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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Tischumschlagbearbeitung, vorzugsweise
an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Schaltungsanordnung zur Tischumschlagbearbeitung, wobei das Werkstück mit
einem zum Maschinenkoordinatensystem parallel liegenden Werkstückkoordinatensystem
aufgespannt sowie durch Drehen in verschiedene Bearbeltungalagen gebracht wird und
die erforderlichen Sollwertkoordinaten des Maschinenkoordinatensystems in den vorgegebenen
Bearbeitungslagen von einem seriellen Rechenwerk errechnet werden.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
zur Bestimmung von Sollwertkoordinaten eines Werkstücks an numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschinen mit einem Rundtisch, wobei in der Ausgangslage des Werkstücks
die Bezugspunkte genullt und die hierdurch ermittelten Festwerte gespeichert werden.
Durch Koordinatentransformation und unter Verwendung der Drehpunktskoordinaten des
Rundtisches werden fiktive Sollwertkoordinaten des Werkstllckkoordinatensystems
vom Programmierer ermittelt und programmiert, bzw. bei Speicherung der Drehpunktkoordinaten
durch ein aufrufbares Unterprogramm vom Rechenwerk errechnet. Aus den Festwerten
und den fiktiven Sollwerten werden die Sollwerte des Maschinenkoordinatsnsystems
vom Rechenwerk bestimmt.
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In der Schaltungsanordnung ist vorgesehen, daß die Steuerleitungen
für die Speicher der Soll-, Fest-und Korrekturwerte über vom Programm steuerbare
Kontakte mit einem Ansteuerglied zur Subtraktion verbunden sind, so daß der Rechner
den entsprechenden Wert bei Bedarf und damit verbundenen Programmaufruf subtrahieren
kann. Zwischen den Festwertspeichern und den zugeordneten logischen Gliedern ist
eine vom Programm steuerbare Wendeschaltung vorgesehen, die in bestimmten Bearbeitungslagen
des Werkstücks das Vertauschen der Festwerte entsprechend den Rechenvorgängen realisiert.
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Der Nachteil des aufgezeigten Verfahrens besteht darin, daß die Verrechnung
von Fest- und Sollwerten sich in den einzelnen Bearbeitungslagen so ändert, daß
die Vorzeichen stets neu entschieden werden müssen und sich ein größerer Aufwand
beim Programmieren ergibt und daß im Fall eines automatischen Ablaufes für die zu
speichernden Drehpunktskoordinaten des Rundtisches ein erhöhter Speicheraufwand
erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Tischumschlagbearbeitung
zu schaffen, mit welchem die Sollwerte eines Werkstücks im Maschinenkoordinatensystem
in einfacher Weise bei geringem Speicheraufwand für die zu verrechnenden Werte der
Bearbeitungslagen bestimmt werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem außerhalb
des Meßsystemmittelpunktes liegenden Drehpunkt des Bearbeitungstisches, die Festwerte
und die Sollwerte des Werksttlckkoordinatensystems in allen vorgegebenen Bearbeitungslagen
in der eingegebenen Form addiert oder subtrahiert werden und daß die Istwerte in
Abhängigkeit der Bearbeitungslagen zu den Fest- und Sollwerten addiert bzw.
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von diesen subtrahiert werden, daß außerdem Korrekturwerte verrechnet
werden, welche durch die Differenz der Drehpunktkoordinaten des Bearbeitungstisches
und der Koordinaten des Meßsystemmittelpunktes gebildet flnd jeweils in Abhängigkeit
der Bearbeitungslagen verrechnet werden, wobei positive zu fahrende Richtung entschieden
und eine Komplementbildung des Rechenergebnisses durchgeführt wird, wenn das Rechenergebnis
bei der Istwertaddition kleiner als ein vorgegebener Meßsystememndwert ist, whrend
negative zu fahrende Richtung entschieden und ein Übertrag in einer entsprechenden
höchsten Dekade gelöscht wird, wenn das Rechenergebnis größer als der vorgegebene
Meßsystemendwert ist und daß bei einem im Meßsystemmittelpunkt liegenden Drehpunkt
des Bearbeitungstisches keine Korrekturwerte verrechnet werden.
