DE69100887T2 - Verfahren und Gerät zum Steuern einer oder mehrerer Achsen einer Werkzeugmaschine. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Problem der Steuerung von Werkzeugmaschinen. Man weiss, dass die traditionellen Maschinen vom mechanischen Typ, wie zum Beispiel die Abstech-Drehmaschinen (Decolleteusen) Steuerkurven enthalten, das heisst mechanische Bauteile, welche das Bearbeitungsprogramm von Werkstücken enthalten. Jede Steuerkurve überträgt durch den Ablauf ihres Profils eine Bewegung an das Werkzeug. Die Verbindung zwischen dem Abtastelement und der Steuerkurve wird dauernd derart aufrechterhalten, dass die Stellung des Werkzeuges zu jeder Zeit eine Funktion des Radius der Steuerkurve an der Stelle ist, wo diese durch das Abtastelement berührt wird. Eine solche Steuerung kann in einen offenen Regelkreis aufgenommen werden.
• In den letzten Jahren wurden neben diesen traditionellen Maschinen sogenannte numerisch gesteuerte Maschinen entwickelt. Die verschiedenen "Achsen" der Maschine werden durch Aktuatoren betätigt. Das Programm berechnet eine Folge von Anweisungen, welche an Regler übertragen werden, und die Motoren der verschiedenen Achsen werden durch diese Regler geregelt. Die Regelung erfolgt im geschlossenen Regelkreis. Ein Fühler gibt zu jeder Zeit die Stellung der Achse an, so dass ein Vergleich zwischen dem Sollwert und dem istwert durchgeführt werden dann. Die Abweichung bestimmt eine Einstellbewegung.
• Unter anderem wird im Dokument US-A-3 015 806 eine numerische Steuerung des Standardtyps mit linearer Verstellung beschrieben: ausgehend von zwei gegebenen Punkten wird eine bestimmte Bearbeitungsbahn festgelegt und mit einer bestimmten Geschwindigkeit durchlaufen, jedoch ohne dass jeder Verstellung ein optimaler, vorbestimmter Zeitpunkt zugeordnet wird, dies im Gegensatz zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
• Das Dokument US-A-4 489 260 bezieht sich auf die Optimierung der Geschwindigkeit der Verstellgeschwindigkeit zwischen zwei theoretischen Punkten, was für die Bearbeitungsbahn zwischen diesen Punkten wenig wichtig ist. Beschleunigungs- und Verzögerungs-Reihen (Fig. 3 und 4) erlauben es, diese optimalen Geschwindigkeiten zu erzeugen. Diese Methode ist grundsätzlich verschieden von derjenigen, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, da die zu durchlaufende Bearbeitungsbahn nicht festgelegt ist.
• Das Dokument US-A-3 297 929 beschreibt ein Steuerprinzip der Betriebsart "Ein/Aus", das eine "Ein/Aus"- Steuertabelle verwendet, die in Funktion der Zeit erstellt ist. Die Hebel steuern die Motoren, welche ausschliesslich im "Ein/Aus"-Betrieb verwendet werden, was die Verwendungsgeschwindigkeiten stark einschränkt, da dort keine Beschleunigungs-Rampe möglich ist. Die erlaubten Verstellungen sind sehr elementar und erlauben weder das Optimieren der Bearbeitungsbahn noch der Bearbeitungszeiten.
• In "Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen", von Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Simon, Carl Hanser Verlag, München, 1971, wird auf den Seiten 277 bis 280 eine Rechenmethode beschrieben, welche das Interpolations-Verfahren von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen veranschaulicht. Es handelt sich um einen mathematischen Beweis, bei dem die Tabelle 13 das Resultat einer Berechnung anzeigt, so wie sie in Echtzeit durchgeführt würde. Andererseits werden die zwei Achsen anstatt gleichzeitig in sich folgender Art verwendet, wie die Figur 20 gut veranschaulicht.
• Es handelt sich also um eine aus dem Stand der Technik bekannte Methode, die durch die Mehrheit der numerisch gesteuerten Maschinen praktiziert wird.
• Es ist das Ziel der Erfindung, die Vorteile der Maschinen mit Steuerkurven (Ausführungsgeschwindigkeit, Einfachheit) und diejenigen der numerischen Maschinen (Vereinfachung der Inbetriebssetzungs-Vorgänge) zu vereinigen, dies durch eine besondere Anordnung der Steuereinrichtung und eine abweichende Auslegung von derjenigen, wie man sie in den üblichen numerisch gesteuerten Maschinen antrifft, mit abzuspeichernden Daten für die Steuerung und die Kontrolle der Achsenbewegungen.
