CNC & ROBO-MAC

MULTI-ACHS-CONTROLLER

MANUAL (AUSZUG)

 

DAS VOLLSTÄNDIGE MANUAL
INCL.  TEST & DEMO VERSION DES MULTI-ACHS-CONTROLLERS ERHALTEN SIE IM DOWNLOAD

 


Themenübersicht
Dieser Manual-Auszug gibt Ihnen einen Überblick der Leistungsfähigkeit. Weiter führende Erläuterungen, Hintergrundinformationen und Details zur Parametrierung finden Sie in der Vollversion des Manuals.

Teil I
Bediener-Information

Teil II
Supervisor-Information

 


Systemphilosophie
Die
Multi-Achs-Controller  CNC & RoBo-mac arbeiten nach der selben System-Philosophie, einer auf Hard- Firm- und Software verteilten Intelligenz zur  Achssteuerung von CNC Systemen und Robotern. Diese Systemphilosophie ermöglicht zwei Betriebsmodi:

  • Hardware Stand Alone Variante
    zur Abarbeitung bereits erfaßter Bahnbewegungen
  • Kombination aus Hardware und PC-Software
    zur Erfassung und Bearbeitung von Bahnbewegungen sowie der Systemparametrierung
     

Hardware
Die Hardware arbeitet unabhängig von den Betriebsmodi, sie

  • interpoliert die Achsbewegungen zur Bahnbewegung.
  • überwacht die Eingangsperipherie wie Not-Aus und Endschalter
  • steuert die Motor-Leistungsstufen
  • sowie Ausgangsperipherie individueller Schaltsignale
     

Software
Multi-Achs / Prozeß Steuerung unter EXCEL
®
Lieferbestandteil der Voll-Version ist eine spezielle EXCEL®-Datei, die
- ein VBA Programm für den Datenaustausch mit der Hardware,
- ein  'Control-Center per Maus-Click' (Teach-In, Bedien- und Parametrier-Masken im Direktzugriff)
- und die Tabellen MA-Parameter / MA-Step für die 4- bzw. 8-Achs Variante des Multi-Achs-Controllers enthält; - somit eine optimale Basis zur Gestaltung eigener Programmabläufe.

Hinweis
Grundsätzlich kann an Stelle EXCELs® jedes andere Programm eingesetzt werden,
CodeStruktur und Datentransfer Protokoll sind OEM-Lizenznehmern offen gelegt.
 

Control-Center

  • Teach-In, Bedien- und Parametriermasken bilden das Control-Center mit Direktzugriff per Maus-Click.
  • Die Funktionen verteilen sich auf "Karteikarten" die alle und jederzeit einsichtlich sind, aber nur dann geändert werden können, "wenn dies sinnvoll und richtig" ist.
  • Jede Karteikarte zeigt mehrere Bereiche, die durch Rahmen gekennzeichnet sind, Schieber und Wahltasten beziehen sich auf den jeweiligen Bereich.
  • Im Sinne einer übersichtlichen Bedienerführung schaltet das Programm aus einer Vielzahl von Buttons jeweils die verfügbar, die sinnvoll nutzbar sind.
  • Die Struktur des Control-Centers ist durchgängig. Nahezu alle Funktionen sind über diese "Oberfläche" mit intuitiver Führung per 'Maus-Click' direkt ansprechbar;
  • Eingaben werden auf Plausibilität geprüft, erkannte Eingabe-Fehler ggf.  'rot' kommentiert!
     

Inverse Kinematik
Ein getrenntes EXCEL®-Softwarepaket erstellt speziell für die Knick-Arm Robotik - dem individuellen Gelenksystem entsprechend - die Winkelberechnung interaktiv. Die Ergebnisse fließen in CNC & RoBo-mac ein.
 

Industrie-Konzept
Die PC-Software generiert und testet mit den Funktionen des Control-Centers das Daten-File. Dieses wird entweder

  • Online vom PC zur Hardware transferiert
  • oder auf Datenträger gespeichert und seitens der Hardware direkt gelesen.

Dieses Konzept verbindet die mathematisch mächtigen Möglichkeiten EXCEL's® zur Entwicklung und Test des 3D-Bahnverlaufes mit einem kostengünstigen, industriellen Einsatz.
 

Schwerpunktmäßig zielt
  • CNC-mac, die 4-Achs Version
    in den klassischen CNC-Markt der 3 bis 4 Achser
     
  • RoBo-mac, die 8 Achs Version
    in den Roboter-Markt mit der Möglichkeit komplexer Bewegungen im Raum,
    - ähnlich einer Hand am Arm
    - oder der "Beinsteuerung" einer Stewart-Plattform auf Linear Aktuatoren.


Teil I
Bediener Information


Teach-In
ist eine Programmierungsart, die zum einen keine Kenntnis einer Programmiersprache erfordert, zum anderen Bahnkorrekturen ermöglicht, die mathematisch nur schwer beherrschbar sind. Bei der Teach-In Programmierung wird die Maschine von Hand gesteuert, die Koordinaten werden hierbei  'Online'  aufgezeichnet. CNC & RoBo-mac bieten zusätzlich eine Teach-In ähnliche 'Offline'  Programmierung zur Korrektur und Ergänzung bereits vorhandener Programme. Beide Prozesse sind im Wechselspiel aus der Teach-In Maske aufrufbar.
 

Teach-In & Kopier-Fräsen
Kopierfräsen war die Technologie der 50iger des vorigen Jahrhunderts: Die Form eines bereits bestehenden Werkstückes wurde mechanisch abgetastet und zeitgleich parallel auf derselben Maschine ein identisches Werkstück gefertigt, – kopiert. Teach-In ermöglicht eine moderne Form des Kopierfräsens. Hierzu wird ein vorhandenes Werkstück abgetastet, das 'ge-teachte' Programm fertigt sodann das Werkstück!

Kennzeichnend für Teach-In ist, daß 'markante' Bahnpunkte zunächst manuell, also mit der Handsteuerung angefahren werden, die die Steuerung sich merkt und zu einem späteren Zeitpunkt automatisch abfährt. Je mehr Teach-In Punkte die Bahn bestimmen, je feiner wird die Bahnkurve aufgelöst, je weicher/eleganter wird sie.
 

Prinzipiell funktioniert Teach-In bei RoBo-mac wie folgt:

  • Per Maus Click werden die Stützstellen einer mehrachsigen Bahn – für jede Achse getrennt – 'ge-teacht'. Um eine Stützstelle zu finden, werden im Wechselspiel die jeweiligen Achsen Inkrement weise 'im Zickzack-Kurs Step by Step' (Try and Error) bewegt; ist eine Stützstelle gefunden, so wird die Koordinaten-Position aller beteiligten Achsen abgespeichert.
  • Unabhängig vom Zickzack-Kurs der Teach-In Fahrt interpoliert die Bahnsteuerung die 'ge-teachten' Stützstellen für eine 3D-Fahrt von Stützstelle zu Stützstelle (derzeit linear, in Entwicklung: Bezier-Kurven Interpolation).
  • Die jeweils bereits erfaßten Stützstellen können jederzeit in einem Probelauf abgefahren bzw. korrigiert, des weiteren zwischen bereits erfaßten Stützstellen zusätzliche beliebig eingefügt werden. Die abzufahrende Bahn wird hiermit bewegungs-optimiert.

Im Rahmen des Teach-In Prozesses werden die Programmdatensätze ergänzt und geändert. Diese Modifikationen werden während der Sitzung im Arbeitsspeicher gehalten, jedoch nicht automatisch auf Datenträger (Diskette / Festplatte / CD-Rom etc.) gespeichert. Sie können so jederzeit einen vorherigen 'besseren' Entwicklungsstand wieder aufrufen / aktivieren. Speichern Sie bewußt Ihre Zwischen- und Endergebnisse.
 

Control-Center 'Teach-In'
Im Sinne einer übersichtlichen Bedienerführung schaltet das Programm aus einer Vielzahl von Buttons jeweils die verfügbar, die sinnvoll nutzbar sind – Bedienfehler werden so möglichst vermieden, sind jedoch nicht vollständig auszuschließen!

Das Bild zeigt 'Teach-In On-Line', Datensatz 54, Achse 4 im Focus
 

Aufbau und Funktion des Control-Centers:
Jede Maske zeigt mehrere Bereiche, die durch Rahmen gekennzeichnet sind, Schieber und Wahltasten beziehen sich auf den jeweiligen Maskenbereich.
 

