DE2833504A1 - Program controlled machine regulator with card reader - has program store, and microprocessor controlling data reading and machine and has phototransistors in reader - Google Patents

Abstract

The control device is for a numerically controlled machine (6) and has a card reader for cards contg. the machine program which is read in single program steps. The fault rate of the program machine, i.e. the cards, is low. This is achieved without requiring the cards to be re-read in order to regenerate the program. An electronic memory (3) reads in the program from the card reader (2) step by step. It is associated with a microprocessor (4) which controls the reading of card data and the reproduction of the instructions for machine control. The store contains the data from two or more cards.

Description

Steuergerät für programmgesteuerte Maschinen Control unit for program-controlled machines

Automatisch arbeitende Maschinen werden durch ein Programm gesteuert, in welchem die einzelnen Arbeitsschritte, welche die Maschine ausführen soll, festgehalten sind. Während man früher mechanische Steuereinrichtungen, wie Kurvenscheiben oder dgl. benutzte, um die Bewegungsabläufe der Maschine zu steuern, ist man inzwischen zu elektronischen Steuerungen übergegangen. Die Steuerung der Maschine erfolgt hierbei durch elektrische Signale, die von der Maschine dann in die gewünschten mechanischen Bewegungen umgesetzt werden. Die Abfolge der einzelnen Bewegungsabläufe wird durch das sogenannte Programm festgelegt, das dementsprechend aus einer Reihe von Befehlen oder Informationen für die betreffenden Bewegungsabläufe, Meßvorgänge oder sonstige, durch die Maschine auszuführende Funktionen besteht. Damit die den Arbeitsablauf der Maschine bildenden einzelnen Schritte unmittelbar aufeinanderfolgen, bereitet man das Programm auf einem Programmträger vor, für den man häufig Lochkarten oder opto-elektronisch lesbare Programmkarten verwendet. Für den Fabrikationsbetrieb haben sich Kunststoffkarten als zweckmäßig erwiesen, auf denen man das Programm schrittweise durch digitale Markierungen entsprechend der dem jeweiligen Schritt entsprechenden Information anbringt. Eine solche Karte läßt sich in ein Lesegerät einschieben und wird durch einen Vorschubmechanismus schrittweise durch eine Lesestation transportiert, wo die dem jeweiligen Programmschritt entsprechende Digitalinformation beispielsweise durch lichtempfindliche Elemente gelesen wird und dann in Form elektrischer Signale an die Steuerelektronik der Maschine weitergegeben wird, die daraufhin die entsprechenden Befehle ausführt. Die Bits der Information eines Schrittes stehen im Leser gleichzeitig zur Verfügung und können parallel abgefragt und der Steuerelektronik zugeführt werden. Während des Programmablaufs wird die Programmkarte schrittweise durch den Leser transportiert und nach beendetem Programm wieder ausgegeben. Zur Programmwiederholung wird die Karte erneut in den Leser eingeführt, um diesen nochmals zu durchlaufen. Sind im Programm Schleifen (Wiederholungen bestimmter Programmteile) enthalten, dann wird - ausgelöst durch einen entsprechenden Wiederholungsbefehl - die Karte um die entsprechende Schrittzahl zurückgefahren, und dieser Programmteil wird wiederholt.Automatically working machines are controlled by a program, in which the individual work steps that the machine is to carry out are recorded are. While mechanical control devices such as cams or Like. Used to control the movements of the machine, one is now moved to electronic controls. The machine is controlled here through electrical signals that are then sent by the machine to the desired mechanical Movements are implemented. The sequence of the individual movements is through the so-called program specified, which accordingly consists of a series of commands or information for the relevant movement sequences, measuring processes or other, functions to be performed by the machine. So that the workflow the individual steps forming the machine immediately follow one another, prepares the program on a program carrier for which one often punch cards or opto-electronically readable program cards are used. For manufacturing operations Plastic cards have proven to be useful on which you can run the program step by step through digital markings according to the respective step appropriate information attaches. Such a card can slide into a reader and is incremented by a feed mechanism transported through a reading station, where the corresponding program step Digital information is read, for example, by light-sensitive elements and then passed on to the machine's control electronics in the form of electrical signals which then executes the appropriate commands. The bits of information of a step are available in the reader at the same time and can be queried in parallel and fed to the control electronics. While the program is running, the Program card transported step by step through the reader and after the program has ended issued again. To repeat the program, the card is reinserted into the reader, to go through this again. Are loops in the program (repetitions of certain Program parts), then - is triggered by a corresponding repetition command - The card is moved back by the corresponding number of steps, and this part of the program will be repeated.