• Innerhalb dieses Ziels beinhaltet die vorliegende Erfindung als ersten Gegenstand ein Verfahren zum Steuern von programmierten Verstellungen, das in den Patentansprüchen 1 bis 8 definiert wird, sowie eine Einrichtung zum Steuern einer oder mehrerer Achsen in einer Werkzeugmaschine, gemäss den Ansprüchen 9 bis 19.
• Die Erfindung besteht also hauptsächlich aus der Tatsache, dass die Einfachheit des Steuersystems mit Steuerkurven und mit offenem Regelkreis, mit der Flexibilität von modernen Aktuatoren kombiniert wird, welche Elektromotoren, hydraulische Achsen, usw. sein können. Die Änderung eines Werkstück-Programmes kann dann in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden, im Vergleich mit dem, was bei den Maschinen mit Steuerkurven notwendig ist. Im weitern ist die mögliche Vielfalt der Programme nicht mehr durch die endlichen Abmessungen der Steuerkurven begrenzt. Jedoch wird mit der Einrichtung der Erfindung der Vorteil der Systeme mit Steuerkurven, die Funktionsweise mit offenem Regelkreis und die völlige Sicherheit, beibehalten.
• Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung ist die Auslegung der sogenannten Schritt-Tabelle. Die Struktur, die Wirkungsweise und die Ausarbeitung der Tabelle werden nachstehend beschrieben.
• Für die Erstellung dieser Tabellen kann der Fachmann die Methode der Datenkompression anwenden, was erlaubt, Programme mit reduzierter Länge zu erhalten. Die Tabellen können durch einfache Maschinen verarbeitet werden, so dass die Installationskosten reduziert werden, und dies ohne Folgen auf die Vielfalt der möglichen Bearbeitungen oder deren Genauigkeit.
• Gemäss einem der Kennzeichen der Erfindung verwendet man für jede Achse Inkremental-Motoren oder Motoren mit inkrementaler Funktionsweise. Solche Motoren sind zum Beispiel Schrittmotoren oder mit Regelsystemen ausgerüstete Motoren, die in analoger Weise wie ein Schrittmotor funktionieren. Ein Inkremental-Motor im Sinne des vorliegenden Patentes kann ebenfalls ein hydraulischer Aktuator sein, zum Beispiel eine geregelte Winde.
• Unter Basierung auf die anliegende Zeichnung werden nun mehrere Beispiele von Anwendungen des Erfindungsgegenstandes erläutert.
• In der Zeichnung ist die Fig. 1 ein schematischer, von oben her gesehener Grundriss einer Drehmaschine, die mit einer Einrichtung zum Steuern gemäss der Erfindung ausgerüstet ist,
• die Fig. 2 ist eine Hilfsgrafik für die Ausarbeitung einer Schritt-Tabelle, welche die Bearbeitung eines Werkstücks mit dem oben rechts in der Fig. 2 dargestellten Profil erlaubt,
• die Fig. 3 zeigt in schematischer Weise die in der Schritt-Tabelle enthaltenen Daten, welch erstere das das Profil des Werkstücks nach Fig. 2 formende Programm steuert,
• die Fig. 4 ist ein Teil eines vereinfachten Flussdiagrammes, das die Steuerung eines Drehwerkzeuges während der Bearbeitung des Werkstücks nach Fig. 2 veranschaulicht,
• die Fig. 5 ist eine Detailzeichnung, welche in stark vereinfachter Weise die wirkliche Form des bearbeiteten Werkstücks nach dem Schema gemäss Fig. 2 zeigt, und
• die Fig. 6 und 7 sind analoge Grafiken wie die Fig. 2 und 3, die sich jedoch auf eine Ausführungsvariante der Schritt-Tabelle beziehen.
• Die allgemeine Konstruktion der mit der zu beschreibenden Einrichtung ausgerüsteten Bearbeitungsmaschine weist keine speziellen Besonderheiten auf. Die verschiedenen Achsen werden durch Inkremental-Motoren oder Motoren mit inkrementaler Funktionsweise angetrieben.
