DE9206933U1 - Einrichtung zur numerischen Steuerung, insbesondere einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Einrichtung zur numerischen Steuerung, insbesondere einer Werkzeugmaschine

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DE9206933U1
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4103—Digital interpolation
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description

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Siemens Aktiengesellschaft
Einrichtung zur numerischen Steuerung, insbesondere einer Werkzeugmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur numerischen Steuerung, insbesondere einer Werkzeugmaschine, wobei eine Zeigerparametrierung für Tabelleninterpolation zur numerischen Bahnsteuerung vorgesehen ist.
Die Bearbeitung von Konturen, die nicht durch geometrische Elemente wie Kreis oder Gerade eindeutig zu beschreiben sind, stellt immer schon ein gewisses Problem in der Technik der numerisch gesteuerten Maschinen dar. Im Regelfall werden beliebige Konturen durch möglichst kurze Geradenstücke bzw. Kreisabschnitte angenähert.
Die erreichbare Genauigkeit und Bearbeitungsgeschwindigkeit sind durch die Interpolationstaktzeit und die Blockzykluszeit der numerischen Steuerung sowie die einstellbare Kreisverstärkung im Lageregelkreis begrenzt. Zur Abhilfe wurden Steuerungsfunktionen entwickelt, die eine Art elektronisches Kopieren auf Lagerreglerebene möglich machen. Die zu "kopierende" Figur wird in Form einer Tabelle fest im Speicherbereich der numerischen Steuerung abgelegt. Das Laden und die Berechnung der Tabellen wird entweder über eine Teileprogramm der numerischen Steuerung oder direkt über eine V2A-Schnittstelle von einem externen Rechner oder einem busgekoppelten Rechner der Steuerung vorgenommen.
Der Aufbau der Tabelle ist zumeist so, daß der Position einer Basisachse eine feste Sollposition einer Folgeachse zugeordnet wird. Aufgrund des minimalen Rechenaufwandes
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ist damit eine schnellere Bearbeitung von z.B. Unrundkonturen wie Nockenwellen, Exzentern und Polygonprofilen möglich.
Die Bearbeitung einer komplexen geometrischen Figur ist mit dieser Art der Tabelleninterpolation entweder überhaupt nicht oder nur bedingt möglich, da hier z.B. dem gleichen Wert der Basisachse mehrere der Folgeachse zugeordnet sein können. Die Auswertung, welche dieser Punkte gerade seine Gültigkeit hat, kann aber nicht Gegenstand einer schnellen Tabelleninterpolation sein. Ein Beispiel für eine derartige Möglichkeit, ist z.B. das Abarbeiten eines Vollkreises. Hier sind jedem Wert der X-Basisachse zwei Y-Werte der Folgeachse zugeordnet.
Die zweite Schwierigkeit besteht darin, eine entsprechende Geschwindigkeitsführung für die Basisachse vorzunehmen. Wenn man davon ausgeht, daß die Basisachse vom Interpolator mit konstanter Geschwindigkeit geführt wird, ist es sehr wahrscheinlich, daß z.B. an Umkehrpunkten dieser Basisachse Geschwindigkeitsgrenzen der anderen Achse erreicht werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf der einen Seite die Vorteile der Tabelleninterpolation nutzen zu können, andererseits aber auch relativ einfach komplexe Konturen bearbeiten zu können.
Dies gelingt mit einer zeigerparametrierten Tabelleninterpolation zur numerischen Bahnsteuerung bei Werkzeugmaschinen, bei der ausgewählte vorberechnete Punkte der zu fahrenden Werkstückkontur in achsspezifischen Positionswerten in einem Speicher als Tabelle abgespeichert sind, jeder zusammengehörigen Menge von Positionswerten ein eindimensio-35
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naler achsenunabhängiger Zeigerwert zugeordnet ist und die zu fahrende Bahn und Bahngeschwindigkeit durch die vorgegebene Zeigerwertfolge und deren Änderungsgeschwindigkeit gegeben ist.
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Zur Paramentierung einer ansonsten mehrdeutigen Kontur einem Basiswert sind, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet, zwei Halbwerte zugeordnet - wird also eine fiktive Leitgröße, ein Zeiger, eingeführt. Wenn man weiterhin das Beispiel des Kreises betrachtet (Figur 1) enthält die erforderliche Tabelle nun die vorgerechneten Werte für die Achse 1 (X) und die Achse 2 (Y), wobei ein Wertepaar X, Y einen bestimmten Punkt am Kreis K beschreibt und damit einer Zeigerposition zugeordnet ist. Hierbei sei bemerkt, daß der Zeiger Zl ... bis ZN keiner reellen Achse der Maschine entspricht und somit nicht zur Geometrie des Kreises beiträgt. Der Zeiger deutet, wie der Name schon sagt, nur auf den momentanen Bearbeitungsort (X, Y) in der Tabelle.
Die Anzahl der Tabellenspalten kann so erweitert werden, daß auch n-dimensionale Bearbeitungen möglich sind. Die Programmierung des Zeigers Z und damit der Anstoß der Bearbeitung, folgt im Teileprogramm der numerischen Steuerung wie bei einer realen Achse durch Angabe der Zielposition und der Zeigergeschwindigkeit, d.h. der.Geschwindigkeit der Zeigerwechsel. Hierbei ist es auch möglich, den Zeiger mit realen Achsen der Maschine im Interpalationstakt interpolieren zu lassen. Die durch die Tabelleninterpolation selbst bewegten Achsen sind hiervon nicht ausgenommen.
Wird über den Interpolator 1 eine neue Zeigerzielposition 35
Z an den Lageregler 2 gemeldet (Figur 2), so sucht dieser
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nach Aufteilung des Zeigerweges auf die nachfolgenden Lagereglertakte die entsprechende Tabellenposition &Zgr;&khgr; aus und verfährt die Achsen gemäß den vorgerechneten Werten der Tabelle. Ergibt sich hierbei eine Zeigerposition zwischen zwei Tabellenplätzen, so wird zwischen den benachbarten Punkten linear interpoliert.
Die Kontur kann beliebig fein vorgegeben werden, da die Satzwechselzeit wie die Interpolationszeit auf einen Lageregeltakt reduziert sind.
Durch Programmierung der entsprechenden Anfangs- und Endpositionen kann der Zeiger vorwärts oder rückwärts bewegt werden, das bedeutet, daß auch die Kontur in beiden Richtungen abgearbeitet werden kann.
Da der radiale Sehnenfehler, z.B. bei der Kreisinterpolation u.a., auch von der Interpolationstaktzeit abhängt, wird durch die Reduzierung auch dieser Fehler verkleinert.
Durch die konstante Satzwechselzeit an einem Lageregeltakt kann auch die Bahngeschwindigkeit erhöht werden; bei gleichem zulässigen Konturfehler der Kreisinterpolation über den Standardinterpolator.
Etliche Versuche haben gezeigt, daß bei gleichem radialen Konturfehler bei der Kreisinterpolation die doppelte Bearbeitungsgeschwindigkeit realisiert werden kann.
Die für die Kreisinterpolation typischen Geschwindigkeitsverläufe Sinus und Kosinus ergeben sich automatisch aus den in der Tabelle abgelegten Geometriedaten, wenn der Zeiger Z mit einer konstanten Geschwindigkeit am Umfang des Kreises entlanggeführt wird, d.h., wenn die Zeigerabstände als Tabellenbasis konstant sind.
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Es gibt allerdings auch Anwendungen, wo man eine konstante Konturgeschwindigkeit nur dann erreicht, wenn die Bahngeschwindigkeit der Achse mit einem Geschwindigkeitsprofil beaufschlagt wird. Dies gilt vor allem für Konturen, die auf Polarkoordinatenmaschinen erstellt werden sollen. Dies ist z.B. bei der Nockenwellen- und Spiralkompressorbearbeitung der Fall.
Für diese Anwendungsfälle besteht nun die Möglichkeit, über den Zeigerabstand in der Tabelle die Geschwindigkeit der Achsen zusätzlich zu beeinflussen, wenn der Geschwindigkeitsverlauf vorgegeben ist.
Eine generelle Veränderung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ist auch bei der zeigerparametrierten Tabelleninterpolation mit Hilfe des programmierten Vorschubwertes oder auch des Overright-Schalters über den Standardinterpolator möglich.
Die Vorteile der Geschwindigkeitsführung über den Tabelleninterpolator sind vor allem die feinstufige Geschwindigkeitsvorgabe im Lagerreglertakt und die höhen maximalen Achsgeschwindigkeiten, die nicht mehr vom Interpolationsteil begrenzt sind.
Die Erfindung ist also durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
Die vorgerechneten Geometriepunkte einer ein- oder mehrdimensionalen Kontur werden als Achsposition tabellenförmig in der numerischen Steuerung abgelegt.
Mit Hilfe eines fiktiven Zeigers wird die Tabelle parametriert.
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Die Tabelle bezieht sich auf einen festen Standpunkt an der Kontur.
Über die Programmierung des Zeigers wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Bearbeitungsrichtung festgelegt.
Die Bearbeitungsgeschwindigkeit kann über Zeigerabstände modifiziert werden.
Der fiktive Zeiger kann mit allen Achsen der numerischen Steuerung interpolieren.
Der Interpolationstakt und die Satzwechselzeit können gleich dem Lageregeltakt sein. 15