Außer diesen mittels eines Programmträgers programmierten Maschinen gibt es auch noch die sogenannten frei programmierbaren Maschinen, bei denen das Maschinenprogramm an der Maschine über eine Eingabetastatur in einen maschineneigenen Speicher eingegeben wird, aus dem später beim Programmablauf nacheinander die für die einzelnen Programmschritte benötigten Informationen ausgelesen werden.Except for these machines programmed by means of a program carrier there are also the so-called freely programmable machines where the Machine program on the machine via an input keyboard into a machine's own Memory is entered from which the for the information required for the individual program steps can be read out.

Während bei der zuerst erläuterten Programmierungsart die für jeden neuen Programmablauf erforderliche Handhabung der Programmkarte und deren damit verbundene mechanische Abnutzung als Nachteil anzusehen ist, ist bei der zweiten Programmierungsart dagegen die Notwendigkeit unmittelbar an der Maschine zu programmieren, unvorteilhaft, weil am Einsatzort der Maschine wegen der unmittelbaren Umgebungseinflüsse die Wahrscheinlichkeit von Programmierungsfehlern gröBer ist, als wenn man ungestört und in Ruhe einen Programmträger programmieren kann.While in the programming type explained first, the one for everyone new program sequence required handling of the program card and its associated associated mechanical wear is to be regarded as a disadvantage, is with the second Programming type, on the other hand, the need to program directly on the machine, unfavorable because at the place of use of the machine because of the direct environmental influences the likelihood of programming errors is greater than if you were undisturbed and can program a program carrier in peace.

Der im beiliegenden Anspruch angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Steuergerät für programmgesteuerte Maschinen zu schaffen, welches einerseits mit einem mit geringer Fehlerwahrscheinlichkeit erstellbaren Programmträger arbeitet, ohne daß jedoch die Notwendigkeit besteht, bei Programmwiederholungen diesen Programmträger immer wieder aufs Neue durch das Lesegerät transportieren zu müssen.The invention specified in the appended claim is therefore the Task based on eliminating these disadvantages and a control unit for program-controlled To create machines, which on the one hand have a low probability of error program carrier that can be created works without the need to with program repetitions this program carrier again and again by the Having to transport the reader.

Die Erfindung verbindet also die Vorteile der Verwendung eines Programmträgers mit den Vorteilen eines frei pftogramm ierbaren Steuergerätes, ohne die Nachteile beider Systeme in Kauf zu nehmen, durch die Verwendung eines elektronischen Speichers, in welchen die auf der Programmkarte enthaltenen Informationen übernommen werden rund aus weichem dmeset Informationen dann-beim Programmablauf beliebig oft abgerufen werden können, ohne daß dazu die Programmkarte noch benötigt würde. Nach einmaligem Durchlauf der Programmkarte durch das-- Lesege rät kann~die Karte daher aus dem Lesegerät wieder herausgenommen werden und an einerz-entralen Stelle aufbewahrt werden (sie~kann jedoch auch im Lesegerät belas--~ sen werden, ohne jedoch ständig erneut gelesen und damit abgenutzt zu werden). Die Steuerung der übernahme der Informationen vom Lesegerät in den Speicher erfolgt mit Hilfe eines Mikroprozessors, der auch die Auslesung der jeweils von der Maschine benötigten Informationen aus dem Speicher entsprechend dem Maschinentakt steuert, wobei im Falle von Programmschleifen lediglich die den betreffenden früheren Informationen entsprechenden Speicherplätze nochmals abgefragt werden, ohne daß dazu wie bei früheren Kartensteuerungen ein Transportmechanismus zurückgefahren werden müßte.The invention thus combines the advantages of using a program carrier with the advantages of a freely programmable control unit, without the disadvantages to accept both systems through the use of an electronic memory, in which the information contained on the program card is adopted around from soft dmeset information then called up as often as required during the program sequence without the program card being needed. After a one-off When the program card passes through the reader, the card can therefore be removed from the Reader can be removed again and stored in a central place (it can, however, also be left in the reader, but without always reread and get worn out with it). The control of the takeover of the information from the reader to the memory is done with the help of a microprocessor, which also the reading of the information required by the machine from the memory controls according to the machine cycle, in the case of program loops only the memory locations corresponding to the earlier information in question again can be queried without the need for a transport mechanism as in previous card controls would have to be driven back.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein die wichtigsten Komponenten des erfindungsgemäßen Steuergerätes veranschaulichendes Blockschaltbild und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergerätes.The invention is described below with reference to one in the accompanying drawings illustrated embodiment explained in more detail. They show: Fig. 1 a die most important components of the control device according to the invention illustrative Block diagram and Fig. 2 shows a cross section through an embodiment of the control device according to the invention.