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Die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß
darin, daß die ersten Eingänge eines logischen Informatioflsverteilers zur Eingabe
von oen Bearbeitungslagen des Werkstücks und bestimmten zu verrechnenden Korrekturwerten
zugeordneten Befehlen vorgesehen sind, wobei der erste und zweite Eingang einer
Umkehrschaltung mit zwei weiteren Eingängen des Informationsverteilers zusammengeschaltet
mit zwei Signaleingängen verbunden sind und daß der erste Ausgang des Informationsverteilers
auf einen weiteren Eingang der Umkehrschaltung und auf den ersten Eingang einer
Aufrufschaltung geführt ist, deren zweiter Eingang mit dem zwiten Ausgang des Informationsverteilers
verbunden ist, daß der erste und zweite Eingang'einer Befehlsschaltung an den zwei
Signal eingängen angeschlossen sind und der dritte Eingang der Befehlsschaltung
mit dem dritten Ausgang des Informationsverteilers verbunden ist, wobei der vierte
Ausgang des Informationsveiteilers auf eine
Entscheidungslogik zum
Vorzeichenentscheid der Korrekturwerte und der erste Ausgang der Befehlsschaltung
auf den ersten Eingang einer Steuerschaltung geführt ist, daß die zwei Ausgänge
der Umkehrschaltung zur Befehlserteilung an die Festwertspeicher, die zwei Ausgänge
der Aufrufechaltung zum Korrekturwertaufruf, der Ausgang der Entscheidungslogik
zum Vorzeichenentscheid, der zweite Ausgang der Befehlsschaltung zur Befehlserteilung
an das Rechenwerk und die Ausgänge der Steuerschaltung zur Ansteuerung des Rechenwerkes
vorgesehen sind, wobei weitere Eingänge der Steuerschaltung zur Aufnahme von Befehlen
des Rechenwerkes vorgesehen sind.
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Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß durch die zahlenmäßig
kleinen Korrekturwerte im Fall eines automatischen Ablaufes Speicherkapazität eingespart
wird und daß die Vorzeichen von Fest- und Sollwerten in den einzelnen Bearbeitungslagen
nicht neu entschieden werden müssen. Ist kein automatischer Ablauf vorgesehen, ergeben
sich Vereinfachungen für den Programmierer, da keine neuen Sollwerte in irgendeiner
Form berechnet werden müssen.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erlEutert werden, In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein zu bearbeitendes
Werkstück in der Nulllage mit dem Werkstück - und Maschinenkoordinatensystem Fig.
2 das Werkstück in der Bearbeitungslage 900 Fig. 3 das Werkstück in der Bearbeitungslage
1800 Fig. 4 das Werkstück in der Bearbeitungslage 2700 Fig. 5 das Blockschaltbild
der Schaltungsanordnung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Werkstück enthält 4 Bohrungen, deren Koordinaten
im Werkstückkoordinatensystem mit den Achsen z und x angegeben sind. Die Abstände
der Nullpunkte des Maschinenkoordinatensystems und des Werkstückkoordinatensystems
sind als Festwerte FX und FZ angegeben.
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Der Mittelpunkt M des Wegmeßsystems mit dem Endwert XE
besitzt
die Koordinaten MX; MZ und der Drehpunkt DP des Bearbeitungstisches die Koordinaten
DX und DZ.
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Die Differenz der Koordinaten beider Punkte wird durch die Korrekturwerte
Kx und Kz gebildet. In den Figuren 2 bis 4 wurde das Werkstück jeweils in. mathematisch
positiver Richtung gedreht, wobei in jeder der dadurch entstandenen Bearbeitungslage
nur die Bohrung eingezeichnet ist, die in dieser Stellung ausgeführt wird, Der Drehpunkt
Dr des Bearbeitungstisches befindet sich dabei immer außerhalb des Mittelpunktes
M des Wegmeßsystems.
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-In der Bearbeitungslage 0° nach Fig. 1 wird die Bohrung mit den Werkstückkoordinaten
Sx 1 und Sz 1 durchgeführt. In diesein Fall werden die Festwerte und die eingegebenen
Sollwerte vom Rechner addiert und von dieser Summe wird jeweils in beiden Koordinatenachsen
der Istwert subtrahiert. Ist das Rechenergebnis gleich 0, wird Hauptkoinzidenz entschieden,
d. h.,der Positioniervorgang ist beendet. Während des Positioniervorganges wird
die zu verfahrende Richtung in Abhängigkeit des Rechenergebnisses in bekannter Weise
entschieden. Nach einer entsprechenden Befehlseingabe wird der Bearbeitungstisch
um 90°, wie in Fig. 2 dargestellt, gedreht.
