DE4011591C2 - Apparat zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Lern-Betriebsart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Apparat zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Lern-Betriebsart.

Bearbeitungsprogramme werden in Apparaten zur numerischen Steuerung (NC) verwendet, und sie werden durch besondere Programmierer hergestellt. Bearbeitungsprogramme sind auch als "NC-Programme" bekannt, und sie sind aus mehreren Blöcken von NC-Programmiercodes zusammengesetzt. Diese Bearbeitungsprogramme werden in einen NC-Apparat durch Eingabevorrichtungen, wie einen Papierstreifenleser oder eine Antriebseinheit mit flexibler Platte, eingegeben, und sie werden im Bearbeitungsprozeß eines Werkstückes verwendet.

Auch für spezielle Programmierer ist es schwierig, solche Bearbeitungsprogramme zu erzeugen, weil sie besondere Kenntnisse des Materials des Werkstückes, der Bedingungen des Bearbeitungsprozesses und der Codes anderer Programme von Werkzeugmaschinen usw. erfordern.

Die Codes eines normalen Bearbeitungsprogramms sind dort nicht definiert, wo ein Werkstück eine frei gekrümmte Oberfläche aufweist, weil solche Codes typischerweise eine lineare Interpolation und eine Zirkular-Interpolation definieren. In einem solchen Fall wird ein NC-Apparat mit einer Lern-Funktion verwendet. Diese Art eines NC-Apparates wird allgemein durch eine Bedienungsperson betätigt, die eine Werkzeugmaschine in einer Fabrik betätigt.

Die Bedienungsperson betätigt den NC-Apparat mit einer Lern-Betriebsart in der manuellen Betriebsart, und es wird ein Bearbeitungsprogramm von der Bedienungsperson erzeugt (TEACH IN). Das resultierende Bearbeitungsprogramm wird dann für die Bearbeitung des nächsten Werkstückes in einer Play-Back-Betriebsart verwendet.

Wenn aber ein solcher NC-Apparat verwendet wird, muß die Bedienungsperson die Maschine betreiben, um alle Blöcke des Bearbeitungsprogramms zu erzeugen, so daß die Belastung der Bedienungsperson vergrößert wird, wobei es viel mehr Zeit erfordert, um das Bearbeitungsprogramm zu erzeugen.

Wenn ein NC-Apparat verwendet wird, der keine Lern-Funktion aufweist, muß die Bedienungsperson auf ein Bearbeitungsprogramm warten, das von einem Programmierer geändert werden muß, wenn Änderungen erforderlich sind, so daß die Wartezeit viel länger wird. Im allgemeinen besitzt der Programmierer nicht genügend Information bezüglich der Bearbeitungsbedingungen und bezüglich eines Know-how (Kenntnis und Erfahrung), die für die Bearbeitung an der Bearbeitungsstelle erforderlich sind, beispielsweise, welches Werkzeug im Bearbeitungsprozeß verwendet werden sollte, das Material des Werkstückes und die wirkliche Form des Werkstückes.

Wenn ein Werkstück eine frei gekrümmte Oberfläche hat, definiert der Programmierer nicht die Codes des Bearbeitungsprogrammes und die oben beschriebenen Bearbeitungsbedingungen, die zur Erzeugung einer solchen gekrümmten Oberfläche erforderlich sind. Somit muß die Bedienungsperson in einer manuellen Betriebsart oder einer manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart (MDI-Betriebsart) arbeiten und solche Bearbeitungsbedingungen in die Maschine eingeben. Bei der Bearbeitung eines Werkstückes muß die Bedienungsperson in der manuellen Betriebsart oder der manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart arbeiten, um eine solche frei gekrümmte Oberfläche zu erzeugen. Es ist schwierig, in manueller Operation und mit einer manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart eine solche frei gekrümmte Oberfläche zu erzeugen. Bei mehreren Werkstücken muß die Bedienungsperson diese schwierige Operation bei jedem Werkstück wiederholen.

Ein typischer bekannter NC-Apparat mit einer Lern-Betriebsart führt die Lern-Funktion nur in der manuellen Betriebsart aus, und es besteht kein definiertes Verhältnis zwischen der normalen automatischen Betriebsart, der manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart und der manuellen Betriebsart.

Unter diesen Umständen ist es erforderlich, einen NC-Apparat zu schaffen, der eine Lern-Funktion besitzt, die eine Beziehung zwischen einer normalen automatischen Betriebsart und der manuellen Betriebsart oder der manuellen Daten-Eingabe-Betriebsart aufweist, um es der Bedienungsperson zu ermöglichen, zusätzliche Bearbeitungsbedingungen und Know-how dem von einem Programmierer erzeugten Bearbeitungsprogramm hinzuzufügen. Wenn ein solcher Apparat verwendet wird, kann ein Bearbeitungsprogramm schnell mit einem computergesteuerten Entwicklungssystem oder einem anderen System erzeugt werden, und es hat die Bedienungsperson die Möglichkeit, das Bearbeitungsprogramm schnell zu ändern. Danach kann die Bedienungsperson für den Bearbeitungsvorgang ein verbessertes Bearbeitungsprogramm verwenden.