Fig. 1 läßt schematisch eine Programmkarte 1 erkennen, die teilweise in ein Lesegerät 2 eingeschoben ist, das in der Lage ist, die in der Programmkarte 1 festgehaltenen Informationen zu lesen.¼ Die Programmkarte kann mit Hilfe eines Programmiergerätes erstellt werden und im Hinblick auf die Richtigkeit der Programmierung geprüft werden;,8eim~ kontinuierlichen Durchlauf durch das Lesegerat werden dJeD½eInormationen nun schrittweise gelesen und an vorgegebenen Speicherlätzen eines Speichers 3 abgespeichert, bis -die ganze9P-rogrammkarte abgetastet und das auf ihr entha-ltene Programm nunmehr den Speicher 3 einselesen ist. Die Zuordnung der Speicherplätze und die entsprechenden Einspeicherbefehle werden von einem Mikroprozessor 4 gegeben, welcher mit dem Lesegerät- -2 und mit bem Speichen 3 verbunden ist und welcher gegebenfalls nach weitere Steuerfunktionen übernimmt. Aus dem Speicher 3 die einzelnen Informationen in der benötigten-Reihenfolge abgefragt und dem Elektronikteil 5 der-zu-steuernden Maschine 6 zugeführt werden, welche daraufhin die entsprechenden Funktionen ausführt. Das schrittweise Abfragen oder Auslesen der Informationen aus dem Speicher 3 erfolgt wiederum unter Steuerung durch den Mikroprozessor 4, der seinerseits vom Elektronikteil 5 zur Bereitstellung der nächst erforderlichen Information veranlaßt wird. Fig. 1 shows schematically a program card 1 recognize that partially is inserted into a reader 2, which is able to read the program card 1 to read the information recorded.¼ The program card can be read with the help of a Programming device are created and with regard to the correctness of the programming are checked; 8eDeD½einformations become in the ~ continuous passage through the reading device now read step by step and stored in predetermined memory locations of a memory 3, until the whole program card was scanned and the program contained on it now the memory 3 is read. The allocation of the storage locations and the corresponding Storage commands are given by a microprocessor 4, which works with the reader -2 and is connected with 3 spokes and which, if necessary, for further control functions takes over. From the memory 3 the individual information in the required order queried and fed to the electronic part 5 of the machine 6 to be controlled, which then carries out the corresponding functions. The step-by-step queries or the information is read out from the memory 3 again under control by the microprocessor 4, which in turn from the electronics part 5 for provision the next required information is initiated.

Der erste Maschinenzyklus kann nach dem Einlesen der Information von einer Programmkarte 1 in den Speicher 3 bereits ablaufen, während in noch freie Speicherplätze des Speichers eine weitere Programmkarte eingelesen wird, die ein zweites Programm enthält, das nach Erledigung des ersten Programms ablaufen soll. Die Programmkarten laufen im Verhältnis zur von der Maschine für die Ausführung des Programms benötigten Zeit sehr schnell kontinuierlich durch das Lesegerät, wohin sie durch die opto-elektronischen Elemente 11a, b trägheitslos abgetastet werden. Jede Programmkarte wird also nur ein einziges Mal gelesen und durch das Lesegerät transportiert, wobei die abgelesen Informationen in den Speicher 3 übernommen werden und die Maschine 6 gegebenenfalls gleich mitläuft (man kann natürlich auch die Information der Programmkarte 1 in den Speicher 3 überführen, ohne die Maschine mitlaufen zu lassen, wenn man mur das Programm für späteren Bedarf eingeben will). The first machine cycle can start after reading the information from a program card 1 in the memory 3 are already running, while in still free Memory locations of the memory another program card is read, which a contains the second program to be run after the first program has been completed. The program cards run in proportion to the execution of the machine of the program required time very quickly continuously by the reader wherever they are scanned without inertia by the opto-electronic elements 11a, b. Each program card is therefore only read once and by the reader transported, the read information being transferred to the memory 3 and the machine 6 may run at the same time (you can of course also use the information the program card 1 Transfer to the memory 3 without the machine run along if you only want to enter the program for later use).