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In dieser Bearbeitungslage wird die Bohrung mit den Koordinaten Sx
2 und Sz 2 ausgeführt. Die Sollwerte im Maschinen-Koordinatensystem SX 2 und SZ
2 sowie die eingezeMhneten Abstände A und B lassen sich wie folgt ermitteln, SZ
2 = DZ + A SX 2 - DX - B A s FX + Sx 2 - DI B = PZ + Sz - DZ Bei einet vorgegeben.n
Mesystemendwert in beiden Koordinatenschsen NE r 100 ergeben sioh dann folgende
Beziehungens
DZ = 50 + Kz DX = 50 + Kx SZ 2 = DZ + Sx 2 + FX - DK
SX 2 = DX - Sz 2 - FZ + DZ SZ 2 = 50 + Kz + Sx 2 + PX - 50 - Kx SX 2 = 50 + Kx -
Sz 2 - FZ + 50 + Kz Um zum Koinzidenzentscheid zu kommen, wird gerechnet: SZ 2 -
1 = 0 SX 2 - 1 = 0 Damit ergeben sich folgende Endgleichungen in den Koordinatenachsen,
die vom Rechenwerk für die Positionierung zu lösen sind: FX + Sx 2 + Kz - Kx - I
= 0 1 FZ + Sz 2 - Kz - Kx + I = 100 II Wird das Werkstück um 1800 gedreht, so ergibt
sich eine Bearbeitungslage nach Fig. 3, in welcher die Bohrung mit den Koordinaten
Sx 3; Sz 3 gebohrt werden soll. Die Gleichungen für den Rechner lassen sich aus
folgenden Beziehungen ableiten: SX 3 = DX - B SZ 3 = DZ - A B 5 FX + Sx 3 - DX A
= FZ + Sz 3 - DZ SX 3 - I = 0 SZ 3 - I - 0 FX + Sx 3 - 2 Kx + I = 100 III FZ + Sz
3 - 2 Kz + I = 100 Iv In dieser Bearbeitungslage wird soiait der doppelte Korrekturwert
in der entsprechenden Koordinatenachse verrechnet.
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In der Bearbeitungslage 270° nach Fig. 4 lassen sich die Gleichungen
ähnlich wie im Fall der Tischdrehung um 900 ableiten, so daß eine ausführliche Erläuterung
nicht erforderlich ist.
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Für den Bearbeitungsfall 1800 sind beispielsweise. folgende Werte
vorgegeben: FX = 40; Kx = 10; Sx 3 = 20; ME = 100 Der Positioniervorgang in der
X - Richtung wird mittels Rechenwerk nach Gleichung (III) durchgeführt.
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40 + 20 - 2 (+10) + I = 100 Bei einem Istwert von 60 wird Hauptkoinzidenz
entschieden.
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Ist das Rechenergebnis, d. h. der Istwert kleiner als der Meßsystemendwert
100, wird positive Richtung entschieden.
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Für die weitere Informationsverarbeitung, einschließlich der Subtraktion
der Vorabschaltwerte sowie zur Anzeige der noch zu verfahrenden Strecken wird vom
Rechenergebnis eine Komplementbildung durchgeführt. Dabei wird wie bekannt in der
niedrigsten Dekade das Komplement zur Zahl 10 und in den übrigen Dekaden das Komplement
zur Zahl 9 gebildet.
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Die Komplementbildung ist nicht erforderlich, wenn das Rechenergebnis
größer als der Zahlenwert 100 ist.
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In diesem Fall wird negative zu fahrende Richtung entschieden und
der bei der Istwert-Verrechnung in der entsprechenden höchsten Dekade entstandene
Übertrag gelöscht, so daß der entstehende Betrag direkt für eine weitere Informationsverarbeitung
bzw. zur Anzeige benutzt werden kann.