Maske 'Teach-in & Zoom'
Im Maskenbereich oben links wählen Sie, ob Sie den Nullpunkt oder die eigentliche Bahn 'teachen' wollen.

  • Die Bewegungsschrittweite hierzu ist im zugehörigen Feld oben rechts frei wählbar (ganz links 0,001 mm, nach rechts dekadisch steigend). Mit z.B. 5 Clicks können Sie also 1,013 m 'teachen'. Ob und was hier sinnvoll ist, hängt von Ihrer Maschine und der Aufgabe ab.
     
  • Der mittlere Maskenbereich zeigt getrennt für  'Bahn-Nullpunkt'  und 'Bahn-Kontur'  die Koordinaten des jeweils aktiven Datensatzes als Absolutwert. Zusätzlich wird für die 'Bahn-Kontur' der Relativwert angezeigt; dieser Relativwert gibt die Bewegung gegenüber dem vorhergehenden Datensatz an; ausgesprochen hilfreich bei der Off-line-Korrektur.
     
  • Der untere Maskenbereich führt durch die Teach-In Programmierung.
     
  • Im rechten Drittel finden Sie ganz oben eine Plausibilitätskontrolle zu Ihren Eingaben, darunter den Zoom Faktor. Für die Bewegungssteuerung der Bahn-Kontur wird die gewählte Teach-In Schrittweite mit dem Zoom-Faktor multipliziert, gespeichert wird die Kontur im Maßstab 1 : 1. Hierdurch wird es möglich, ein Modell, das nicht im Maßstab 1:1 erstellt wurde maßgenau abzutasten. Der Zoom-Faktor ist für den 'Null-Punkt' nicht wirksam.
     
  • Im rechten Drittel unten wählen Sie individuell je Datensatz die 'Mastergeschwindigkeit' und ob 'Periphere Signale' gesetzt / zurückgesetzt werden sollen.
     

Button / Befehlstasten
Die Befehlstasten werden im Funktionskontext erläutert, das Masken-Layout ändert sich in Abhängigkeit hiervon.

  • Button 'Bahn-Nullpunkt'
    öffnet die Teach-In Maske zur Erfassung des Bahn-Nullpunktes,
    ein als 'Bahn-Kontur' erfaßtes Programm bezieht sich in allen Daten auf diesen Nullpunkt – die Kontur kann also per Nullpunkt-Offset verschoben werden!
    • Fehlermeldung 
      Falls die Nullpunkt-Korrektur die aktive Bahn-Kontur über die Maschinengrenze hinaus führt, wird dies optisch akustisch als Fehler signalisiert.
       
  • Button 'Bahn-Kontur'
    öffnet die Teach-In Maske zur Erfassung der Bahn-Kontur,
    diese wird Datensatz für Datensatz erfaßt.
     
  • Button 'Maske reset / Maske zurücksetzen'
    beendet die aktive Erfassung, alle Daten bleiben erhalten.
    Die Erfassungsmaske kehrt (zum Test der bisherigen Programmierung) in das Ausgangs-Lay-Out zurück.
     
  • Button 'Run to / Abfahren bis'
    • fährt den Bahn-Nullpunkt an
    • bzw. die Bahn-Kontur bis zum aufgerufenen Datensatz ab.
       
    • Der zu aktivierende Datensatz ist mit seiner Ordnungsnummer im Feld direkt aufzurufen oder mit den Pfeiltasten anzuwählen.
    • Der Button 'Abfahren bis'  leitet 'Teach-In On-line' ein und führt sodann den Titel: 'Teach-In aktiv'.
       

Teach-In On-Line
Die Pfeiltasten und die gewählte Schrittweite färben sich 'rot',
jede Änderung eines Datensatzes wird in entsprechende Werkzeugbewegung umgesetzt.

Die Achse bewegt sich, wenn Sie eine der 'roten Pfeil-Tasten' clicken. Wählen Sie eine andere Achse, so wird diese 'auf Click' bewegt und unabhängig von den anderen in Position gebracht.

  • Mit 3 verschiedenen Maus-Funktionen wird die 'Bahn-Kontur' ge-teacht:
    • Der Doppelpfeil zählt per Click hoch oder runter, das Werkzeug bewegt sich schrittweise 'step by step'.
    • Der Schieber ermöglicht eine kontinuierliche Fahrt; er zeigt im Zielfeld die ggf. anzufahrende Koordinate. Der Wert kann zunächst beliebig korrigiert werden, ohne daß sich das Werkzeug bewegt. Sobald die Maustaste losgelassen wird, fährt das Werkzeug die gewählte Koordinate an.
    • Das Feld 'Maus vor Ort' hat eine Teach-In Fernsteuerfunktion.
      Sobald Sie eine Maus hochheben, verliert sie ihren Bodenkontakt - der Cursor bewegt sich nicht; die Click-Funktion bleibt jedoch erhalten. Positionieren Sie den Cursor im Feld 'Maus vor Ort'; er verwandelt sich in einen horizontalen Doppelpfeil, linke und rechte Maustaste bewirken unterschiedliche Fahrtrichtung. Gehen Sie mit der Maus vor Ihre Maschine, die Achse läßt sich beobachten und vor/zurück  'clicken'; besonders effizient mit 2 Mäusen: Zunächst die "vor Ort Maus" anheben, mit der zweiten den Cursor im Feld 'Maus vor Ort' plazieren und stehen lassen - so verschiebt sich der Cursor nicht ungewollt.

Alle drei Methoden führen letztendlich zum selben Teach-In Ergebnis und sind im Wechselspiel einsetzbar.
 

  • Button 'Teach next'
    • speichert die aktive Position aller Achsen und verläßt den aktiven Datensatz;
    • fährt den nächsten Datensatz an und zeigt dessen DS-Nr.
    • Der nun aktive Datensatz kann beliebig On-line (mit Werkzeugbewegung) geändert werden.

    Während der On-line Programmierung werden die Datensätze entsprechend der Werkzeugbewegung in ihrer Aufrufreihenfolge durchlaufen. Ist das Ende der Datensätze erreicht, wird automatisch ein neuer angefügt.

    Sobald Sie 'Teach-Next'  clicken, wird die Bahnpunkt Position im aktiven Datensatz abgelegt (unabhängig davon, mit welchen 'Bewegungshumplern' vorwärts/rückwärts) er erreicht wurde. Das Ergebnis können Sie sofort testen. Clicken Sie 'Neu-Start'.
     

  • Button 'Neu-Start'
    Alle Achsen fahren auf dem kürzesten Weg in den Nullpunkt und die Maschine bewegt sich über die bereits erfaßte Bahnkurve in die gewählte Bahnposition. Aus der Neu-Start Funktion ist jeder beliebige Datensatz gezielt aufrufbar.
     
  • Vorherigen Datensatz bearbeiten
    Vor Aufruf des Buttons 'Abfahren bis' kann jeder beliebige Datensatz zur Off-line Bearbeitung / Korrektur frei gewählt werden. Da der Teach-In Prozeß nicht rückwärts durchfahren werden kann, ist entweder die Neu-Start Funktion oder  'Maske reset' aufzurufen und der zu korrigierende Datensatz anzuwählen. 'Teach next' erleichtert das Aufsuchen.
     

Tips für die ersten 'On-line' Schritte
Arbeiten Sie mit einer Kopie der Demo-Programme.
Wählen Sie einen Datensatz aus, den es gibt. Falls Sie z.B. 105 wählen, die max. Datensatz-Nr. aber nur 100 beträgt, wird das Programm genauso abgearbeitet, als ob Sie (aus Karteikarte 'Start') den Button  'System Start' geklickt hätten. Wählen Sie also z.B. 95 und clicken Sie 'Run to'; die Koordinatenposition (versetzt um den Offset des  'Wekstück-Nullpunktes'  wird  angefahren.
- 'Abfahren bis' wechselt in 'Teach-In aktiv',
- 'DS-Neu' und  'DS-Löschen' werden inaktiv.
Falls Sie die Datensatz-Nr der gesuchten Position nicht genau wissen, können Sie sich herantasten.
 

Teach-In Off-line
Pfeil-Paar und Incrementwert werden schwarz angezeigt.
unmittelbar nach Click der Buttons 'Bahn-Nullpunkt' / 'Bahn-Kontur' ist die Maske zur Off-line Dateneingabe bereit.