Aus dem Artikel "Roboter im Lernprozeß", erschienen in der Zeitschrift "moderne fertigung", Februar 1988, Seiten 24 bis 26, ist ein Apparat zur numerischen Steuerung eines Robo­ ters mit einer Lern-Betriebsart bekannt. Als Einga­ be-Ausgabe-Vorrichtung zum Eingeben eines Bearbeitungspro­ gramms mit Steuerbefehlen zur Steuerung der Werkzeugmaschine ist ein Datenterminal vorgesehen. Das offline erstellte Bearbeitungsprogramm (textuelle Programmierung) wird durch einen Computer mittels Hilfsprogrammen gelesen und dekodiert. Beim Lernverfahren, dem Online- oder Teach-in- bzw. Play-back-Verfahren, wird der Roboter vom Programmierer durch eine Sequenz von Bewegungen z. B. über ein Handbediengerät als manuelle Betätigungs­ vorrichtung mit zumindest einer manuellen Steuereinrichtung zum Erzeugen von Daten geführt, wobei die als Haupt-Steuervorrichtung dienende Steuereinheit zum Steuern des Roboters quasi permanent Bahnpunkte abspeichert. Bei der Kombination von Offline- und online-Verfahren erfolgt eine einfache Übernahme der Ko­ ordinaten von manuell, beispielsweise über Teach-in angefah­ renen Punkten in ein bereits existierendes textuelles Pro­ gramm.

Der Artikel "Programmierung von Roboterzellen", erschienen in der "Zeitschrift für wirt­ schaftliche Fertigung und Automatisierung", 28. Oktober 1988, Seiten 21 bis 23, beschreibt ebenfalls die Teach-in-Programmierung von Roboterzellen, speziell von NC-Steuerungen, also einen Apparat zur nu­ merischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Lern-Betriebsart. Verschiedene Programmiermethoden zur Er­ stellung der Steuerungsprogramme für die Roboterzellen sind untereinander kombinierbar; insbesondere sind dies ein expli­ zit mit der blockstrukturierten Sprache BAPS formuliertes Be­ arbeitungsprogramm, das Bewegungsanweisungen für die Robo­ terzelle enthält, und ein Teilbearbeitungsprogramm, das mit Hilfe der Handführung durch ein Handführgerät erstellt wird, bei dem sowohl die gesamte gefahrene Bahn gespeichert werden kann als auch nur einzelne, auf Tastendruck ausgewählte Stützpunkte.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Apparates zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Lern-Funktion, welches es einer Bedienungsperson einer Werkzeugmaschine ermöglicht, eine Lern-Betriebsart auszuwählen und zu betreiben, um so das Bearbeitungsprogramm abzuwandeln.

Ferner soll durch die Erfindung ein neuer Apparat zur numerischen Steuerung mit einer Lern-Funktion geschaffen werden, wodurch es ermöglicht wird, die Bearbeitung mit einer automatischen Lern-Betriebsart anzuhalten, die Bearbeitung auf eine manuelle Lern-Betriebsart oder eine manuelle Daten-Eingabe-Lern-Betriebsart abzuändern und dann zur normalen Bearbeitungsoperation zurückzukehren, wodurch die Bedienungsperson ihre Erfahrung wirksam einsetzen kann, um so die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch einen Apparat zur Steuerung einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Apparat zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Lern-Betriebsart vorgesehen, der gekennzeichnet ist durch eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung zum Eingeben eines Eingabe-Bearbeitungsprogramms und zur Anzeige eines eingegebenen Bearbeitungsprogramms , durch eine Programm-Berechnungs-Vorrichtung zum Berechnen und Erzeugen eines Lern-Bearbeitungsprogramms, durch eine Kombinationsvorrichtung zum Kombinieren des eingegebenen Bearbeitungsprogramms mit dem Lern-Bearbeitungsprogramm zum Erzeugen eines resultierenden Bearbeitungsprogramms und durch eine Speichervorrichtung zum Speichern des eingegebenen Bearbeitungsprogramms, des Lern-Bearbeitungsprogramms und des resultierenden Bearbeitungsprogramms.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines NC-Apparates nach der Erfindung,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild der manuellen Operationseinheit und der Lerndaten-Erzeugungseinheit nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Ablaufplan, welcher die Bearbeitungsbetriebsart-Auswahl für den NC-Apparat nach Fig. 1 darstellt,

Fig. 4 ein Beispiel einer tabellarischen Übersicht, welche eine Bearbeitungsprogramm-Ausgabe von der Lerndaten-Erzeugungseinheit während des Betriebes mit einem Steuerhebel zeigt, der in einer manuellen Lern-Operationsposition gehalten wird,

Fig. 5 ein Beispiel einer Bearbeitungsprogramm-Ausgabe von der Lerndaten-Erzeugungseinheit während der Operation, während ein manueller Pulsgenerator sich in einem manuellen Lernbetrieb befindet,

Fig. 6 eine tabellarische Übersicht eines Beispiels einer Bearbeitungsprogramm-Ausgabe von der Lerndaten-Erzeugungseinheit während des Betriebes, bei welchem ein manueller Vorschubhebel sich in einer manuellen Lernoperations-Position befindet,

Fig. 7 eine Übersicht eines Beispiels des in dem End-Programm-Speicher gespeicherten Bearbeitungsprogramms während des Betriebes in der automatischen Lern-Betriebsart, der MDI-Betriebsart und der manuellen Lern-Betriebsart und

Fig. 8 eine tabellarische Übersicht, die ein Beispiel eines in dem End-Programm-Speicher während einer Mischoperation zwischen der manuellen Betriebsart und der MDI-Lern-Betriebsart gespeicherten Bearbeitungsprogramms zeigt.

