfsbefehlssteuerschaltung zum Steuern
eines Hilfsbefehls M, eines Hauptschaftbefehls S und eines
Werkzeugbefehls T etc., 7a ein Steuerobjekt, dessen Schaft
durch die Schaftsteuerschaltung zu steuern ist, und 8a und
8b unabhängig bewegbare Objekte, die durch die
Hilfsbefehlssteuerschaltung zu steuern sind.
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Jeder Steuerbefehl i zum Steuern von Objekten ist als
Maschinenprogramm vorbereitet und wird durch die
Befehlsdekodierschaltung 4 Block für Block dekodiert, um eine
numerische Berechnung auszuführen, so daß Daten des
Achsensteuerbefehls und der Hilfsbefehle (MST-Befehle), die
keine Beziehung zur Achsensteuerung haben, erhalten werden.
In der Achsensteuerschaltung 5 werden eine Interpolation und
Impulsverteilung auf der Basis der entsprechenden
Achsenbewegungsdaten, Geschwindigkeitsdaten und Daten der
Interpolationsart unter den Befehlsdaten der Achsensteuerung
ausgeführt, um einen Servomotor durch einen
Antriebsverstärker anzutreiben, um dadurch die Achsensteuerobjekte 7a zu
steuern. Die Hilfsbefehlsdaten werden in der
Hilfsbefehlssteuerschaltung 6 auf der Basis der Daten des M-Befehls, des
S-Befehls und des T-Befehls individuell verarbeitet und
steuern die Hilfsbefehlssteuerobjekte (8a) und (8b) durch
eine mechanische Eingangs-/Ausgangsschnittstelle. Es sei
angemerkt, daß nur nach Vollendung der Achsensteuerung und
der Hilfsbefehlssteuerung eines gesamten Blocks die
Steuerung eines nachfolgenden Blocks begonnen werden kann.
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Fig. 7 ist ein Zeitlagendiagramm, das diese Steuerung
zeigt. In Fig. 7 können M10, M11 und M12 des Hilfsbefehls 1
und M21 und M22 des Hilfsbefehls 2 individuell ausgeführt
werden. Wenn sie jedoch in demselben Block angewiesen
werden, kann ein nächster Block nicht ausgeführt werden,
wenn die Hilfsbefehle 1 und 2 nicht vollendet sind. Deshalb
kann eine Ausführung eines Blocks N3 nicht erfolgen, wenn
der M11-Befehl nicht vollendet ist, selbst wenn der M21-
Befehl schon vollendet worden ist.
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In Fig. 6, in der die Komponenten, die durch dieselben
Bezugszeichen wie jene in Fig. 5 verwendeten bezeichnet
sind, jeweils mit den Komponenten in Fig. 5 identisch sind,
enthält eine numerische Steuereinrichtung 3 ein Paar von
Steuerteilen 3a und 3b, die auf voneinander unabhängige
Steuerbefehle 1a bzw. 1b ansprechen. Jeder Steuerteil umfaßt
eine Befehlsdekodierschaltung 4, eine Achsensteuerschaltung
5 und eine Hilfsbefehlssteuerschaltung 6, die mit jenen
Komponenten 4, 5 und 6 der in Fig. 5 gezeigten numerischen
Steuereinrichtung identisch sind und ähnlich arbeiten. Der
Steuerteil 3a steuert ein Achsensteuerobjekt 7a und ein
Hilfsbefehlssteuerobjekt 8a, und der Steuerteil 3b steuert
ein Achsensteuerobjekt 7b und ein Hilfsbefehlssteuerobjekt
8b. Bei diesem Aufbau können zwei Paare des Achsen- und
Hilfsbefehls separat gesteuert werden. Der Steuerteil 3b
kann jedoch nicht den Hilfsbefehl allein steuern. Wenn
gewünscht wird, einen der beiden der Steuerteile zu
betätigen, ist es erforderlich, ihn so zu modifizieren, daß
er wie die in Fig. 5 gezeigte Einrichtung funktioniert.
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Sowohl in der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung als auch
in jener in Fig. 6 gezeigten ist es unmöglich, zwei oder
mehr Hilfsbefehle unabhängig von anderen zu steuern, was zu
einer Erhöhung der Ausfuhrungszeit führt. Solch eine
Steuerung kann in einer Anordnung, die zwei oder mehr
Steuerteile hat, nur erfolgen, wenn ein Objekt vorhanden
ist, dessen Achse zu steuern ist. Wenn ferner gewünscht
wird, ein Objekt hinzuzufügen, das unabhängig von anderen zu
steuern ist, ist es erforderlich, den Aufbau der
Steueranordnung selbst vollkommen zu modifizieren. Dies bedeutet,
daß die Flexibilität der Steueranordnung hinsichtlich einer
Veränderung des Steuerobjektes sehr gering ist.
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In Fig. 1 umfaßt eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung einen Objektteil 2, der eine Vielzahl von Objekten
7a, 7b, ..., 7n, 8a, 8b, ..., 8n enthält, und eine
numerische Steueranordnung 3, die eine Vielzahl von Steuerteilen
3a, 3b, ..., 3n enthält, und eine
Steuerbefehlszuordnungsschaltung 9 mit den Eingängen 1a, 1b, ..., 1n, denen die
Steuerbefehle 1, 2, ..., n zugeführt werden. Jeder
Steuerteil enthält eine Befehlsdekodierschaltung 4 mit einem
Eingang, der mit einem Ausgang der
Steuerbefehlszuordnungsschaltung 9 verbunden ist, eine
Schaft-/Hilfssteuerungsunterscheidungsschaltung 10 mit einem Eingang, der mit der
Befehlsdekodierschaltung 9 verbunden ist, eine
Schaftsteuerschaltung 5 und eine Hilfsbefehlssteuerschaltung 6. Ein
Ausgang der Schaft-/Hilfssteuerungsschaltung 10 ist mit den
Eingängen der Schaftsteuerschaltung 5 und der
Hilfsbefehlssteuerschaltung 6 verbunden. Die
Schaft-/Hilfsbefehlsunterscheidungsschaltung 10 empfängt einen dekodierten
Befehl von dem Befehlsdecoder 4 und hat die Funktion zu
bestimmen, ob der Befehl ein Schaftsteuerbefehl oder ein
Hilfsbefehl ist, und ihn der Schaftsteuerschaltung 5
zuzuführen, wenn es der Schaftsteuerbefehl ist, oder der
Hilfsbefehlssteuerschaltung 6, wenn es der Hilfsbefehl ist.