Die Off-line Datenerfassung entspricht dem On-line Prozeß.
Bereits erfaßte Daten können in beliebiger Reihenfolge korrigiert, Datensätze der Bahn-Kontur an beliebiger Stelle zusätzlich eingefügt oder gelöscht werden - ohne das das Werkzeug sich bewegt.

  • Button 'DS neu'
    ein neuer Datensatz wird unter dem aktiven
    • angefügt oder
    • eingefügt, die folgenden Datensätze werden jeweils 'nach unten' verschoben.
      Ggf. werden hierzu Optionen im Dialog angeboten.

    Wollen Sie eine Bahnkontur feiner abfahren, so können an jeder beliebigen Stelle Datensätze eingefügt werden. Der eingefügte Datensatz erhält automatisch die absoluten Koordinatenwerte des vorhergehenden, die relativen Koordinatenwerte sind Null (0). Es können so zusätzliche Bahnpunkte mit geringstem Aufwand (On-line / Off-line) 'ge-teacht' werden.
     

  • Button 'DS löschen'
    der aktive, angezeigte Datensatz wird (unwiederbringlich) gelöscht.
    Die Funktion prüft, ob der Datensatz leer ist und warnt vor dem Löschen aktiver Koordinaten.
     

HINWEIS
EXCEL® fügt (mit dem Befehl  'Einfügen Zeile' ) eine Leerzeile vor der aktuellen Zelle ein.  'DS neu'  bearbeitet den nachfolgenden Datensatz.

Während bei EXCEL® das Löschen von Quell-Daten, zu Bezugsfehlern führen kann, überwachen die Funktionen 'DS neu' und  'DS löschen'  das Formelsystem, sie warnen vor Fehlern und unterbreiten Vorschläge. Falls sich unter dem aktiven, zu löschenden Datensatz weitere befinden,  schließen die Folgenden nach oben auf. Ggf. werden hierzu Optionen im Dialog angeboten.
 

Zoom-Faktor
Die Bahn-Kontur ist über den Zoom-Faktor beliebig skalierbar; hierbei wird die Bewegung zwischen den Bahn-Stützpunkten jeweils neu interpoliert und die Impulszahl der Bahnsteuerung achs-unabhängig erhöht oder reduziert. Eine vorhandene Kontur kann somit beliebig vergrößert, verkleinert oder verzerrt werden.

Der Zoom-Faktor ist für die Bahn-Kontur, nicht aber den Nullpunkt wirksam. Dies unabhängig davon, ob eine vorhandene Kontur gefertigt werden soll oder im Rahmen des Teach-In Prozesses neu programmiert wird.
 

V-master
Je Datensatz ist die Systemgeschwindigkeit individuell wählbar (vgl. Systemgeschwindigkeit und Taktung).
 

Peripherie
Als Peripherie werden die Signale bezeichnet, die nicht direkt mit der Achsenbewegung zu tun haben; je Datensatz sind 5 Ausgänge für beliebige Signale individuell ansteuerbar (vgl. Hardware / Control-Center 'Set-Up el.').

 

Die Teach-In Maske gab einen Einblick in die Systemphilosophie.

Falls Sie den Multi-Achs-Controller im Rahmen eines Maschinenkaufs erworben haben, sind die Steuerungsparameter bereits seitens Ihres Maschinenlieferanten optimiert, Sie arbeiten im Wesentlichen mit der 'Start' sowie der 'Teach-In & Zoom' Maske.

Control-Center 'Start'

  • · Nach Erst-Einschalten des Systems ist einzig und allein die Wahl der Sprache möglich.
    - Die gewählte Sprache kann jederzeit per Click geändert werden, alle erfaßten Werte bleiben erhalten.
    - Zur Zeit installiert: Deutsch / Englisch; Französisch in Vorbereitung.
    - Der Katalog ist für weitere Sprachen problemlos ergänzbar.
  • Nach Wahl der Sprache werden Sie aufgefordert, den Lizenz-Code einzugeben. Ist der Lizenz-Code vollständig eingegeben, so ist das Control-Center voll einsehbar. Ob dieser Lizenz-Code richtig ist, prüft das System im Verbund mit der Hardware.
  • Clicken Sie den Button System Start ....
    Das integrierte VBA Programm überträgt die 'Sende'-Werte Ihres Anwenderprogramms zur CNC & RoBo-mac Hardware, die die Leistungsendstufen der Step- bzw. Servo Motore Windows-unabhängig steuert.
    Der  'Sende'-Wert entspricht der Impulszahl, mit der dieser Motor am Fahrauftrag teilnimmt. Nach Abarbeitung eines Fahrauftrages haben alle Motore ihren Anteil am Bahnsegment der "4D-Kurve" erbracht.

    Teil II
    Supervisor-Information

    • Sie können bereits im Control-Center stöbern ohne 'den richtigen'  Lizenz-Code einzugeben. Um sich zunächst einen Überblick verschaffen ohne Gefahr zu laufen, Fehlfunktionen versehentlich auszulösen, geben Sie in jedes Feld eine Null (0) ein.
    • Wenn Sie den Multi-Achs-Controller auf Ihre Maschine parametrieren wollen, müssen Sie der Steuerung Ihre Maschinen-Daten mitteilen. Falls Sie Hard und Software erstmalig in Betrieb nehmen, ist es erforderlich,
    • zunächst die Hardware in Betrieb zunehmen; vgl.          Inbetriebnahme, Hardware Parametrierung
    • sowie die Software auf Ihrem PC zu installieren; vgl.    Software Installation
    • Nach diesen Vorbereitungen laufen alle weiteren Schritte über das Control-Center.

    Das Control-Center baut auf optisch ähnlichen Funktionsbausteinen auf. Jeder Baustein ist an einem Rahmen erkennbar, dessen Überschrift die Funktion beschreibt. Bei den meisten Rahmen können Sie die Achse 1 bis 4  bzw. 1 bis 8 anclicken. Hierbei ist es egal, ob Sie auf den Beschriftungspunkt oder das zugehörige Zahlenfeld clicken. Die angeclickte Achse ist gewählt.
     

    Supervisor-Paßwort
    Haben Sie die Supervisor-Berechtigung nicht, so können Sie die voreingestellten Werte lediglich einsehen. Falls Sie versuchen, diese zu ändern, erscheint ein entsprechender Hinweis, bzw. der Cursor-Pfeil verändert sich in einen "durchgestrichenen Kreis".
     

    Wenn Sie als Supervisor Werte eingeben wollen, clicken Sie auf Karteikarte 'Start' den Button 'Supervisor',
    der Rahmen wird aktiviert, wählen Sie:
       - 'Paßwort eingeben'  bzw.
       - 'Paßwort ändern',   Ihr eigenes Paßwort wird sodann gültig.
    Als Supervisor haben Sie die Möglichkeit, das Lay-Out der EXCEL® Arbeitsblätter zu beeinflussen.
     

    Nach Eingabe des Supervisor-Paßwortes können Sie alle Werte verändern; nun haben Sie 2 Möglichkeiten:
    Drücken Sie die Pfeiltaste "oben/unten" innerhalb des Rahmens, so wird der gewählte Achswert um einen Schritt hoch oder runter gezählt; die Pfeiltasten wählen nur zulässige Werte. Geben Sie einen Zahlenwert in das Feld ein, so wird geprüft, ob dieser Wert "sein kann". Falls er außerhalb zulässiger Werte liegt, werden Sie zur Korrektur aufgefordert.
    - Beide Eingaben sind im Ergebnis absolut gleichwertig. 
    - Zwischen den Rahmen können Sie beliebig hin und her springen, der letzte ist aktiv.
     

    Wenn Sie als Supervisor Änderungen vorgenommen haben und das Control-Center verlassen, ist es nur wieder "als vom Benutzer einsichtbar" zu öffnen – es sei denn, Sie wollen weitere Änderungen vornehmen und geben hierzu das Supervisor- Paßwort erneut ein.
     

    Bitte beachten Sie:

    • Das Control-Center für die 4-Achs und 8-Achs Version ist gleich. Die Achsen 5 bis 8 werden in der 4-Achs Version ausgeblendet. Wählen Sie Ihrer Lizenz entsprechend, die HardWare prüft Ihre Lizenz bei Systemstart.
       
    • Welche Werte Sie eingeben liegt in Ihrer vollen Verantwortung. Einige Ihrer Eingaben werden auf Plausibilität geprüft. Plausible Eingaben können jedoch trotzdem falsch sein. Ihrer Eingaben können gravierende Folgefehler und Schäden hervorrufen. Bitte beachten Sie in diesem Zusammenhang die Lizenz- und Gewährleistungs-Vereinbarung. Sie haben diese mit Eingabe des Paßwortes akzeptiert.
       