Es wird nunmehr eine bevorzugte Ausführung der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 enthält ein NC-Apparat eine Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11, eine Rechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13, eine Haupt-Steuereinheit 15, eine Antriebseinheit 19, eine manuelle Operationseinheit 17, eine Lerndaten-Erzeugungseinheit 23, einen Lernprogrammspeicher 25, einen End-Programm-Speicher 27 und einen Eingabe-Programm-Speicher 9.

Zusätzlich sind in dem NC-Apparat Bearbeitungsprogramm-Speichereinheiten 80, 82 und Daten-Einstell- Anzeigeeinheiten 70, 72 enthalten.

Ferner ist in Fig. 1 eine Werkzeugmaschine 21 gezeigt, die durch den NC-Apparat nach der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.

In Fig. 1 werden Bearbeitungsprogramme eingegeben von einer Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 80, wie einem Papiersteifenleser oder einer Antriebseinheit mit flexibler Platte, und es werden diese Programme der Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 zugeführt.

Die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 wird ebenfalls dazu verwendet, ein Bearbeitungsprogramm einzugeben, und zwar mit dem für die Einheit 23 vorgesehenen Tastenfeld, und es wird das eingegebene Bearbeitungsprogramm auf einer Anzeigevorrichtung 70 mit einer Kathodenstrahlröhre angezeigt.

Das mit einem nicht gezeigten Tastenfeld erzeugte Bearbeitungsprogramm wird mit Hilfe der Anzeigevorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre aufbereitet und über die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 in dem Eingabe-Programmspeicher 9 gespeichert.

Die gemäß der manuellen Dateneingabe-Betriebsart (MDI) eingegebenen Daten werden auch von der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 eingegeben.

Die Hilfs-Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 72 hat auch eine Anzeigeeinrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre und einem Tastenfeld (beides ist nicht gezeigt), und sie wird als Fern-Daten-Einstell- und -Anzeigeeinrichtung für eine große Werkzeugmaschine verwendet.

Die Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 82 besitzt ebenfalls einen Streifenleser und eine Antriebseinheit mit einer flexiblen Platte (nicht gezeigt), und sie ist ferner dazu verwendet, Bearbeitungsprogramme einzugeben, die in einem Magnetband oder einer flexiblen Platte gespeichert sind.

Die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 gibt Bearbeitungsprogramme von dem Papiersteifenleser der Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 80 ein und liest diese aus. Die Daten der MDI-Betriebsart werden von der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 eingegeben und ausgelesen, und es werden die Daten dem Eingabe-Programmspeicher 9 zugeführt. Die Daten werden auch der Berechnungs-Verarbeitungseinheit 13 zugeführt.

Die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 enthält Mikroprozessoren und analysiert die auf dem Bearbeitungsprogramm von der Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 80 oder der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 23 basierenden Daten. Ferner wird auch die Operationsbetriebsart analysiert, und es werden die Code-Daten (Bearbeitungsprogramm-Steuer-Codes) der Haupt-Steuereinheit 13 zugeführt.

Die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 errechnet und erzeugt neue Bearbeitungsprogramm-Codes, wie einen Schneidwerkzeug-Weg-Code, einen Vorschubgeschwindigkeit-Code und andere Code-Daten für die Antriebseinheit 19 der Werkzeugmaschine gemäß der Operations-Betriebsart in der Lern-Betriebsart.

Die Haupt-Steuereinheit 15 enthält ferner nicht gezeigte Mikroprozessoren, und sie steuert alle Datenströme des NC-Apparates.

Ferner erzeugt die Haupt-Steuereinheit 15 Daten (Steuer-Befehlsdaten), die auf dem Bearbeitungsprogramm-Befehlscode basieren, der von der Berechnungs-Verarbeitungseinheit 13 gesendet wird, und sendet diese Daten zur Antriebseinheit 19.

Die Antriebseinheit 19 treibt die Werkzeugmaschine 21 unter der Kontrolle der Steuerbefehldaten, die von der Haupt-Steuereinheit 15 ausgegeben werden.

Die manuelle Operationseinheit 17 erzeugt manuelle Daten für die manuelle Betriebsart, wenn die Bedienungsperson die Werkzeugmaschine sowohl in der Lern-Betriebsart (Lern-Betriebsart) und der nicht Lern-Betriebsart (normale Betriebsart) betreibt.

Die von der manuellen Operationseinheit 17 eingegebenen Operationsdaten und die von der Haupt-Steuereinheit 15 eingegebenen Daten werden der Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 zugeführt.