• Die Einrichtung zum Steuern umfasst eine Software. Die Bearbeitung eines Werkstücks umfasst die Erstellung eines Programmes, dessen wesentliches Element eine Schritt-Tabelle ist. Ausgehend von einem vorgegebenen Profil des Werkstücks P werden die Verstellungen der Achsen X und Y mit sich folgenden Schritten aufgezeichnet, und werden die kumulierten Zeitintervalle zum Erreichen der gewollten Verstellungen in Funktion der Kennwerte der Maschine und des Werkstücks in einen Speicher gegeben, dies in Form einer Tabelle, die die Verstellungen Δtxi und die Verstellungen Δtyi enthält. Die Einlesungen der auszuführenden Schritte in Funktion eines geeigneten Zeitsignalgenerators bewirken die sich folgende Aussendung der Impulse, welche bewirken, dass die Achsen X und Y ihre sich folgenden Schritte ausführen.
• Man erkennt in der Fig. 1 auf einer Grundplatte 1 ein Gehäuse 2, welches einen Spindelstock 3 abstützt, dessen Spindel mit einer Spannzange 4 ausgerüstet ist. Eine zu bearbeitende Stange 5 erstreckt sich über den Spindelstock 3 hinaus vorstehend und eine Hülse 6 durchquerend, so dass ihr Ende einem mit einem Gleitschlitten 8 fest verbundenen Drehwerkzeug 7 gegenübersteht. Ein Spindel-Motor 9 versetzt die Zange 4 in Drehung. Ein Spindelstock-Motor 10 gewährleistet die Verstellungen des Spindelstockes 3 nach vorne und nach hinten. Die Öffnungs- und Verschlusssteuerungen für die Zange 4 sind nicht dargestellt. Ein Motor 11 verstellt den Gleitschlitten 8 auf einer Gleitführung 12, so dass die Stellung des Werkzeuges in radialer Richtung in Bezug zur Drehachse der Stange 5 gesteuert wird. Die Bearbeitung eines wiederholbaren Profils an identischen Werkstücken, die nacheinander aus der Stange 5 geformt. werden, bedingt ein Arbeiten in den Achsen X und Y, wobei die X- Achse durch den Motor 10 und die Y-Achse durch den Motor 11 konkretisiert wird. Die Drehgeschwindigkeit der Spindel wird durch den Motor 9 gesteuert, welcher hier unabhängig von der beschriebenen Steuereinrichtung ist. Man wird jedoch weiter unten sehen, dass in bestimmten Fällen der Motor für den Spindelantrieb ebenfalls als eine Achse betrachtet werden kann.
• Die Grafik der Fig. 2 erlaubt es, zu erklären, wie man eine Schritt-Tabelle erstellt, die geeignet ist, in einer elektronischen Steuereinrichtung 13 des Bearbeitungszentrums eingebaut zu werden. Das Profil eines Werkstücks P, das man zu bearbeiten wünscht, ist schematisch im rechten oberen Quadrant der Grafik dargestellt. Die X-Achse stellt die Symmetrieachse der Stange und die Y-Achse die radialen Abweichungen des Werkzeugs im Verhältnis zur X- Achse dar. Die auszuführenden Arbeitsgänge werden in Werkzeugbewegungen zerlegt, welche ihrerseits in Schritte von vorgegebener Länge quantisiert werden, die in Funktion der durch das Material auferlegten Erfordernisse und einer Abschätzung der sinnvollsten Bewegungen gewählt werden. In dieser Grafik sind sowohl die Achse, die vom Zentrum ausgeht und sich horizontal nach links ausdehnt, wie auch diejenige, die vom Zentrum ausgeht und sich vertikal nach unten ausdehnt, Zeitachsen. Die Verstellungen des Werkzeuges in radialer Richtung sind auf der Y-Achse eingetragen, während die Verstellungen des Spindelstocks auf der X-Achse eingetragen werden. Der Ursprungspunkt der Bearbeitung ist der mit t = 0 bezeichnete Punkt Weiter unten wird auf die Ermittlung dieser Ursprungsposition bei der Bearbeitung jedes Werkstücks zurückgekommen. Ausgehend von diesem Punkt t = 0 wird die im rechten oberen Quadranten der Grafik dargestellte Bearbeitungsbahn des Werkzeuges in Segmente zerlegt. Der rechte untere Quadrant zeigt die sich folgenden Verstellungen des Spindelstockes in axialer Richtung und in Funktion der Zeit, und der linke obere Quadrant die sich folgenden Verstellungen des Werkzeuges in Funktion der Zeit. Diese Verstellungen werden in Funktion von sich folgenden und variablen Zeitintervallen, die mit Δt bezeichnet sind, in feste Schritte zerlegt. Die Δtxi sind eine Folge von Zeitintervallen, wobei an jedem ihrer Enden der Spindelstock eine Verstellung um einen Schritt ausgeführt haben muss, das heisst, dass sein Motor einen Befehl für das Ausführen eines Inkrementes erhalten haben muss. Man erkennt, dass zwischen dem Zeitpunkt t = 0 und dem Zeitpunkt t = 2 die X-Achse ein Inkrement nach jedem Zeitintervall ausgeführt haben muss, während zwischen dem Zeitpunkt t = 2 und dem Zeitpunkt t = 8 der Spindelstock ein Inkrement pro zwei sich folgende Zeitintervalle ausführen muss. Zwischen dem Zeitpunkt t = 8 und dem Zeitpunkt t = 11 führt der Spindelstock keine Verstellung aus, während in den Zeitintervallen, die dem Zeitpunkt t = 11 folgen und bis zum Zeitpunkt t = 15 der Spindelstock bei jedem Intervall Δtx ein Inkrement ausführt.