    • Sie finden im Manual eine Vielzahl von Hinweisen zu einer sinnvollen Parametrierung.

     


    Control-Center 'Set-Up mech.'


    Maschine / Umkehrspiel (Karteikarte 'Set-Up mech.')
    Das Umkehrspiel entsteht letztendlich aus "betagten" bzw. abgenutzten Lagern und Führungen der Mechanik. Wenngleich eine gute Mechanik Voraussetzung für einwandfreie Ergebnisse ist, besteht die Möglichkeit Probleme aus dem Umkehrspiel zu minimieren.

    Der Multi-Achs-Controller fügt bei Drehrichtungswechsel einer Achse automatisch zusätzliche Kompensations-Schritte ein und "dreht hiermit das Spiel zurück". Der Kompensationswert liegt im Byte-Bereich (max. 255 Digits); er bezieht sich auf die zusätzlich generierten Impulse (Micro-Schritte). Die erforderliche Schritt-Zahl wird vom Zustand der Mechanik bestimmt und hierzu für jede Achse getrennt in der Systeminitialisierung hinterlegt. Die Kompensation arbeitet vom Anwenderprogramm unabhängig, so daß Alters-Verschleiß über die System Parametrierung nachgeführt werden kann.

    Die folgende Betrachtung am Beispiel eines Kreises (der aus der Überlagerung sinus- und cosinus förmiger Geschwindigkeitsänderung von X- und Y- Achse entsteht) zeigt jedoch, das Probleme aus einer "ausgeleierten" Lagerung nur bedingt kompensierbar sind.

    • Um saubere Konturen zu erreichen ist eine möglichst kontinuierliche Bewegung beider Achsen erforderlich. Das Rückdrehen des Umkehrspieles unterbricht jedoch diese kontinuierliche Bewegung: Die eigentlich schnell laufende Achse muß warten, bis die andere zurückgedreht ist. Würde hingegen die schnelle Achse weiter laufen, so würde das Werkzeug nicht im Kreis, sondern gradlinig bewegt.
       
    • Das Umkehrspiel wird zwar mit hoher Geschwindigkeit (Nenndrehzahl) heraus gedreht, eine kontinuierliche Werkzeugbewegung ist aber nur bei geringer Arbeitsgeschwindigkeit erreichbar.
       
    • Über die Parametrierung wird festgelegt, ob das Umkehrspiel ohne Rampe oder mit Rampe generiert – also die Arbeitsgeschwindigkeit aller Achsen für das Umkehrspiel abgesenkt wird. Ein geringes Umkehrspiel läßt sich so in der Schrittpause einer schnellen, aber abgesenkten Achse verstecken.
      Als Richtwert gilt: 2,5 facher Wert des Umkehrspieles = min. Rampenwert + / -.
    • Hinweis
      Die Umkehrspiel Kompensation mit Rampe kann bei höheren Geschwindigkeiten zu einem sehr unruhigen Lauf und Schwingen des Gesamtsystems führen. Nutzen Sie diese Möglichkeit mit Vorsicht!
       

    Kompensations-Schritte

    • werden bei Wechsel von negativer Drehzahl auf positive und umgekehrt generiert.
       
    • Stoppt eine Achse (Drehzahl = 0), so werden keine Kompensations-Schritte vor dem Anlauf aus Null generiert.
       
    • Die binäre Logik kennt 2 Zustände (+ und -) aber nicht "+/-" für die drehzahlneutrale 0. Der rechentechnische Aufwand zur Drehrichtungsanalyse mit "dazwischen liegender  0" wäre Zeit intensiv und einer schnellen Umkehrspiel-Kompensation abträglich.
       
    • Um das Umkehrspiel - z.B. nach einer Kette von Bohrungspositionen – zu aktivieren wird im Anwenderprogramm vor Drehrichtungswechsel ein zusätzlicher Einzelschritt "bisheriger Drehrichtung" erforderlich, der ggf. mit einem zusätzlichen Schritt "neuer Drehrichtung" kompensiert werden kann.
       
    • Keine Kompensations-Schritte werden ebenfalls vor dem ersten Datensatz eingefügt. Um eindeutige Startvoraussetzungen zu erhalten, wird das Umkehrspiel mit der "Nullpunkt-Automatik" heraus gefahren.
       

    Maschine / Nullpunkt (Karteikarte 'Set-Up mech.')
    Der Maschinen-Nullpunkt wird mit frei wählbarer Verfahrgeschwindigkeit (Schnell- oder Schleichgang) angefahren. Wird der Endschalter betätigt, so ändert sich die Drehrichtung; der Endschalter wird - mit halber Verfahrgeschwindigkeit - frei gefahren und die Achse sofort oder nach einem Offset gestoppt.

    Der Offset liegt im Byte-Bereich (max. 255 Digits); er dient primär dafür, die Endschalter sicher frei zu fahren. Ein weiter entfernt liegender "Bahn-Nullpunkt" wird über die gleichnamige 'Teach-In' Funktion bestimmt.

    • Wird für die Offset-Parametrierung der Wert '0' angegeben, so nimmt die Achse an der Nullpunktsuche nicht teil, (ggf. Inbetriebnahme-Modus). Der Betriebs- 'min-Wert' beträgt also '+/– 1'.
    • Das Vorzeichen der Parametrierung bestimmt, welche Achsen mit welcher Start-Drehrichtung teilnehmen
      Die sich an der Maschine ergebende Drehrichtung wird durch die Software Parametrierung und die el. Polung der Motore bestimmt. Es ist zweckmäßig die Motore el. so zu polen, daß Fahraufträge mit negativem Vorzeichen die Achsen in Richtung mech. Nullpunkt bewegen.
    • Wird der Nullpunkt im Schleichgang angefahren, so listet das LCD-Display die jeweiligen Endschalter auf einer Skala in der betätigten Reihenfolge.

     

    Maschine / Koordinate (Karteikarte 'Set-Up mech.')
    Hier wird der max. Verfahrweg je Achse hinterlegt; 2 Nullpunkt- bzw. Wertebereichsysteme sind wählbar:

    • Für CNC Systeme beträgt der zulässige Wertebereich '0 bis +max' (Kartesischer System-Nullpunkt links),
    • für Robotic Systeme liegt der System-Nullpunkt mittig, der Wertebereich überstreicht '+/– max'.

    Der max-Wert dient der Sicherheitsprüfung. Er ist als Absolutwert der Maßeinheit in 'mm' bzw. 'Winkelgrad' zu hinterlegen. Teach-In prüft unter Berücksichtigung von Maschinen- und Zoomfaktor gegen diesen Wert, ob die von der Bahnsteuerung anzufahrende Position innerhalb (zulässig) oder außerhalb (nicht zulässig) liegt.

     

    Maschinenfaktor (Karteikarte 'Set-Up mech.')
    Um eine bestimmte Wegstrecke maßgenau zurückzulegen ist eine bestimmte Anzahl von Impulsen erforderlich.
    Der Maschinenfaktor "übersetzt" die als Kontur erfaßten Koordinaten (Teach-In / MA-Step) in die erforderliche Impuls-Anzahl; er berücksichtigt die mechanischen Getriebedaten sowie die Auflösung der Impuls-Steuerung (Stepper- bzw. Servo- Leistungsteil).

    Der Maschinenfaktor kann theoretisch aus den vorgenannten Werten errechnet – oder auch empirisch ermittelt (ausprobiert) werden; ob er für alle Achsen gleich ist oder nicht, hängt von Ihrer Maschine ab. In jedem Fall kann er pro Achse individuell gewählt werden.

    • Besonders einfach ist er empirisch zu ermitteln, wenn Sie die Teach-In Funktion 'Bahn-Nullpunkt' hierfür nutzen.
      • Fahren Sie die Maschine in den Maschinen-Nullpunkt'. Setzen Sie den Maschinenfaktor zunächst auf  '1'.
      • Geben Sie je Achse als 'Bahn-Nullpunkt' einen beliebigen Wert ein und messen, welche Bewegung die Maschine ausgeführt hat.
      • Nehmen wir an, der Nullpunkt-Wert beträgt 100, die Maschine möge eine Bewegung von 20 geleistet haben, so beträgt der Maschinenfaktor 5.
         