Die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 erzeugt Daten in Form von NC-Codes (NC-Befehlsdaten) und sendet diese in der Lern-Betriebsart an den Lern-Bearbeitungsprogramm-Speicher 25.

Der End-Programm-Speicher 27 wird als eine Speichervorrichtung verwendet, in welcher das eingegebene Bearbeitungsprogramm mit einem gelernten Bearbeitungsprogramm gemischt wird und während eines tatsächlichen Bearbeitungsprozesses verwendet wird. Somit ist ein End-Bearbeitungsprogramm, das ein gelerntes Bearbeitungsprogramm enthält, und das von der Bedienungsperson während eines wirklichen Bearbeitungsprozesses verwendet wird, darin in regelmäßiger Reihenfolge gespeichert.

Die manuelle Operationseinheit 17 und die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 sind in größerem Detail in Fig. 2 gezeigt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält die manuelle Operationseinheit 17 eine Steuerhebel-Untereinheit 171, eine manuelle Pulsgenerator (MPG)-Untereinheit 173 und eine Hebelschalter-Untereinheit 175.

Die Steuerhebel-Untereinheit 171 ist mit einem Ebenen-Wahlschalter 1712 (siehe Fig. 4) und einem Vorschubgeschwindigkeits-Wahlschalter 1713 (siehe Fig. 4) und einem Steuerhebel-Schalter 1711 versehen. Sie erzeugt Vorschubsignale, durch die ein Werkzeug entlang einer gewählten Achse in einer gewählten Ebene (eine Ebene parallel zu einer der XY, YZ, ZX-Ebenen mit rechtwinkligen Koordinaten) bewegt wird, wobei die Vorschubsignale der Haupt-Steuereinheit 15 zugeführt werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die MPG-Untereinheit 173 mit einem MPG 1731, einem Stufen-Vorschubwert-Wahlschalter 1732 und einem Achsen- Wahlschalter 1733 versehen. Der Schalter 1733 erzeugt Vorschubsignale, die für eine Präzisionsschritt-Positionierung in der Einheit von 1 oder 10 oder 100 Schritten pro Impuls verwendet werden. Wenn der MPG kontinuierlich rotiert, werden kontinuierlich Vorschubsignale erzeugt, und es wird das Werkzeug oder der Tisch einer Werkzeugmaschine kontinuierlich in einer Richtung parallel zu einer gewählten Achse bewegt.

Die Hebelschalter-Untereinheit 175 ist mit einem Spindeldrehungs- Schalter 1751, einem Wahlschalter 1753a, einem Wahlschalter 1753b und einem Sprung-Vorschub-Wahlschalter 1755 versehen.

Der Spindel-Rotations-Schalter 1751 wird dazu verwendet, die Richtung der Spindeldrehung zu wählen, und es wird der Wahlschalter 1753b dazu verwendet, die Richtung der Tischbewegung zu wählen. Der Sprung-Vorschub-Wahlschalter 1755 wird verwendet, um einen schnellen Vorschub oder einen Schneidvorschub zu wählen. Die Hebelschalter- Untereinheit 175 ist ferner mit einem Spindeldrehungs-Übersteuerungs- Schalter 1757a und einem Vorschubgeschwindigkeits-Übersteuerungs­ schalter 1757b versehen. Wenn die Bedienungsperson diese Schalter betätigt, werden Signale von diesen Steuervorrichtungen zur Haupt-Steuerschaltung 15 gesendet und in diese eingegeben.

Die Lerndaten-Erzeugungsschaltung 23 wird in der Lern-Betriebsart verwendet, und sie wird dargestellt durch eine erste Unterbrechungs- Verarbeitungseinheit 231, eine zweite Unterbrechungs- Verarbeitungseinheit 233 und einen Befehlsdaten-Erzeugungsteil 235.

Signale von der Steuerhebel-Untereinheit 171 werden der ersten Unterbrechungs-Verarbeitungseinheit 231 zugeführt, und es werden die Signale von dem MPG-Teil 173 und der Hebelschalter-Untereinheit 175 der zweiten Unterbrechungs-Verarbeitungseinheit 233 zugeführt. Die NC-Befehlsdaten, die in der Befehlsdaten-Erzeugereinheit 235 erzeugt werden, werden der Lernprogramm-Speichervorrichtung 25 zugeführt.

Die Operationsbetriebsart der den NC-Apparat nach der Erfindung benutzenden Werkzeugmaschine ist in Fig. 3 gezeigt. Die Operation und der Lernvorgang nach der Erfindung werden unter Bezugnahme auf diese Figur erläutert.

Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt der NC-Apparat nach der Erfindung zwei Betriebsarten, nämlich einmal die Normal-Betriebsart und zum anderen die Lern-Betriebsart.

Die Bedienungsperson kann die Normal-Betriebsart oder die Lern-Betriebsart beim Schritt ST1 unter Verwendung der Daten- Einstell-Anzeigeeinheit 70 wählen.