• Was die Verstellung des Werkzeuges betrifft, das heisst der Y-Achse, findet hier eine analoge Zerlegung statt. Ausgehend von der Stellung des Werkzeuges zum Zeitpunkt t = 0 werden die Folge der Zeitintervalle auf der zeug-Motors in der Ordinate eingetragen, so dass die Linie im linken oberen Quadranten zwischen dem Zeitpunkt t = 0 und dem Zeitpunkt t = 15 erhalten wird.
• Die Summe der Zeitintervalle ist für die Y-Achse (Δty) und für die X-Achse (Δtx) die gleiche (in diesem besonderen Fall ist sie gleich 15, selbstverständlich ist dies aber ein theoretisches Beispiel). Dagegen ist die Verteilung der Inkremental-Befehle in Funktion des Zeitablaufes auf jeder der Achsen verschieden.
• Die Schritt-Tabelle im eigentlichen Sirin ist in der Fig. 3 dargestellt. Jede der Kolonnen Δtxi und Δtyi stellt die Anzahl der Zeitintervalle dar, nach welchen die entsprechende Achse eine Verstellung um ein Inkrement ausgeführt haben muss. Diese Tabelle erlaubt ein derartiges Programmieren der Steuereinrichtung, dass eine Reihe sich folgender Werkstücke aus der Stange 5 (Fig. 1) heraus bearbeitet werden kann.
• Man bemerkt im Rahmen der Fig. 3 auch noch, dass in bestimmten Fällen eine Richtungsumkehr der Werkzeug- Verstellung notwendig werden kann. In diesem Fall enthält die Schritt-Tabelle für eine bestimmte Position in der Folge der Zeitintervalle Δtyi eine Instruktion mit einem nichtüblichen Befehl (zum Beispiel Δt = O), wobei dieser Befehl als eine Richtungsumkehr für die Verstellung der Y- Achse interpretiert wird.
• Das eigentliche Programm kann auf einfache Weise auf der Grundlage der Eintragungen in der Schritt-Tabelle ausgearbeitet werden. Es handelt sich um ein wiederholbares Programm, welches unabhängig voneinander die X-Achse und die Y-Achse betätigt. Der erste Vorgang besteht aus der Ermittlung der Ursprungsposition, wobei dies ein bekannter Vorgang ist, auf welchen nicht näher eingetreten werden muss. Sobald die Ursprungsposition ermittelt ist, werden die Einlese-Sequenzen der Δtxi und der Δtyi begonnen.
• Die Steuereinrichtung umfasst einen Zeitsignalgenerator, welcher die Dauer der Δti bestimmt. Die in diesen Tabellen enthaltenen numerischen Daten geben jedesmal die Anzahl Δt an, welche abgezählt werden müssen, bevor ein Impuls zum Motor der entsprechenden Achse gesandt wird, um ihn um ein Inkrement zu verstellen. Die Flussdiagramme der Fig. 4 geben die Vorgänge an, die bei jeder Einlese- Sequenz ausgeführt werden. Jede Sequenz berücksichtigt die Verzögerung, welche Δtxi oder Δtyi entspricht, und die Ausgabe des folgenden Impulses erfolgt zum passenden Zeitpunkt. Das tatsächliche Profil des bearbeiteten Werkstückes ist ein Profil mit einem Verlauf, wie er in der Fig. 5 dargestellt wird. Bei der Ausarbeitung des Programmes wird man die Δt und die Inkremente so wählen, dass die Dynamik des Systems im Hinblick auf den zu fabrizierenden Werkstück-Typ beachtet wird.
• Die Grafik der Fig. 6 erläutert eine Variante der Erstellung der Schritt-Tabelle, die geeignet ist, in der elektronischen Steuereinrichtung 13 der Bearbeitungsmaschine eingebaut zu werden. Das Profil eines Werkstücks P, das man zu bearbeiten wünscht, und die sich folgenden Verstellungen des Werkzeuges und des Spindelstocks sind in analoger Weise wie in der Fig. 2 dargestellt. Jedoch werden die Verstellungen in Anzahl Schritte, in Funktion sich folgender fester, mit Δt bezeichneter Zeitintervalle, zerlegt. Die ΔXi und ΔYi sind Folgen von Verstellungen. Am Ende jedes Intervalles Δt muss der Spindelstock eine vorgeschriebene Verstellung ΔX ausgeführt haben, das heisst einer vorgeschriebenen Anzahl Schritte entsprechend. So erkennt man in der Fig. 6, dass am Ende des ersten Δt die Verstellung des Spindelstockes 4 Schritte betragen muss, usw.