    • Drehrichtung
      • Einige Leistungsteuerungen haben einen Opto-Koppler Eingang. Je nach dem, ob die LED des Opto-Kopplers gegen Masse (Emitter-Folger) oder VCC (open Kollektor) betrieben wird, invertiert dies das Signal der Drehrichtung. Falls die Maschine sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, müssen Sie entweder die Verdrahtung korrigieren – oder dem Maschinenfaktor ein negatives Vorzeichen geben!

     

    Hardware Parameter (Karteikarte 'Set-Up mech.')
    Falls Ihre Power-Module die Wahl unterschiedlicher Parameter zuläßt, kann das Control-Center die Werte 'Motorstrom / Microschritt'  informativ anzeigen, jedoch nicht beeinflussen. Im Anhang 'Struktur Datenprotokoll'  finden Sie Informationen hierzu.

     


    Control-Center 'Set-Up el.'
     

    Die Maske 'Set-Up el.' ermöglicht rein intuitiv die Wahl der elektrischen Parameter; hierzu sind einige Informationen erforderlich, die Sie hier finden:
     

    Input -Transfersystem  (Karteikarte 'Set-Up el.')
    Entsprechend Ihres PCs und Ihrer CNC & RoBo-mac Hardware wählen Sie die datentechnischen Eigenschaften LPT / COM / USB per Maus-Click.

    • LPT Hex bietet die Möglichkeit einen von LPT 1 abweichenden Port zu definieren,
    • für COM und USB ist die Baud Rate ergänzend wählbar.
    • Auf der Eingangskarte ist hardwaremäßig die Übertragung (parallel/seriell) zu 'jumpern'.
       

    Output (Karteikarte 'Set-Up el.')
    Unter Kompatibilitätsgesichtspunkten orientiert sich die Pin-Gruppen Belegung der Steckersysteme am LPT – Druckerport. Innerhalb dieser Gruppen ist jede Pin-Belegung per Software über das Control-Center frei wählbar.
     

    • SUB D 25     Funktion
    • Pin 2 bis 9  Achse 1 bis 4
    • Pin 10 / 12 / 13 / 15  Eingang Endschalter Achse 1 bis 4
    • Pin 11   Eingang  Not-Aus (Öffner gegen Masse)
    • Pin 1 / 14 / 16 / 17 Ausgang  (z.B. Sleep / Boost / Kühlung etc.)
    • Pin 18 bis 25  Ground
       
    • Die Struktur des SUB D 25 hatte sich aus den Möglichkeiten des Druckerports als "Quasi-Norm" etabliert; sie wird im Sinne der Abwärtskompatibilität zu älteren Systemen weiterhin aufrecht erhalten. Die Pin-Belegung dieser Systeme innerhalb der Funktionsgruppen unterscheidet sich. CNC & RoBo-mac beherrscht diese Varianten.
       
    • Hinweis
      • Die Pin Nr. sind unabhängig davon, ob es sich um männliche Stecker oder weibliche Buchsen handelt.
      • Auf die Buchse gesehen zählt diese von rechts nach links, Lötseite umgekehrt.
      • Auf den Stecker gesehen zählt dieser von links nach rechts, Lötseite umgekehrt.
      • (Lange Reihe jeweils oben).
        Weitere Information zu den Stecker Systemen finden Sie unter Hardware
         

    Logik-System (Karteikarte 'Set-Up el.')
    Die Eingänge der Not- und Endschalter liegen intern hochohmig auf High (ca. 5 V), die Peripherie-Beschaltung zieht den Eingang physikalisch auf Masse; das Logik-System bestimmt die Signalauswertung. Das Logik-System der Endschalter wird per Software parametriert und im EEPROM gespeichert.
     

    Grundkonstellation und Lieferzustand ist "Arbeitsstrom" (logisch 0). Folgende Logiksysteme sind möglich:

    • Arbeitsstrom, (logisch 0)
      • Ein betätigter Schließer zieht den Eingang auf Low,
        mehrere Endschalter je Achse (z.B. links/rechts) sind parallel zu schalten.
        Vorteil:     Nur die Eingänge müssen bedrahtet werden, die auch ausgewertet werden,.
        Nachteil:    Ein Drahtbruch wird nicht erkannt.
         
    • Ruhestrom, (logisch 1)
      • Die hochohmige Vorspannung zieht bei betätigtem Öffner den Eingang auf High,
        mehrere Endschalter je Achse (z.B. links/rechts) sind seriell zu schalten.
        Vorteil:     Ein Drahtbruch wirkt wie eine Betätigung und wird somit erkannt.
        Nachteil:    Alle Eingänge müssen bedrahtet werden, - auch die nicht belegten !!!
        Unter Sicherheitsgesichtspunkten ist das Ruhestrom Logiksystem zu bevorzugen.
         
    • HINWEIS
      • Verwenden Sie Endschalter hoher Qualität und Schaltsicherheit.
        CNC & Robo-mac erkennt und unterdrückt zwar "Kontakt-Prellen". Schlechte Kontaktqualität kann aber zu falscher Nullpunkt-Positionierung bzw. unerwarteten Not-Abschaltungen führen.
         
    • ACHTUNG
      • Das Logiksystem wird im EEPROM fest gespeichert. Das LCD zeigt auf dem Start-Bildschirm, welches Logiksystem (logisch 0 bzw. 1) aktiv ist. Die Logik des Achs-Endschalter Systems (Arbeits- bzw. Ruhestrom) muß diesem entsprechen; ist dies nicht der Fall, so wird der Start abgebrochen; das LCD zeigt eine Fehler Meldung.

     

    • Unter Sicherheitsgesichtspunkten ist eine Datenübertragung nur möglich, wenn das Logiksystem der Endschalter bzw. die Not-Aus Auswertung mit der Peripherie übereinstimmen - und kein Fehler detektiert wurde.
      Eine Änderung des Logiksystems per Software Parametrierung ist somit nur aus einer Peripherie-Beschaltung entsprechend der jeweils aktiven Parametrierung - immer jedoch als Hardware Reset- möglich.
       
    • Endschalter-Logik Hardware Reset
      Um in die Grundkonstellation (Arbeitsstrom / logisch 0) zurückzukehren sind alle ausgangsseitigen Verbindungen (Sub-D bzw. Wannen Stecker) der Hardware zu trennen und die Not-Aus Brücke in Pos 4 / 5 zu setzen. Hiernach werden der Reset-Taster (in Nähe des Prozessors), sowie der Test-Taster (in Nähe des SUB D 15) gleichzeitig gedrückt, der Reset-Taster und danach der Test-Taster innerhalb von 0,5 sec losgelassen.

     

    Sleep / Boost   (Karteikarte  'Set-Up el.' / Logik System)
    Beiden Signalen kann das Logiksystem "normal" / "invertiert" von einander unabhängig zugeordnet werden.
    Dies ermöglicht

    • zum einen eine rein digitale Ansteuerung der Leistungsendstufe;
    • zum anderen können Leistungsendstufen, die den Ausgangsstrom über Referenzspannungen steuern so unterschiedliche Spannungspegel über ein Widerstandsnetzwerk erhalten.

      Zu beachten ist, daß der "Null-Wert" als Strom-Senke arbeitet; beide Signale sollten mit nicht mehr als jeweils 10 mA belastet werden.

     

    Rampe +/-   (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
    Die Rampe+ ist bei Beschleunigung, die Rampe- bei Verzögerung wirksam.

    Der angegebene Wert bestimmt die Anzahl der Rampenstufen zwischen 0 und der aktuellen Arbeitsgeschwindigkeit. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeitsveränderung einer "schnellen Achse" generiert CNC & RoBo-mac eine "asymptotische Geschwindigkeitsanpassung"; schnell wie eine Linear-Rampe und in den Übergängen weich wie eine Sinus-Rampe.

     

    Restart N   (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
    bestimmt das Restart Verhalten bei Not-Aus.
         - Wert 0    Not-Aus führt zur sofortigen Endabschaltung ohne Restart Möglichkeit.
         - Wert 1    Das Programm kann ohne Schrittverlust nach Störungsbeseitigung und einem Not-Aus
                         Reset weiter abgearbeitet werden.

     

    Restart D   (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
    Restart / Out of Data
    Max. Motor Stillstandszeit, die gewartet werden soll, bevor das System einen 'Out of Data'  Fehler meldet und abschaltet. Der Wert 0 bis 255 gibt in etwa die Wartezeit in 1/10 sec an.