In der Normal-Betriebsart wird die Lernfunktion nicht verwendet, und es wird der NC-Apparat als normaler NC-Apparat verwendet. Wie bei einem normalen Apparatetyp können drei Arten von Operationsbetriebsarten in der Normal-Betriebsart gewählt werden. Es sind dies die AUTO-Betriebsart (Schritt ST3), die MDI-Betriebsart (Schritt ST5) und die manuelle Betriebsart (Schritt ST7). Eine dieser Betriebsarten wird gewählt, und es wird dann die Werkzeugmaschine betätigt.

In der AUTO-Betriebsart wird beim Schritt ST31 das in dem Bearbeitungsprogramm-Speicher 9 oder auf dem Papiersteifen der Bearbeitungsprogramm-Aufnahmeeinheit 80 gespeicherte Bearbeitungsprogramm in die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eingegeben und wird durch die Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 dem Bearbeitungsprogramm zugeordnet. Das Bearbeitungsprogramm wird der Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 zugeführt, und es werden die resultierenden NC-Befehlsdaten der Haupt-Steuerschaltung bzw. -einheit 15 zugeführt. In der Haupt-Steuereinheit 15 werden die Steuerbefehlsdaten erzeugt, und es werden die Daten der Antriebseinheit 19 zugeführt. Die Werkzeugmaschine 21 wird unter Verwendung dieser Daten angetrieben. Das Werkstück wird dann bearbeitet (ST311).

In der MDI-Betriebsart wird das durch die Bedienungsperson unter Verwendung der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 erzeugte Bearbeitungsprogramm in die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 durch die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eingegeben (Schritt ST51), und darauf folgt der gleiche Prozeß wie in der AUTO-Betriebsart Schritt ST511).

In der manuellen Betriebsart überwacht die Bedienungsperson den Bearbeitungszustand, und sie betätigt Schalter in der manuellen Operationseinheit 17. Die Daten von jeder Untereinheit der manuellen Operationseinheit 17 (die Steuerhebel-Untereinheit 171, die MPG-Untereinheit 173 und die Hebelschalter-Untereinheit) werden in die Haupt-Steuereinheit 15 eingegeben, und es wird der Bearbeitungsprozeß ausgeführt (Schritt ST7).

Wenn die Lern-Betriebsart im Schritt ST1 in Fig. 3 gewählt wird, wählt die Bedienungsperson eine von drei Betriebsarten in den Betriebsarten- Wählschritten ST91, ST93 und ST95, und zwar unter Verwendung der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70. Diese Betriebsarten (Unter-Betriebsarten) sind die AUTO-Lern-Betriebsart (Schritt ST911), die MDI-Lern-Betriebsart (Schritt ST931) und die manuelle Lern-Betriebsart (Schritt ST951). Nach Wahl einer dieser Betriebsarten schreitet der Bearbeitungsprozeß zur Lern-Betriebsart fort (Schritte ST913, ST633 und ST953).

In der Lern-Betriebsart kann die Bedienungsperson von einer zur anderen schalten, beispielsweise von der AUTO-Lern-Betriebsart zur MDI-Lern-Betriebsart oder von der manuellen Lern-Betriebsart zur MDI-Lern-Betriebsart.

In der AUTO-Lern-Betriebsart wird das in dem Eingabe- Programmspeicher 9 gespeicherte oder in dem Papierstreifen des Papierstreifenlesers gespeicherte Bearbeitungsprogramm unter Verwendung der Daten-Einstell-Anzeigeeinheit 70 dem Bearbeitungsprogramm zugeteilt und in die Berechnungs-Verarbeitungs- Einheit 13 eingeführt. Der in der Berechnungs-Verarbeitungseinheit 13 erzeugte Bearbeitungsprogramm-Befehlscode wird in die Haupt-Steuereinheit 15 eingegeben und wird gleichzeitig in den End- Programm-Speicher 27 eingegeben und dort gespeichert.

Infolgedessen werden die Inhalte in den jeweiligen Blöcken des Bearbeitungsprogramms, die abgesetzt worden sind, in regelmäßiger Reihenfolge in dem End-Programm-Speicher 27 gespeichert. Die nach der Haupt-Steuereinheit 15 ausgeführten Verarbeitungen sind die gleichen wie in der AUTO-Betriebsart oder der Normal-Betriebsart.

In der MDI-Lern-Betriebsart erzeugt die Bedienungsperson ein Bearbeitungsprogramm unter Verwendung der Daten-Einstell- Anzeigeeinheit 70, und es wird das so hergestellte Bearbeitungsprogramm in die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13 durch die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eingegeben. Wie in der AUTO-Lern-Betriebsart werden die in der Berechnungs-Verarbeitungs- Einheit 13 erzeugten NC-Befehlsdaten der Haupt-Steuereinheit 15 zugeführt. Gleichzeitig werden die Daten dem End-Programm-Speicher 27 zugeführt und dort gespeichert.

Wenn die Bedienungsperson in der manuellen Lern-Betriebsart den Steuerhebel-Schalter 1711 verwendet, werden pro Intervalleinheit Unterbrechungs-Instruktionen in der ersten Unterbrechungseinheit 231 erzeugt, und es werden Rechteck-Koordinaten-Werte des Werkzeuges oder des Tisches und des Status der Maschine in der Befehlsdaten- Erzeugereinheit 235 gespeichert und in einen Bearbeitungsprogramm- Code übersetzt.