Der Hilfsbefehl kann den Hilfsbefehl M, einen
Hauptschaftbefehl S und einen Werkzeugbefehl T etc. enthalten.
Die Schaftsteuerschaltung 5 ist mit einem Glied verbunden,
dessen Schaft zu steuern ist, und die
Hilfsbefehlssteuerschaltung 6 ist mit einem Glied verbunden, das durch den
Hilfsbefehl zu steuern ist.
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Bei Betrieb ist der Steuerbefehl 1 für die zu
steuernden Glieder 7a und 8a als diskretes Maschinenprogramm
vorbereitet. Dies gilt für jeden der anderen Steuerbefehle
2, ..., n. Die numerische Steueranordnung empfängt
mindestens einen dieser Steuerbefehle, der durch die
Steuerbefehlszuordnungsschaltung 9 verarbeitet wird. Die
Steuerbefehlszuordnungsschaltung 9 bestimmt den oder die
Steuerteile, die einen oder mehr solcher Steuerbefehle
verarbeiten, und ordnet letztere dem oder den bestimmten
Steuerteilen zu. Wenn die zu steuernden Objekte nur die
Objekte 7a und 8a sind, ist der Steuerteil 3a geeignet, nur
den Steuerbefehl 1a zu empfangen und ihn auszuführen. Wenn
alle der Steuerbefehle 1 bis n vorhanden sind, ordnet sie
die Schaltung 9 entsprechend den Steuerteilen 3a, 3b, ... 3n
zu. Die zu steuernden Objekte sind nicht immer
aufeinanderfolgend. Das heißt, die Zuordnungsschaltung 9 überprüft
nacheinander die Existenz eines Objekts und, falls eines
vorhanden ist, spricht sie auf einen diesbezüglichen
Steuerbefehl an, um einen entsprechenden Steuerteil zu
betätigen. Der Befehlsdekodierer 4 des Steuerteils oder der
Steuerteile, die durch die Zuordnungsschaltung 9 betätigt
sind, dekodiert das entsprechende Maschinenprogramm des
Steuerbefehls Block für Block, um eine numerische Berechnung
auszuführen. Ein Resultat der Berechnung wird in Daten
bezüglich einer Verschiebung eines Schafts und Daten
bezüglich eines Hilfsbefehls (MST-Befehls), der keine
Beziehung zur Schaftsteuerung hat, klassifiziert. Solche
Daten können ein Befehlskennzeichen enthalten, das nützlich
ist, um sofort zu bestimmen, ob der Schaftsteuerbefehl
und/oder der Hilfsbefehl in den Daten enthalten sind oder
nicht. Diese Daten werden der
Schaft/Hilfsbefehlssteuerbestimmungsschaltung 10 zugeführt. Von
einem zu steuernden Objekt ist nicht immer der Schaft zu
steuern. Wenn kein Objekt vorhanden ist, dessen Schaft zu
steuern ist, d. h., die Anzahl der Steuerschäfte ist 0, wird
deshalb die Schaftsteuerschaltung nicht abgefragt, und es
wird nur der Hilfsbefehl der Hilfsbefehlssteuerschaltung 6
zugeführt. Wie erwähnt, wird die Existenz des Schaftbefehls
oder des Hilfsbefehls unter Bezugnahme auf das
Befehlskennzeichen bestimmt, das in der Befehlsdekodierschaltung 4
vorbereitet wurde. Danach wird die Verarbeitung in der
Schaftsteuerschaltung 5 bzw. in der
Hilfsbefehlssteuerschaltung 6 ausgeführt, um die dadurch zu steuernden Objekte auf
herkömmliche Weise zu steuern.
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Die Steueroperationen der
Steuerbefehlszuordnungsschaltung 9 und der
Schaft-/Hilfsbefehlssteuerunterscheidungsschaltung 10 sind durch die Flußdiagramme in Fig. 2 und 3
gezeigt. Fig. 4 ist ein Zeitlagendiagramm der vorliegenden
Erfindung, das mit Fig. 7 zu vergleichen ist.
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Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform ein
Steuerbefehl i ein Objekt i, das durch einen Steuerteil i zu
steuern ist, anweist, ist es möglich, ein anderes Objekt dem
Befehl i zuzuordnen. Ferner ist es möglich, eine Vielzahl
von Objekten durch den Befehl i zu steuern.
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Wie beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Steuerung für eines oder mehr unabhängig steuerbare
Objekte auf der Basis der Existenz solcher Objekte
durchgeführt werden, und die Steuerung selbst wird auf den
Schaft und andere Objekte, die keine Schäfte sind, selektiv
ausgeführt. Deshalb ist es möglich, mittels einer einzelnen
numerischen Steueranordnung eines bis hin zu allen
verschiedenen Objekten zu steuern, die gleichzeitig
unabhängig zu betreiben sind. Somit kann eine Vielzahl von
Objekten unabhängig von anderen Objekten gesteuert werden,
was zu einer hohen Arbeitsproduktivität führt.