     

    Sleep / Boost   (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
    Der Multi-Achs-Controller generiert zur Ansteuerung der Leistungsendstufen die Signale  
           Automatik-aus / Automatik-ein / Automatik Not-Aus    für

    • Sleep  bei Motorstillstand,
    • Boost  bei Beschleunigung / Verzögerung analog zur Rampensteuerung,
      im Automatik + Not-Aus Betrieb zusätzlich bei betätigtem Not-Aus.
      - Wert 0   Automatik aus,
      - Wert 1   Automatik ein
      - Wert 2   Automatik ein, auch bei Not-Aus
       
    • Falls der Wert 0 gewählt wird, bedeutet das auch, daß der Ausgang hardwaremäßig nicht benötigt wird, er kann somit anderweitig frei belegt werden, (vgl. Datenprotokoll KeyCode 6)
       
    • ACHTUNG
      Der Automatic-Wert 2 für 'Sleep' kann (je nach Reaktionszeit der Leistungsstufen) zu Schrittverlusten führen ! 

     

    Virtuelle Achse / Data SlowDown   (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
    Das Thema ist etwas komplex, Hinweise hierzu finden Sie unter 'Systemgeschwindigkeit und Taktung'

     


    Datenstruktur
    Bestandteil des Software Paketes sind die beschriebenen Teach-In, Bedien- und Parametriermasken des Control-Centers; letztendlich greifen diese auf EXCEL® zurück.
     

    Hier wird beschrieben,
    - was sich im Hintergrund tut
    - und, wie Sie Zugriff auf die volle Leistungsfähigkeit des Systems haben.

    Die EXCEL® Tabellen MA-Parameter und MA-Step steuern CNC & RoBo mac:

    • MA-Parameter beinhaltet die einmalig festzulegenden Parametrierungsdaten.
      Die Set-Up Masken schreiben und lesen diese Daten.
    • MA-Step beinhaltet die Stützpunkte der Bahnsteuerung,
      - das eigentliche CNC- bzw. Robotic Programm, den "Fahrauftrag".
      Die Teach-In Maske schreibt und liest diese Daten.
    • Die verwendete Datensatzstruktur wird "Zeile für Zeile" beginnend mit Zeile 11 abgearbeitet,
      - jede Zeile beinhaltet einen Fahrauftrag für die Motore 1 bis 4 bzw. 8
      - der  'Sende'-Wert für die Motore 1 bis 4 steht in den Spalten 11 bis 14  (K bis N)
      - der  'Sende'-Wert für die Motore 5 bis 8 steht in den Spalten 15 bis 18  (O bis R)
      - der  'Basis'-Wert für die Motore 1 bis 4 steht in den Spalten 31 bis 34  (AE bis AH)
      - der  'Basis'-Wert für die Motore 5 bis 8 steht in den Spalten 35 bis 38  (AI bis AL)

      Sende- und Basiswert sind über Maschinen- und Zoom-Faktor miteinander verknüpft,
      so daß dieselben Basiswert-Dateien für Maschinen unterschiedlicher Bauart nutzbar sind. Sie brauchen sich hierum nicht zu kümmern, Maschinen- und Zoom- Faktoren werden über die Set-Up Masken (el./mech.) eingegeben und im Kopfbereich (Zeile 1–10) gespeichert.

      - Die Basis-Daten werden als absolute Koordinaten erfaßt,
      - MA-Step errechnet hieraus die relativen Bewegungsdaten, die 'Sende'-Werte des Fahrauftrages.
       

    Über Teach-In hinaus haben Sie, die Möglichkeit Bewegungen mathematisch frei zu programmieren.

    • Basis-Daten, die im Spaltenbereich 31 bis 38 (AE bis AL) stehen, werden mit den hinterlegten Maschinen und Zoomfaktoren in den Sendebereich übertragen (die Formeln im Spaltenbereich 11 bis 28 (K bis AB) übernehmen dies, sie sind geschützt).
    • Tragen Sie Ihr Anwenderprogramm, die Fahraufträge, in das Sheet  MA-Step ein.
      Da EXCEL® ein ausgesprochen rechenfreudiges Tabellen Kalkulationsprogramm ist, können diese Zellen das Ergebnis einer individuell berechneten, komplexen "4D" Bahn-Bewegung sein oder wurden schlicht aus einem anderen Datenfile eingelesen.
      – Wo die Daten herkommen ist für die Abarbeitung durch den Multi-Achs-Controller nicht relevant,
      – wichtig ist, daß das Ergebnis im Spaltenbereich 31 bis 38 (AE bis AL) steht.
      – Dies können z.B. die Koordinaten der Roboter-Arm-Bewegung aus dem Programmpaket
         "
      Inverse Kinematik" oder der "Bezier-Kurven" seien.

    • Schleifen & Sprung
      Endlos-Schleifen werden mit der Sprung-Funktion möglich, der Sprung erfolgt nach Abarbeitung der aktiven Datensatzzeile. Die folgende Zeile enthält keine Bewegungskoordinaten, sondern in der Syntax:
      Spalte 1 bzw. A    'GOTO', 'GoTo' oder 'goto' 
      Spalte 2 bzw. B.   Zeilen-Nr.

      Die Bahnbewegung wird mit den Koordinaten des angesprungenen Datensatzes fortgeführt.
       

    HardWare

      Mechanischer Aufbau
      Das System baut auf Funktionsmodulen auf, die individuell gesteckt werden können. Dies ermöglicht kompakte Bauformen im Grundmaß einer halben Europakarte ( 80 x 100mm) , alternativ 19 Zoll Europakarten Einschübe.

    • Der Basis Baustein, Ausführung compact (1/2 Europa-Karte)
      steuert alle hier beschriebenen Funktionen einschließlich des LCD Displays.
       
    • Die Ausgangssignale der Achsen 1 bis 4 liegen
      • für externen Frontplatten Anschluß auf einer 25-poligen Sub D Buchse (Parallelport-kompatibel)
      • für internen Anschluß parallel auf 26 poligem Flachband IDCC-Systemstecker nach Sub D / AWG-Norm
         
      Die Ausgangssignale der Achsen 5 bis 8 liegen
      • für internen Anschluß auf 26 poligem Flachband IDCC-Systemstecker nach Sub D / AWG-Norm
         
      Die periphere Ein-Ausgangsebene liegt
      • für externen Frontplatten Anschluß auf einem 15-poligen Sub D Stecker
      • für internen Anschluß parallel auf 16 poligem IDCC-Flachband Systemstecker nach Sub D / AWG-Norm
         
    • Der Basis Baustein, Ausführung long  (Europa-Karte)
      bietet auf der "anderen Hälfte" zusätzlich zu o.g. AWG Systemsteckern der Achsen 1 bis 4 und  5 bis 8
      • je Achse eine aufgefächerte Ein-Ausgabenebene  (eigener Masse-Anschluß je Stecker)
        • 8  je  6 polige Systemstecker (Einzeladern)   für Leistungsendstufe
        • 8  je 10 polige Systemstecker (Flachbandkabel AWG 28)  für Leistungsendstufe, kompatibel zu NC-Step etc.
        • 8  je  2 polige Systemstecker (Einzeladern) für Achs-Endschalter

        sowie
        -  10  je 2 polige Systemstecker (Einzeladern)  für Periperie-Steuersignale.

        Die Karte verfügt ergänzend über 96 Bohrungen für Europakartenstecker "19 Zoll" (unbestückt), so daß eine individuelle Rangierverdrahtung entsprechend Ihrem 19-Zoll Bus möglich wird.
         

    • Der Ausgangsbaustein "8-Achs Variante"
      führt die Ausgangssignale der Achsen 5 bis 8
      • für externen Frontplatten Anschluß auf eine 25-polige Sub D Buchse (Parallelport-kompatibel)
      • Er sitzt in Sandwich Bauweise auf dem Basisbaustein
        (für die long Variante nicht erforderlich).
         

    • Der Eingangsbaustein
      sitzt in Sandwich Bauweise unter dem Basisbaustein;
      z.Zt. lieferbar in Ausführung LPT/COM bzw. LPT/USB;  wahlweise:
      • LPT/COM  mit galvanischer Optokoppler Trennung zum Basis Baustein
      • LPT/COM  ohne galvanische Trennung
        jeweils mit 25-poligem Sub D Stecker sowie 9-poliger Sub D Buchse
         
      • LPT/USB  ohne galvanische Trennung
        mit 25-poligem Sub D Stecker sowie USB Buchse.
         