Wenn die MPG-Untereinheit 173 oder die Hebelschalter-Untereinheit 175 betätigt werden, wenn der Status der Werkzeugmaschine geändert wird, werden in der zweiten Unterbrechungseinheit 233 Unterbrechungs-Instruktionen erzeugt. Zu dieser Zeit werden die Koordinaten-Daten oder der Status der Werkzeugmaschine gespeichert, es werden die Daten zur Befehlsdaten-Erzeugereinheit 235 gesandt und in ein Bearbeitungsprogramm übersetzt. Das Bearbeitungsprogramm wird in dem Lernprogramm-Speicher 25 nach Übersetzung gespeichert.

Somit enthält die manuelle Lern-Betriebsart drei Betriebsarten, d.i. die Steuerhebel-Lern-Betriebsart, die MPG-Lern-Betriebsart und die Hebelschalter-Lern-Betriebsart.

Ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms und der Ausgangsbedingung in der Steuerhebel-Lern- Betriebsart, die von der Befehlsdaten- Erzeugereinheit 235 ausgegeben wird, ist in Fig. 4 gezeigt.

Zu Beginn dieser Betriebsart wird ein eine Zeit-Multiplex-Steuerung aufweisender Befehl und die Start-Adresse erzeugt.

Am Ende dieser Betriebsart wird ein Befehl ausgegeben, welcher das Ende dieser Betriebsarten anzeigt.

Während des Betriebes werden Änderungsdaten der Koordinaten pro Intervalleinheit ausgegeben. Die Änderungsdaten bezüglich der Spindeldrehung, des Spindel-Haltes und der Spindeldrehung- Übersteuerung und der Befehl eines Hilfs-Funktions (M)-Codes werden nicht gespeichert.

In Fig. 4 zeigt der Code G01 die lineare interpolations-Betriebsart des NC-Bearbeitungs-Programmcodes. X und Y zeigen die Codes der rechtwinkligen Koordinaten, wobei die Ziffern die Werte darstellen. Ein Code G00 zeigt die Positionierungs-Betriebsart des NC-Bearbeitungsprogramm-Codes. Der nach abwärts gerichtete Pfeil zeigt das Ende des Block-Codes.

Ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms und der Ausgabebedingung in der MPG-Lern-Betriebsart, ausgegeben von der Befehls-Erzeugungseinheit 235, sind in Fig. 5 gezeigt.

Zu Beginn dieser Betriebsart werden ein Positionierungs-Befehl und ein Linear-Interpolations-Befehl ausgegeben.

Am Ende dieser Betriebsart oder zur Zeit der Änderung von dieser Betriebsart zu einer anderen Betriebsart wird normalerweise kein Befehl ausgegeben.

Wenn die Bewegungsrichtung oder die gewählte Achse oder ein Multiplikationsfaktor (1, 10, 100) geändert wird, wird ein Koordinatenwert ausgegeben. Für die Rotation oder das Anhalten der Spindel werden nachdem der Koordinatenwert ausgegeben worden ist, eine Hilfsfunktion (M-Code) und ein Spindel-Geschwindigkeits-Code (S-Code) ausgegeben. Für die Übersteuerung steht nur eine Spindel-Geschwindigkeitsübersteuerung zur Verfügung.

Für solche Operationen, wie das Ausspannen des Werkzeuges, die Werkzeugorientierung, eine Tischverschwenkung und das Aufbringen eines Kühlmittelnebels wird, nachdem der Koordinatenwert ausgegeben worden ist, ein Hilfs-Funktions-Befehl (M-Code) ausgegeben.

In Fig. 5 zeigt ein Buchstabe F den Vorschubgeschwindigkeitscode, und es zeigt S den Spindel-Drehzahl-Code in dem NC-Bearbeitungsprogramm- Code. Die Ziffer nach dem Code zeigt einen Wert des Codes. Beispielsweise zeigt F120, daß die Vorschubgeschwindigkeit entlang der X-Achse 120 mm/Minute beträgt. M04 zeigt den Spindel- Rückwärtsdrehungs-Code, und es zeigt S300, daß die Spindel-Rückwärtsdrehzahl 300 U/Minute beträgt, was in Beziehung steht zu dem M04-Code.

Ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms und der Ausgabebedingung in der Hebelschalter-Lern-Betriebsart, die von der Befehlsdaten- Erzeugungseinheit 235 ausgegeben worden sind, ist in Fig. 6 gezeigt.

Zu Beginn dieser Betriebsart wird gemäß der Operation ein Positionierungsbefehl oder ein linearer Interpolationsbefehl ausgegeben.

Am Ende dieser Betriebsart wird allgemein kein Befehl ausgegeben.

Während des Betriebes in dieser Betriebsart wird der Koordinatenwert ausgegeben, wenn der Hebelschalter betätigt wird.

Wenn die Spindel rotiert, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, werden, nachdem der Koordinatenwert ausgegeben ist, ein Code des Hilfs- Funktionsbefehls für die Werkzeugmaschine (M-Code für die Spindeldrehung) und ein Code der Spindeldrehzahl (S-Code) ausgegeben. Wenn eine Übersteuerung festgestellt wird, wird der Koordinaten-Code ausgegeben, und es werden darauf der Vorschubgeschwindigkeits-Code (F) und der Spindelgeschwindigkeits- Code (S) ausgegeben.