Claims (1)

  1. 92 G 3 2 7 5 OE
    Schutzanspruch
    Einrichtung zur numerischen Steuerung, insbesondere einer Werkzeugmaschine, wobei eine Zeigerparametrierung für Tabelleninterpolation zur numerischen Bahnsteuerung vorgesehen ist, bei der ausgewählte vorberechnete Punkte der zu fahrenden Werkstückkontur (K) in achsspezifischen Positionswerten (X, Y) in einem Speicher als Tabelle abgespeichert sind, jeder zusammengehörigen Menge von Positionswerten (X, Y) ein eindimensionaler achsunabhängiger Zeigerwert (Z) zugeordnet ist und die zu fahrende Bahn (K) und Bahngeschwindigkeit durch die vorgegebene Zeigerwertfolge (Z) und deren Änderungsgeschwindigkeitgegeben ist.
DE9206933U 1992-05-21 1992-05-21 Einrichtung zur numerischen Steuerung, insbesondere einer Werkzeugmaschine Expired - Lifetime DE9206933U1 (de)

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DE9206933U1 true DE9206933U1 (de) 1992-07-16

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DE (1) DE9206933U1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0643343A1 (de) * 1993-09-14 1995-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur numerischen Bahnsteuerung von mehrachsigen Maschinen
EP0751447A1 (de) 1995-06-26 1997-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Numerisches Steuerverfahren

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0643343A1 (de) * 1993-09-14 1995-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur numerischen Bahnsteuerung von mehrachsigen Maschinen
EP0751447A1 (de) 1995-06-26 1997-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Numerisches Steuerverfahren
US5930142A (en) * 1995-06-26 1999-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Numerical control system with hierarchical interpolation functions

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