    • 19-Zoll Frontplatte
      Das Sandwich-Pack ist selbst tragend und hat einen am Norm-Rastermaß des 19- Zoll Rahmens orientierten Karten-Abstand (20 mm). Frontplatten Ihres Rahmensystems werden mit den Haltschrauben der Sub D befestigt.
       
    • System-Kompatibilität
      Die Pin-Kompatibilität der Steckersysteme wird aus dem Control-Center (Karteikarte 'Set-Up el.' / Output) per Maus-Click unter Beachtung der Abwärtskompatibilität zu älteren Systemen parametriert.
       

    • In der 4-Achs Version (Basis-Baustein compact)
      verhält sich der CNC-mac ausgangsseitig wie ein PC-Druckerport;
      Er wird an den Hardware Eingang des Leistungsteils über
      • ein 25 poliges PC-Datenkabel (Drucker-Verlängerungskabel SUB D 25)
      • oder das 26 polige Flachband Kabel (Sub D / AWG-Norm)
        angeschlossen (z.B. "NC-Step"  Interface- oder Optokopplerkarte).
      • Endschalter und Not-Aus sind ebenfalls über diese Kabel mit dem CNC-mac verbunden.
      • Daten Ein- und Ausgang sind pinkompatibel zu gängigen Lösungen paramerierbar.
         
    • In der 8-Achs Version (Basis-Baustein compact)
      sind die Ausgänge der Achsen 5 bis 8 zusätzlich wie die 4 Achs-Version beschaltet und parametrierbar.
      Das Not-Aus Signal wird im Stecker der Achsen 1 bis 4 geführt.
       
    • Der Basis-Baustein long (4 bzw. 8 Achsversion)
      empfiehlt sich für Leistungsteile mit Einzel-Drahtanschluß bzw. den Direktanschluß von Leistungsteilen mit 10 pol. AWG-Stecker (z.B. NC-Step). Die Pin-Belegung ist ebenfalls parametrierbar.
    • Der Basis-Baustein long wird ergänzend als individuelle OEM-Industrielösung mit Steckertyp und Belegung nach Kundenwunsch gefertigt. 
       

    • Hinweis
      • Der Basis Baustein, Ausführung long  (Europa-Karte) bietet über die SUD D Stecker hinaus weitere Stecker-Systeme. Im EXCEL® Arbeitsblatt  Pin-Belegung_out finden Sie die Zuordnung untereinander:
        - Das z.B. auf SUB D 25 / Pin 6 liegende Signal (was immer Sie hierfür gewählt haben)
        - liegt parallel auf den Steckern 3 (Wanne AWG 10 / Pin 4 bzw.  Einzelader / Pin 1)


    Inbetriebnahme Hardware-Parametrierung & Test-Modus

    • Vor der erstmaligen Inbetriebnahme muß
      • die Stromversorgung,
      • die Datenübertragung (seriell/parallel) sowie
      • das Not-Aus System
        per Jumper gewählt, sowie unter rechtlichen Gesichtspunkten
      • die Lizenz und Gewährleistungsvereinbarung
        akzeptiert und bestätigt werden.

        Die
        Lizenz und Gewährleistungsvereinbarung finden Sie im Anhang dieses Manuals.
         
    • LCD-Display
      Der Benutzer kann seine Sprache über die Parametrierung frei wählen. Hinterlegt sind z.Z. Deutsch und Englisch; weitere Sprachen auf Anfrage.
      • Das Display ist über einen 16-poligen Stecker mit dem Basis-Baustein verbunden; Pin 16 ist codiert, um ihn nicht mit dem 16 poligen Stecker für internen Anschluß der peripheren Ein- Ausgangsebene zu verwechseln.
      • Nach Einschalten der Stromversorgung zeigt das LCD-Display eine Information zum Betriebszustand. Der LCD-Kontrast ist über den Poti in Nähe des LCD-Steckers einstellbar.
         
    • Stromversorgung
      Wahlweise über ungeregeltes Steckernetzteil 8-12 V AC oder DC oder über 26-poligen Wannenstecker aus der zu steuernden Hardware.
      • Auf dem Basis Baustein befindet sich in Nähe der Sub D 25 Buchse ein T-förmiges Jumper Stift Array, dessen Sternpunkt der Jumper mit der gewählten Stromquelle verbindet.
         
    • Datenübertragung
      Das Datentransfer Protokoll wird seriell oder parallel übertragen.
    • Parallele Übertragung (LPT-Schnittstelle)
      Der Vorteil paralleler Datenübertragung liegt in einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit bei hoher Übertragungssicherheit (Industrie-Atmosphäre); Datenraten von 50 bis 100 kByte / sec sind realistisch; somit kann selbst bei hoher Taktfrequenz der komplette Datensatz während einiger wenigen Digits übertragen werden.

      Serielle Übertragung (COM-Schnittstelle, 38.400 / 57.600 Baud)
      Die (nicht mehr aktuelle) COM-Technologie wird lediglich unter den Gesichtspunkten der Abwärts-Kompatibilität angeboten; sie ist nur bei geringer Impulsfrequenz (ca. 3–5 kHz) bzw. einer hohen Schrittzahl je zu übertragenem Datensatz sinnvoll. Es droht sonst die Gefahr, daß der Fahrauftrag abgearbeitet ist, bevor ein neuer Fahrauftrag übertragen wurde. Um dieser Gefahr entgegenzuwirken reduziert der Multi-Achs-Controller bei geringer Schrittzahl zwar die Impulsfrequenz, bei zeitkritischen Aufgaben ist jedoch die parallele Datenübertragung bzw. USB zu bevorzugen.

      Serielle Übertragung (USB-Schnittstelle, 38.400 / 125.000 Baud)
      ist die zweifelsfrei modernste Technologie aus dem Zusammenwachsen von VIDEO und PC. USB bietet einfaches Plug & Play für den technisch nicht immer begabten Home- & Office User - sowie kleine handliche Stecker.

      • Im Werkzeugmaschinenbereich und rauher Arbeitsumgebung erscheinen USB-Steckverbinder hingegen mechanisch unterlegen und sollten besonders gesichert / gekapselt werden.
      • USB ist EMV anfällig und datentechnisch komplex;
        unter Sicherheitsgesichtspunkten dürfen im Industrie Bereich keine verzweigten "USB-Sterne" aufgebaut werden; der EMV Schutz ist "penibel" zu beachteten!

      Der in Low-End-Lösungen mitunter genutzte "Virtuelle Com-Port" ist vor diesem Hintergrund datentechnisch ungeeignet. CNC & RoBo-mac arbeiten mit einem speziell optimierten USB-Treiber, der EMV-Störungen meist erkennt.
       

    • Logik-System ‘Not-Aus'
      Der Multi-Achs-Controller überprüft vor jedem Restart und während der Impulsgenerierung (bis zu ca. 15.000 mal je Sekunde) das Endschalter- und Not-Aus System. Die Eingänge der Not- und Endschalter liegen intern hochohmig auf High (ca. 5 V), die Auswertung erwartet, daß ein nicht betätigter Not-Aus den Eingang auf Masse zieht.
       
    • ACHTUNG
      Für Not-Aus und Endschalter Funktion sind die einschlägigen VDE- und Sicherheitsvorschriften zu beachten.
      • Nach diesen Vorschriften zählen Not-Aus Systeme zu den Sicherheitsschaltungen und sind von Elektronik unabhängig als selbstüberwachend, kontaktbehaftet auszuführen.
      • Der Not-Aus Schalter muß ein Ruhestrom überwachter Öffner gegen Masse sein
        (also unbetätigt Low, betätigt High).
      • Steuerungen - wie CNC & RoBo-mac - dürfen diese Signale lediglich zusätzlich auswerten.

      Grundsätzlich kann CNC & RoBo-mac das Achs-Endschalter und Not-Aus System aus vorhandener Hardware nutzen, falls diese Signale "PC-üblich" auf den 25 poligen Sub D bzw. den Wannenstecker geführt sind. Alternativ hierzu können diese Signale über das Peripherie Stecker System direkt auf die Hardware geschaltet werden. Beide Alternativen sind aus Sicht des Multi-Achs-Controllers gleichwertig.

      CNC & RoBo-mac ermöglicht einen Re-Start nach Not-Aus ohne Schrittfehler. Einige Motor Endstufen treten bei Not-Aus jedoch in den nächsten Voll-Schritt (vgl. Stepmotore und deren Ansteuerung). Um den hierdurch generierten Schrittfehler zu vermeiden ist ggf. das Endstufen interne Not-Aus System zu deaktivieren.
       