Nachdem der Koordinatenwert ausgegeben worden ist, wird ein Hilfs­ funktions-Code (M) für solche Operationen, wie ein Ausspannen des Werkzeuges, eine Werkzeugorientierung, eine Tischverschwenkung und eine Anwendung eines Kühlmittelnebels , ausgegeben. In Fig. 6 bezeichnen M52, M19 und M72 Codes für diese Funktionen.

In der Lern-Betriebsart steht auch eine Betriebsartenänderungs- Operation von einer Betriebsart in eine andere Betriebsart zur Verfügung, wie es im folgenden erläutert wird.

Ein Beispiel eines resultierenden Bearbeitungsprogramms in der AUTO- Lern-Betriebsart ist in Fig. 7 dargestellt, wobei das Programm in dem End-Programmspeicher 27 gespeichert ist. Einige Betriebsartänderungs­ operationen sind in der AUTO-Lern-Betriebsart vorgesehen.

In diesem Falle wird das von dem Eingangsprogramm-Speicher 9 aus­ gegebene Bearbeitungsprogramm als Bearbeitungsprogramm A bezeichnet.

Das ausgeführte Bearbeitungsprogramm wird auf der Einstell- Anzeigeeinheit 70 angezeigt, und es wird in dem Bearbeitungsprozeß verwendet. Ein Block des ausgeführten Bearbeitungsprogramms wird mit einem Cursor A angezeigt. Der Cursor A zeigt den Startpunkt für die Betriebsart-Änderungs-Operation. Die Bedienungsperson kann die Betriebsart von der AUTO-Lern-Betriebsart zur manuellen Lern- Betriebsart oder zur MDI-Lern-Betriebsart an irgendeinem der Blöcke des Bearbeitungsprogramms ändern.

Nachdem die Betriebsart geändert worden ist, wird der Bearbeitungsprozeß unter Verwendung einer Betriebsart ausgeführt, die ausgewählt worden ist.

Wenn der Bearbeitungsprozeß beendet ist, wird der Status in der Haupt-Steuereinheit 15 festgestellt. Dann wird die Betriebsart automatisch zur AUTO-Lern-Betriebsart zurückgeführt, und es startet der nächste Block von einem Block, welcher vor der Unterbrechung ausgeführt worden ist.

An diesem Punkt kann die Bedienungsperson unter Verwendung des Cursors B eine andere Betriebsart wählen, um einen anderen Block des Bearbeitungsprogramms zu beginnen.

Wenn diese Operationen beendet sind, wird das Bearbeitungsprogramm A geändert, und es wird das Bearbeitungsprogramm in dem End-Programmspeicher 27 gespeichert. Dies ist als ein Bearbeitungsprogramm AA in Fig. 7 gezeigt. Neue Blöcke des Bearbeitungsprogramms werden zwischen Block Nk und Block Nk+1 in dem Programm AA für die MDI-Lern-Betriebsart und zwischen den Blöcken N1 und Nm für die manuelle Lern-Betriebsart gespeichert.

Ein anderes Beispiel eines Bearbeitungsprogramms ist in Fig. 8 gezeigt. Dieses Programm ist ein Beispiel, in welchem die manuelle Lern- Betriebsart oder die MDI-Lern-Betriebsart zuerst gewählt ist und wobei die Betriebsart dann geändert wird.

In diesem Falle wird ein Bearbeitungsprogramm in der Einstell- Anzeige-Einheit 70 gewählt, und es wird der Bearbeitungsprozeß mit der gewählten Betriebsart begonnen. An irgendeinem Punkt während der Bearbeitung kann die Betriebsart von der manuellen Lern- Betriebsart zur MDI-Lern-Betriebsart oder von der MDI-Lern- Betriebsart zur manuellen Lern-Betriebsart geändert werden. In einem solchen Bearbeitungsprozeß wird das gewählte Bearbeitungsprogramm aufgearbeitet und in dem Lern-Programmspeicher 25 am Ende des Bearbeitungsprozesses gespeichert und in den End-Programmspeicher 27 eingegeben und dort gespeichert. In Fig. 8 arbeitet die Maschine zuerst in der manuellen Lern-Betriebsart. Die Betriebsart wird dann in die MDI-Lern-Betriebsart geändert und dann zur manuellen Lern- Betriebsart zurückgeführt. Das in der MDI-Lern-Betriebsart erzeugte Bearbeitungsprogramm wird kombiniert mit den in der manuellen Lern- Betriebsart erzeugten Daten und dann in dem End-Programmspeicher 27 gespeichert. Wie in Fig. 8 gezeigt, sind diese Betriebsarten frei änderbar.

In dieser Ausführung stellen die Bearbeitungsprogramm- Aufnahmeeinheiten 80, 82, die Daten-Einstell-Anzeigeeinheiten 70, 72 und die Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit 11 eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung dar.