• Was die Verstellung des Werkzeuges betrifft, das heisst der Y-Achse, findet hier eine analoge Zerlegung statt. Ausgehend von der Stellung des Werkzeuges zum Zeitpunkt t = 0 werden die Folge der Zeitintervalle auf der t-Achse nach links eingetragen und die Inkremente des Werkzeug-Motors in der Ordinate eingetragen, so dass die Linie im linken oberen Quadranten zwischen dem Zeitpunkt t = 0 und dem Zeitpunkt t = 9 erhalten wird.
• Die Schritt-Tabelle im eigentlichen Sinn ist in der Fig. 7 dargestellt. Jede der Kolonnen ΔXi und ΔYi stellt die Anzahl der Schritte dar, welche die entsprechende Achse bei jedem Δt ausführen muss. Diese Tabelle erlaubt ein derartiges Programmieren der Steuereinrichtung, dass eine Reihe sich folgender Werkstücke aus der Stange 5 (Fig. 1) heraus bearbeitet werden kann.
• Wie im Rahmen der Fig. 3 kann in bestimmten Fällen eine Richtungsumkehr der Werkzeug-Verstellung notwendig werden. In diesem Fall enthält die Schritt-Tabelle für eine bestimmte Position in der Folge der Schritt-Intervalle ΔXi eine Instruktion mit einem nichtüblichen Befehl (zum Beispiel ΔY = 100), wobei dieser Befehl als eine Richtungsumkehr für die Verstellung der Y-Achse interpretiert wird.
• Die Steuereinrichtung umfasst einen Zeitsignalgenerator der Dauer Δt und synchronisiert die Einlesung der Schritt-Tabelle auf der X-Achse und auf der Y-Achse. Die in diesen Tabellen enthaltenen numerischen Daten geben jedesmal die Anzahl Motorschritte an, die vor dem nächsten Impuls zu überschreiten sind. Bei der Ausarbeitung wird man die Inkremente so wählen, dass die Dynamik des Systems im Hinblick auf den zu fabrizierenden Werkstück-Typ beachtet wird.
• Man weiss, dass, wenn die Motoren Schrittmotoren sind, jeder Inkremental-Befehl zwingendermassen das vom Motor abhängige bewegbare Mittel in eine vorbestimmte Position führt, so dass der Betrieb im offenen Regelkreis solange zuverlässig verläuft, als kein Schrittfehler oder kein Aussertrittfallen erfolgt. Die Erstellung des Programmes erfordert also weder einen Positionsrücklauf noch eine Interpolation. Dagegen müssen die vorgesehenen Schritte mit den Leistungen der Aktuatoren kompatibel sein.
• Man kann ein Rechenprogramm für die Schritt- Tabelle vorsehen, das geeignet ist, auf einem von der Maschine getrennten Rechner zu laufen. Bekannte Hilfs- Softwareprodukte, wie zum Beispiel die "TB-Logic"-Softwareprodukte der Anmelderin, können zur Erstellung eines Schritt-Tabellen-Programmes angepasst werden. Um die Grösse dieser Tabellen zu begrenzen, ist es möglich, auf Mittel wie die Datenkompression zurückzugreifen, was eine Preisreduktion des Informatik-Speichers erlaubt.
• Nachdem die Schritt-Tabelle auf einem externen Rechner berechnet wurde, wird sie mithilfe von Mitteln, die beliebig auswählbar sind, in einen Steuerspeicher der Maschine übertragen.
• Wie weiter oben erwähnt, ist die Erfassung des Ursprungspunktes zu Beginn jeder Operation ein wichtiges Programm-Element. Die Erfassung des Ursprungspunktes ist von der tatsächlichen Position der Werkzeug-Spitze und folglich auch von ihrem Grad des Verschleisses abhängig. Die Steuereinrichtung wird deshalb mit einem Mittel ausgerüstet, das eine Verschiebung des Ursprungspunktes erlaubt, um eine Erfassung des Ursprungspunktes zu ermöglichen, die geeignet ist, in Funktion der Eigenschaften des Werkzeuges korrigiert werden zu können. Das Mittel zur Verschiebung erlaubt zuerst die anfängliche Verschiebung des Ursprungspunktes in Funktion der theoretischen Position der Werkzeug-Spitze, bezogen auf einen Referenzpunkt auf der Achse, und alsdann gegebenenfalls eine Werkzeug-Korrektur, welche die Ursprungsposition modifiziert, dies in Funktion einer möglichen Variation der Form des Werkzeuges im Vergleich zu seiner theoretischen Form.