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein Steuergerät gezeigt, welches die Anordnung der einzelnen Funktionseinheiten und den mechanischen Aufbau des Steuergerätes erkennen-läßt. Man erkennt auf der linken Seite die Frontplatte 7 mit dem Einschubschlitz 8 für eine Programmkarte 1 und einem Taster 9 für Steuerzwecke, wie dem Aufruf von Teilprogrammen. Die in den Einschubschlitz 8 eingeschobene Programmkarte kommt in Eingriff mit einem Transportmechanismus, der Antriebsräder 10 für die Bewegung der Programmkarte aufweist und die Karte schrittweise durch die Lesestation vorwärtsbewegt oder auch für die Wiederholung von Programmteilen zurücklaufen ist.In Fig. 2 is a cross section through a control device is shown which the arrangement of the individual functional units and the mechanical structure of the control unit can be recognized. The front panel 7 with the insertion slot can be seen on the left-hand side 8 for a program card 1 and a button 9 for control purposes, such as calling up Partial programs. The program card inserted into the slot 8 comes in Engaging with a transport mechanism, the drive wheels 10 for moving the Has program card and the card is incrementally advanced through the reading station or for the repetition of parts of the program.

An der Lesestation findet sich eine Reihe von Lumineszenzdioden 11a, denen entsprechende Phototransistoren 11b gegenüberstehen, und wenn die betreffende Stelle der Programmkarte 1 lichtdurchlässig ist, dann gibt der dieser Stelle zugeordnete Phototransistor 11b ein Signal ab, welches dem hier programmierten Bit entspricht.At the reading station there is a row of luminescence diodes 11a, which corresponding phototransistors 11b face, and if the relevant Place of the program card 1 is translucent, then there is the one assigned to this place Phototransistor 11b emits a signal which corresponds to the bit programmed here.

Für ein paralleles Lesen leuchten sämtliche Photodioden 11a gleichzeitig, und an den Phototransistoren 11b stehen die den in der Karte an dieser Stelle programmierten Bits entsprechenden Signale gleichzeitig zur Verfügung. Beim seriellen Ablesen können die Photozellen 11a nacheinander erregt werden, und an den dann parallelgeschalteten Phototransistoren oder sonstigen Photosensoren ist eine diesem Programmschritt entsprechende Bitfolge entnehmbar, oder bei gleichzeitig erregten Leuchtdioden 11a können die Photosensoren 11b nacheinander abgefragt werden, so daß auf diese Weise die Bitfolge seriell zur Verfügung steht.For parallel reading, all photodiodes 11a light up at the same time, and the phototransistors 11b are those programmed in the card at this point Bits corresponding signals are available at the same time. With serial reading you can the photocells 11a are energized one after the other, and then connected in parallel Phototransistors or other photosensors is a corresponding program step Bit sequence can be removed, or if the LEDs 11a are excited at the same time, the Photosensors 11b are interrogated one after the other, so that in this way the bit sequence is available serially.