Die Berechnungs-Verarbeitungs-Einheit 13, die manuelle Operationseinheit 17 und die Lerndaten-Erzeugungseinheit 23 stellen auch eine Rechenvorrichtung dar.

Der Lernprogramm-Speicher 25, der End-Programm-Speicher 27 und der Eingabe-Programm-Speicher 9 bilden Speichervorrichtungen.

Die Haupt-Steuereinheit 15 und die Antriebseinheit 19 bilden eine Kombinationsvorrichtung.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn es gewünscht wird, das Bearbeitungsprogramm in der normalen Betriebsart zu ändern, die Bedienungsperson eine der Lern- Betriebsarten wählen und mit dieser Betriebsart arbeiten, um das Bearbeitungsprogramm zu modifizieren, und zwar in der AUTO-Lern- Betriebsart, der MDI-Lern-Betriebsart und der manuellen Lern- Betriebsart. Somit können die Bearbeitungsprogramme an der Bearbeitungsstelle geändert werden.

Infolgedessen können Bearbeitungen, die in dem Bearbeitungsprozeß dieser abgewandelten Operation verwendet werden, reproduziert werden, weil das modifizierte Bearbeitungsprogramm in dem End- Programm-Speicher gespeichert ist.

Wenn ferner der Bearbeitungsprozeß in der AUTO-Lern-Betriebsart arbeitet, kann die Bedienungsperson den Bearbeitungsprozeß in der manuellen Lern-Betriebsart oder in der MDI-Lern-Betriebsart unterbrechen. Nach der Lern-Operation kann das gesamte modifizierte Programm reproduziert werden.

Infolgedessen wird der Bearbeitungsprozeß unter besseren Bedingungen ausgeführt, weil die Bedienungsperson ihr Know-how dem von dem speziellen Programmierer erzeugten Bearbeitungsprogramm hinzufügen kann. Infolgedessen sind die durch die einen NC-Apparat nach der Erfindung verwendende Werkzeugmaschine hergestellten Produkte wesentlich besser.

Claims (5)

1. Apparat zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine (21) mit einer Lern-Betriebsart, welcher umfaßt:
eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung (11, 70, 80; 72, 82) zum Einge­ ben eines Bearbeitungsprogrammes (A) mit Steuerbefehlen zur Steuerung der Werkzeugmaschine (21);
einen Eingabeprogrammspeicher (9) für das Bearbeitungsprogramm;
eine manuelle Betätigungsvorrichtung (17) mit zumindest einer manuellen Steuereinrichtung (171; 173; 175) zum Erzeugen von Daten;
eine Lerndaten-Erzeugungseinheit (23) zum Erzeugen zumindest eines Teilbearbeitungsprogramms aus den manuell erzeugten Daten;
eine Haupt-Steuervorrichtung (15, 19) zum Steuern der Werkzeug­ maschine (21);
einen Lernprogrammspeicher (25) für das Teilbearbeitungspro­ gramm;
einen Endprogrammspeicher (27) für ein End-Bearbeitungspro­ gramm (AA), welches durch blockweises Kombinieren des in Blöcke unterteilten Bearbeitungsprogrammes mit dem Teilbearbeitungsprogramm gebildet ist;
wobei die zwischen die manuelle Betätigungsvorrichtung (17) und den Lernprogrammspeicher (25) geschaltete Lerndaten-Erzeugungseinheit (23) wenigstens eine Unterbrechungseinheit (231; 233), die in Intervallen Unterbrechungsinstruktionen erzeugt, und eine nachgeschaltete Befehls­ daten-Erzeugungseinheit (235) umfaßt, wobei die Befehlsdaten-Erzeu­ gungseinheit (235) die Koordinaten-Daten oder den Status der Werkzeug­ maschine speichert und in einen Teilbearbeitungsprogrammcode über­ setzt.

2. Apparat gemäß Anspruch 1, wobei das Kombinieren durch Setzen eines Cursors (A; B) in dem Bearbeitungsprogramm erfolgt, welcher einen Startpunkt für das Teilbearbeitungsprogramm darstellt.

3. Apparat gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die manuelle Steuereinrichtung (17; 171; 173; 175) eine Steuerhebel-Untereinheit (171), eine manuellen Dateneingabeeinheit (173) und eine Hebelschalter-Untereinheit (175) umfaßt.

4. Apparat gemäß den Ansprüchen 2 und 3, wobei zwei Unterbrechungs- Verarbeitungseinheiten (231, 233), eine für die Eingabe von Daten durch die Steuerhebel-Untereinheit (171) und eine zweite für die Eingabe von Daten durch die manuelle Dateneingabeeinheit (173) bzw. der Hebelschal­ ter-Untereinheit (175) umfaßt.

5. Apparat gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Daten- Einstell-Anzeigeeinheit (70) eine erste Auswahleinrichtung zum Auswäh­ len einer normalen Betriebsart oder einer Lernbetriebsart und eine zweite Auswahleinrichtung zum Auswählen einer Unterbetriebsart, und zwar einer AUTO-Unterbetriebsart, einer manuellen Daten-Eingabe- bzw. MDI-Unterbetriebsart oder einer manuellen Unterbetriebsart, umfaßt.