• Die anfängliche Verschiebung des Ursprungspunktes muss in das Programm integriert werden, das die Schritt- Tabelle berechnet, während die Werkzeug-Korrekturen über die Verschiebung des Ursprungspunktes vorgenommen werden, entweder bei jeder Einlesung der Tabelle in einein Gebiet ohne vorgesehene Bewegung, das für eine Verstellung mit begrenzter Amplitude reserviert ist, oder ausserhalb der Einlesung der Tabelle.
• Wenn die Bearbeitung eines Werkstücks eine Koordination zwischen der Drehung der Spindel und der Werkzeug-Position erfordert, zum Beispiel, wenn es sich um Gewindeschneiden eines Werkstücks, oder um das Drehen einer vieleckigen Form an der Stange, oder um die Verwendung der Spindel in der C-Achse handelt, muss der Antriebsmotor 9 der Spindel nach der Art einer Achse, die im Programm enthalten ist, funktionieren. In diesem Fall kann die Schritt- Tabelle eine Informationsfolge enthalten, die sich auf die Steuerung der Spindelachse bezieht. Es ist jedoch angesichts der starken Beanspruchung dieses Motors auch möglich, die Einlesegeschwindigkeit der Schritt-Tabelle, das heisst die Dauer der Intervalle Δt selbst, an die Drehgeschwindigkeit der Spindel anzupassen. In diesem Fall sind die Intervalle Δt nicht mehr direkt durch die Zeitsignale kalibriert, sondern von der momentanen Geschwindigkeit der Spindel abhängig.
• Die Frequenz f = 1/Δt der Zeitsignale kann in einem Bereich von +fo bis -fo gewählt werden. Eine Frequenz f = +fo entspricht der maximalen Geschwindigkeit, eine Frequenz Null entspricht dem Stillstand, und eine negative Frequenz setzt eine Einlesung der Schritt-Tabelle in umgekehrter Richtung voraus.
• Es wurde früher angegeben, dass das Risiko eines unregelmässigen Laufes von einem Aussertrittfallen eines Schrittmotors herstammen kann, falls zum Beispiel das Last- Drehmoment grösser als das maximale Motor-Drehmoment wird. Da das System als offener Regelkreis betrieben wird, existiert in diesem Fall keine Rückkopplung auf den Ablauf des Programmes.
• Die Steuereinrichtung umfasst jedoch für jeden Aktuator, oder für jeden Motor, der eine Achse antreibt, ein Mittel zur Überwachung, das in der Lage ist, einen anormalen Betrieb zu erkennen und einen Alarm zu erzeugen, welcher den Programmablauf anhält. Das Mittel zur Überwachung kann aus einem Verschiebedetektor für das bewegbare Element bestehen, das mit der Achse oder mit der Drehung des Motors verknüpft ist. In diesem Fall sieht man einen zusätzlichen Fühler und ein Alarmsystem vor. Man kann auch den elektrischen Teil der Aktuatoren mit Schrittverlust- Detektorsystemen ausrüsten und den Alarm dann einwirken lassen, wenn der Impulsablauf offensichtlich derart erfolgt, dass die mechanische Verstellung, welche durch diesen Impuls erzeugt werden sollte, nicht stattfand. In diesem Fall sind Fühler, die auf Verschiebungen von mechanischen Materialelementen reagieren, nicht mehr notwendig. Die Überwachung erfolgt ausschliesslich durch elektronische Mittel.
• Es wurde weiter oben das Beispiel von Aktuatoren, die durch Schrittmotoren gebildet werden, beschrieben. Es ist jedoch angebracht, zu bemerken, dass ein identisches Ergebnis zum Beispiel mit einem Gleichstrom-Motor erhalten werden kann, unter der Bedingung, dass dieser mit einem Regelsystem ausgerüstet ist, welches während der Aufnahme eines Impulses zwingendermassen eine vorgegebene Verstellung der Amplitude dieses Motors bewirkt. Man muss sich bewusst sein, dass diese Art und Weise des Vorgehens nicht nur die Verwendung von Schrittmotoren erlaubt, sondern auch von Aktuatoren, zum Beispiel des hydraulischen Typs und mit Positionsregelung. Der Impuls, welcher dieser Aktuator erhält, entspricht dann einer neuen Positions-Anweisung.