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Befindet sich der Drehpunkt Dr des Bearbeitungstisches im--Mittelpunkt
M des Wegmeßsystems, so entfallen bei der Verrechnung in allen Bearbeitungslagen
die Korrekturwerte Kx und Kz.
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Die Tischumschlagbearbeitung ist außer für Bohrmaschinen auch auf
anderen Werkzeugmaschinen wie z. B. Fräs- oder Schleifmaschinen anwendbar.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung
verwendet. Die Eingänge E des logischen Informationsverteilers I sind zur Eingabe
von den Bearbeitungslagen und bestimmten zu verrechnenden Korrekturwerten zugeordneten
Befehlen vorgesehen, wobei die Eingänge a; b der Umkehrschaltung U mit den Eingängen
1; 2 des Informationsverteilers I zusammengeschaltet mit den Signaleingängen z5jxtverbunden
sind. Der Ausgang 3 des Informationsverteilers ist auf den Eingang c der Umkehrschaltung
U und auf den Eingang d der Aufrufschaltung H geführt, deren Eingang e mit dem Ausgang
4 des Informationsverteilers I verbunden ist. Der Eingang f sowie der Eingang g
der Befehlsschaltung C sind an den Signaleingängen zi,xlangeschlossen und der Eingang
h der Befehlsschaltung C ist mit dem Ausgang 5 des Informationsverteilers verbunden,
wobei der Ausgang 6 des Informationsverteilers I auf die Entscheidungslogik K und
der Ausgang 1 der Befehlsschaltung C auf den Eingang m der Steuerschaltung G geführt
ist. Die Ausgänge F1; F2 der Umkehrschaltung U sind zur Befehlsertilung an die Festwertspeicher,
die Ausgänge Ki; K2 der Aufrufschaltung H zum Korrekturwertaufruf, der Ausgang Vi
der Entscheidungslogik K zum Vorzeichenentscheid, der Ausgang N der Befehlsschaltung
C zur Befehlserteilung an das Redenwerk und die Ausgänge R2 der Steuerschaltung
D zur Ansteuerung des Rechenwerkes vorgesehen. Die Eingänge R1 der Steuerschaltung
D sind zur Aufnahme von Befehlen des Rechenwrkes vorgesehen.
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Werden beispielsweise die erforderlichen Befehle für die Bearbeitungslage
1800 an den Eingängen B des Inforamationsverteilers I erteilt, wird die Befehlsechaltung
C durch denlnformationsverteiler I über dessen Ausgang 5 so angesteuert, daß sich
am Ausgang N der Befehlsschaltung H ein 0-Signal einstellt. Dieses Signal bewirkt,
daß der Istwert nach den Gleichungen (III) oder (IV) im Rechenwerk addiert wird,
Uber die Signaleingänge ziund xiwird bestimmt, in welchen Koordinatenachsen verrechnet
wird
und welche Festwertspeicher durch die Umkehrschaltung U entsprechend
der Bearbeitungslage angesteuert werden.
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Wie bereits aufgezeigt, wird in Abhängigkeit des Rechenergebnisses
bei der Istwertaddition in den einzelnen Bearbeitungslagen eine Komplement bildung
durchgeführt, Die Befehle vom Rechner gelangen auf die Eingänge R 1 der Steuerschaltung
D. In der Bearbeitungslage 1800 bzw.
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bei der Istwertaddition in bestimmten Koordinatenachsen der Bearbeitungslagen
900 und 2700 steht am Ausgang 1 der Befehlsschaltung C ein L-Signal, so daß an den
Ausgängen R 2 der Steuerschaltung D die Befehle an den Rechner zur Komplementbildung
abgegeben werden können.
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Über die Ausgänge 3;4 des Informationsverteilers I wird die Aufrufschaltung
H angesteuert, so daß die Korrekturwerte Kx; Kz von den Ausgängen K1; K2 der Aufrufschaltung
H aufgerufen werden. Die Vorzeichen der Korrekturwerte Kx; Kz werden in der. Entscheidungslogik
K in Abhängigkeit der in den Informationsverteiler I gegebenen Befehle gebildet.
Alle Bauglieder der Schaltungsanordnung werden von einer Taktzentrale angesteuert,
bzw. geben an diese erforderliche Befehle ab.