Die beim Lesen der Programmkarte 1 an den Phototransistoren 11b entstehenden Bit signale werden nun unter Steuerung durch den Mikroprozessor 4 in den Speicher 3 eingelesen, wobei im vorliegenden Falle Speicher und Mikroprozessor zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Baueinheit ist an einer Trägerplatte 12 befestigt, welche außerdem noch eine Schaltungskarte 13 trägt, auf der Ausgangsrelais 14 sitzen, welche dem Elektronikteil 5 zuzuordnen sind und in Zuordnung zu den einzelnen Bits eines Programmschrittes je nach der Programmschritt-- erneut rn information erregt werden oder nicht. Ferner ist auf der Schaltungskarte 13 eine integrierte Schaltun (IC) 15 veranschaulicht, welche weitere Steuer- und Verarbeitungsfunktionen übernimmt.The resulting when reading the program card 1 at the phototransistors 11b Bit signals are now under the control of the microprocessor 4 in the memory 3 read, in the present case memory and microprocessor to one unit are summarized, as shown in FIG. This unit is on a support plate 12 attached, which also has a Circuit board 13 carries, sit on the output relay 14, which is assigned to the electronics part 5 are and in assignment to the individual bits of a program step depending on the Program step - again rn information is excited or not. Furthermore is on of the circuit card 13 illustrates an integrated circuit (IC) 15 which takes on further control and processing functions.

All diese Teile sind in einem Rahmen 16 angeordnet, der an einer Seite durchvdie Frontplatte 7 abgeschlossen wird und in ein nicht dargestellter Gerätegehäuse einsetzbar ist, das an der zu steuernden Masuchine angebracht ist. Für Reparaturzwecke läßt sich der Rahmen 16 an der Frontplatte 7 aufs diesem Gehäuse herausnehmen, wobei über nicht dargestellte rückwärtige Kontakte die elektrischen Verbindungen zwischen dem in Fig. 2 dargestellten Einschub und dem feststehenden Teil des Steuergerätes gelöst Kontakte können beispielsweise auf das rückwärtige Ende der Schaltungskarte 13 aufgedruckt sein und in eine entsprechende Gegenkontaktleiste eingreifen, oder es wird eine sonstige geeignete Steckverbindung verwendet), so daß ein leichter und schneller Austausch des'Einschubs möglich ist.All these parts are arranged in a frame 16, which is on one side durchvdie front plate 7 is completed and in a device housing, not shown can be used, which is attached to the Masuchine to be controlled. For repair purposes the frame 16 can be removed from the front panel 7 on this housing, with The electrical connections between the rear contacts, not shown the insert shown in Fig. 2 and the fixed part of the control device Detached contacts can for example be on the rear end of the circuit card 13 be printed and engage in a corresponding mating contact strip, or another suitable plug connection is used), so that a lighter and quick replacement of the drawer is possible.

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Claims (3)

Patentansprüche 0 Steuergerät für programmgesteuerte Maschinen mit einem Kartenleser für in das Steuergerät einführbare Programmkarten, die ein Maschinenprogramm enthalten und beim Transport durch den Kartenleser zur Verarbeitung der die einzelnen Programmschritte darstellenden Informationen schrittweise gelesen werden, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Kartenleser (Lesegerät 2) ein elektronischer Speicher (3) zum schrittweisen Einlesen des Programms von der Programmkarte (1) nachgeschaltet ist und daß dem Speicher ein Mikroprozessor (4) zur Steuerung des Einlesen der Programmschrittinformation beim Lesen der Programmkarte und des Auslesen der gespeicherten Programmschrittinformation für die Weitergabe als Steuerbefehle für die Maschine (6) zugeordnet ist. Claims 0 control device for program-controlled machines with a card reader for program cards which can be inserted into the control unit and which contain a machine program included and during transport through the card reader for processing the individual Information representing program steps can be read step by step, d a -d It is not stated that the card reader (reader 2) has an electronic Memory (3) for reading in the program step by step from the program card (1) is connected downstream and that the memory is a microprocessor (4) for controlling the Reading in the program step information when reading and reading the program card the stored program step information for forwarding as control commands for the machine (6) is assigned. 2) Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) eine mindestens zwei Programmkarten (1) entsprechende Anzahl von Speicherplätzen hat. 2) Control device according to claim 1, characterized in that the memory (3) a number of memory locations corresponding to at least two program cards (1) Has. 3) Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (4) für das gleichzeitige Einlesen von Informationen einer Programmkarte (1) in den Speicher und Auslesen bereits gespeicherter Informationen aus dem Speicher für die Steuerung der Maschine f) ausgelegt ist. 3) Control device according to claim 2, characterized in that the microprocessor (4) for the simultaneous reading of information from a program card (1) into the memory and readout of already stored information from the memory for the control of the machine f) is designed.