Claims (19)

1. Verfahren zum Steuern von programmierbaren Verstellungen, die durch eine Mehrzahl von Antriebsmitteln (10, 11) im Inkrementalbetrieb ausgeführt werden, die ein oder mehrere bewegbare Mittel einer Werkzeugmaschine antreiben, so dass eine Bearbeitung einem Werkstückes, das in einem Werkstückhalter dieser Maschine befestigt ist, ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerprogramm die numerischen gespeicherten Daten einer Schritttabelle verwendet, um jedem Antriebsmittel eine Folge von inkrementalen Verstellbefehlen (Δtxi, Δtyi) zuzuteilen, die sich in Funktion einer von der Zeit abhängigen Variablen folgen, wobei die Befehlsfolge in der Schritttabelle eingeschlossen ist, und dass die genannte Schritttabelle aufgrund der Resultate einer Berechnung errichtet ist, die eine optimale Bearbeitungsbahn in Funktion der Zeit definiert, und die er laubt, ein gegebenes Profil mit einem gegebenen Material unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Werkzeugmaschine zu erhalten.

2. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gegebenen Zahlen der genannten Schritttabelle für jede Verstellung eine variable Anzahl von Inkrementen oder Schritten, die während einer Anzahl von festen Zeiteinheiten auszuführen sind, angeben.

3. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verstellbefehl der Folge in Form einer variablen Anzahl von Inkrementen gegeben wird, welche während eines festen, gegebenen Zeitintervalls, welches einer Anzahl von festen Zeiteinheiten entspricht, auszuführen sind, wobei die variable Anzahl von Inkrementen in der genannten Schritttabelle errichtet ist.

4. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegebenen Zahlen der genannten Schritttabelle für jede Verstellung die Anzahl Zeiteinheiten angeben, nach welchen die entsprechende Achse eine Verstellung mit einer festen Anzahl von Inkrementen ausführen soll.

5. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verstellbefehl der Folge in Form einer festen gegebenen Zahl von Inkrementen gegeben wird, welche während eines variablen Zeitintervalls auszuführen sind, wobei die Dauer der genannten Zeitintervalle in der genannten Schritttabelle in Funktion einer variablen Zahl von Zeiteinheiten festgelegt ist.

6. Verfahren zum Steuern nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Zeiteinheit Impulsen entspricht, die durch einen Zeitsignalgenerator emittiert werden.

7. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitsignalgenerator die Zeitintervalle von fixer Dauer festlegt.

8. Verfahren zum Steuern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitsignalgenerator die Zeitintervalle in Funktion von einer Rotationsgeschwindigkeit oder Verstellgeschwindigkeit festlegt, die auf einer der Achsen beobachtet werden.

9. Einrichtung zum Steuern einer oder mehrerer Achsen in einer Werkzeugmaschine, welche auf jeder Achse ein inkremental funktionierendes Antriebsmittel (10, 11) und für die Gesamtheit der Achsen (x, y) einen Speicher für gegebene Zahlengrössen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern auch einen Zeitsignalgenerator und ein Steuerprogramm umfasst, und dass das genannte Steuerprogramm mittels der gegebenen Zahlengrössen, die in der Schritttabelle enthalten sind, wie im Anspruch 1 definiert ist, an jedes Antriebsmittel eine Reihe von Anweisungen zur Verstellung in Form von Inkrementalbefehlen (ΔXi,ΔYi) zuweist, übermittelt in Zeitintervallen, die durch den Zeitsignalgenerator gebildet sind.

10. Einrichtung zum Steuern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritttabelle für jede Achse, im Vergleich zu einer Folge von Zeitintervallen, eine Folge von Schrittbefehlen umfasst, wobei jeder Befehl in einem Zeitintervall der genannten Folge von Zeitintervallen zugeordnet ist, wodurch dem Steuerprogramm erlaubt wird, die den Achsen zugeteilten Antriebsmittel die Ausführung einer variablen Anzahl von ganzen Schritten zu übertragen, wobei diese Anzahl Schritte gleich null, eins, oder irgend eine ganze Zahl grösser als eins sein kann.

11. Einrichtung zum Steuern nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritttabelle so ausgebildet ist, dass jede gegebene Grösse unter anderem für jede Achse einen Ausführungszeitpunkt der genannten Schrittanzahl bestimmt.

12. Einrichtung zum Steuern nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritttabelle so ausgebildet ist, dass mindestens eines der genannten vorbestimmten Zeitintervalle eine Anweisung zur Richtungsumkehr auf mindestens eine der Achsen bewirkt, wobei dieses Zeitintervall keine andere Anweisung bewirkt.

13. Einrichtung zum Steuern nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Zeitsignalgenerator die genannten Zeitintervalle bestimmt, sie zählt, und die Ausführung dieser Anweisungen mit diesen letzteren synchronisiert.

14. Einrichtung zum Steuern nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitsignalgenerator die Zeitintervalle mit einer festen Dauer bestimmt.

15. Einrichtung zum Steuern nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitsignalgenerator die Zeitintervalle in Funktion einer Rotationsgeschwindigkeit oder einer Verstellgeschwindigkett einer Achse bestimmt.

16. Einrichtung zum Steuern nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerprogramm Mittel, mit welchen wiederholbar auf jeder Achse die Ursprungsposition ermittelbar ist, wobei jeder Ermittlung ein Schrittausführungsbefehl nachfolgt, und im weiteren Mittel zur Verschiebung der Ursprungsposition enthält.

17. Einrichtung zum Steuern nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Ueberwachung von einer abnormalen Ausführung des Programmes und Mittel zur Steuerung vorgesehen sind, mit welchen der Ablauf des Programms bei der Entdeckung eines abnormalen Ablaufs gestoppt werden kann.

18. Einrichtung zur Steuerung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ueberwachung für mindestens ein Antriebsmittel einer Achse einen Schrittverlust-Detektor aufweisen, der mit diesem Motor verbunden ist.

19. Einrichtung zur Steuerung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ueberwachung für mindestens eine Achse einen Verschiebedetektor für ein mit dieser Achse verbundenes, bewegbares Element aufweisen.