      Parametrierung per Software
      Nachdem die Jumper (Stromversorgung / Datentransfer / Not-Aus) gesetzt sind, erfolgen alle weiteren Parametrierungen sowie die Lizenz-Bestätigung per Datentransfer über das Control-Center.
      . Setzen Sie die Werte "nach bestem Wissen und Gewissen", - und nutzen Sie den:

      Inbetriebnahme & Test-Modus
      (vgl. vollst. Manual im Download).


    Systemgeschwindigkeit und Taktung

      Step- bzw. Schritt-Motore sind eigentlich eher Drehmagnete als Motore. Beim Anlegen einer Spannung richtet sich der Anker aus, hierbei macht er einen Schritt - oder auch nicht (je nach seiner vorherigen Nord/Süd-Ausrichtung). Für jeden weiteren Schritt, ist die Spannung immer wieder umzupolen.

      Unabhängig vom physikalischen Aufbau sind in einem Schritt-Motor elektromagnetisch (mindestens) 2 Spulen wirksam; körperlich sind meist 4 Spulen vorhanden, die entweder paarweise seriell oder parallel geschaltet werden - magnetisch jedoch als 2 Einzelspulen wirken (vgl. Stepmotore und deren Ansteuerung). Die Polung dieser 2 Spulen untereinander bestimmt die Drehrichtung des Schrittmotors. Oftmals anzutreffen sind Schritt-Motore, die im "Vollschritt Betrieb" für eine Umdrehung 200 Schritte benötigen, pro Schritt also einen Drehwinkel von 1,8 Grad zurücklegen.

      Durch entsprechende Ansteuerungstechnik können diese Motore jedoch auch so getaktet werden, daß
        -  400 Schritte a 0,9 Grad  (1/2-Schritt)
        -  800 Schritte a 0,45 Grad (1/4-Schritt) 
        - 1600 Schritte a 0,225 Grad (1/8-Schritt) etc.
      zu einer Motor Umdrehung führen. Der Markt bietet entsprechende Endstufen mit der erforderlichen Teilschritt Steuer-Logik.

      ACHTUNG
        Teilschritte, insbesondere Mikroschritte (vgl. Stepmotore und deren Ansteuerung) sind dynamisch - aber nicht (unbedingt) stillstand stabil!
        Step-Motore können somit aus dem labilen Gleichgewicht der "Stop-Phase" undefiniert in den nächsten magnetisch stabilen Voll-Schritt vor oder nachtreten! Ob dies so ist, hängt von der Motor Endstufe ab.

      Eingangsseitig werden die Motor-Endstufen mit einem Takt-Signal versorgt, für eine Umdrehung mit 1600 Schritten werden 1600 Takte erforderlich. Die Taktfrequenz bestimmt die Motorgeschwindigkeit (in U/min bzw. U/sec).

      Welche Drehzahl erreichbar ist, hängt letztendlich vom dynamischen Verhalten des Gesamtsystems und seiner beschleunigten Massen ab. Im Inbetriebnahme und Test Modus bieten CNC & RoBo-mac die Möglichkeit, diesen Wert auszutesten.
       

      Rampen-Steuerung (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
      Welche Umdrehung ein Schritt-Motor maximal erreicht, hängt von seiner Belastung, seiner Bauart, der Leistung der Endstufe und deren Ansteuerung (Taktung) ab. Um eine höhere Drehzahl zu erreichen, muß der Motor zunächst mit einer niedrigen Taktfrequenz gestartet und die Frequenz von Takt zu Takt erhöht werden - um so zu beschleunigen. Erhält der Motor "von jetzt auf gleich" die volle Taktzahl, so lauft er möglicherweise gar nicht an, sondern gibt lediglich Magnetisierungsgeräuse ab, wird kurzfristig heiß und evtl. zerstört.

      Die beschriebene Ansteuerung wird üblicherweise als Rampen-Steuerung bezeichnet, da der Motor über eine Rampe von 0 auf Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt wird. Einfache Rampensteuerungen arbeiten linear, d.h. die Taktzahl wird von Takt zu Takt um den selben Wert erhöht, bis die Nenndrehzahl erreicht ist. Dies funktioniert, gibt jedoch bei Erreichen der Nenndrehzahl einen leichten Ruck, da die Beschleunigung schlagartig aufhört. Um diesen Ruck zu vermeiden, verwenden bessere Taktgeber eine Sinus-Rampe; die hiermit erreichbaren Beschleunigungswerte liegen meist unter denen einen Linear-Rampe.

      Der Multi-Achs-Controller arbeitet mit einer "asympthotischen" Rampe; schnell wie eine Linear-Rampe und in den Übergängen weich wie eine Sinus-Rampe. Im Parametrierungsdatensatz wird individuell hinterlegt, mit welcher Geschwindigkeit die Rampe durchlaufen, die Drehzahl also hochgefahren oder abgesenkt wird.

      Master-Geschwindigkeit
      Neben der Beschleunigung über die Rampe besteht die Möglichkeit, die Geschwindigkeit von Fahrauftrag zu Fahrauftrag nahezu kontinuierlich anzupassen, um ”weiche” Bewegungsabläufe zu realisieren. Die im
      Test-Modus ermittelte Nenndrehzahl kann (mit einer Auflösung von ca. 0,75%) auf unter 1% abgesenkt und in Abhängig von Dynamik und Massen des Gesamtsystems um bis zu 100% übertaktet werden - so die Grenzfrequenz es zuläßt. Der sich hieraus ergebende Wert ist definiert als Master-Geschwindigkeit.

      Optimale Arbeitsgeschwindigkeit
      Die Aufgabe bestimmt, was optimal ist !
      Bei einer reinen Positionier-Steuerung ist es vermutlich optimal, die gewünschte Position so schnell wie möglich zu erreichen, bei einer Bahn-Steuerung ist evtl. die kontinuierliche Geschwindigkeit am Werkstück Optimierungskriterium. Besonders komplex ist "das Absetzen eines vollen Sektglases".

      Der Multi-Achs-Controller bietet mehrere Möglichkeiten, die miteinander kombinierbar sind: Die folgenden Ausführungen - und ihre Umsetzung - sind ähnlich komplex, wie das Absetzen des Sektglases.
      Hier hilft nur Learning by doing mit Try and Error.
       

      Grundsätzlich gilt:

      • An jedem Fahrauftrag sind bis zu 8 Achsen beteiligt. Die Geschwindigkeit dieser Achsen orientiert sich an den Weg / Taktverhältnissen untereinander. Die Achse mit der jeweils höchsten Taktzahl fährt die max. mögliche Geschwindigkeit des Fahrauftrages, die Master-Geschwindigkeit.
         
      • Die absolute Geschwindigkeit aller anderen Achsen wird also aus ihrem Verhältnis zur Master-Geschwindigkeit bestimmt. Nach Abarbeitung eines Fahrauftrages haben alle Motore die gewünschte Stepzahl synchron erbracht, d.h. die individuelle Winkelgeschwindigkeit jedes Motors bleibt während des einzelnen Fahrauftrages konstant - so keine Rampe gefahren wird.
         
      • Die Rampenautomatic bewertet die Geschwindigkeitsänderung einer "schnellen Achse".
        Schnell ist definiert als "80% Master-Geschwindigkeit und mehr":
        • Ändert sie ihre Drehrichtung,
        • sinkt ihre Geschwindigkeit auf weniger als 1/8 = 12,5% oder
        • wird eine langsame Achse zur schellen,

          so wird zwischen dem aktiven und dem folgenden Fahrauftrag die Rampe aktiviert.

        Um Step-synchron zu bleiben, müssen alle Achsen ihre Geschwindigkeit gleichzeitig ändern. Das Anfahren einer Achse von 0 auf schnell unterbricht somit die kontinuierliche Geschwindigkeit anderer. Ob dies im Einzelfall sinnvoll ist hängt von der Aufgabe ab.

        • Tipp:
          Wird die Beschleunigung auf 2 oder mehr Fahraufträge verteilt, z.B. "0 auf 30 / 30 auf 70 / 70 auf 100%" so wird die Rampenautomatic nicht aktiv.
           
      • Die absolute Geschwindigkeit aller Achsen wird aus ihrem Verhältnis zu einer schnellen beeinflußt. Hat die schnelle Achse ihr Ziel erreicht, so kann u.U. eine andere Achse ungewollt zur schnellen werden:
        Die Berechnung erfolgt für jeden Fahrauftrag separat, hierdurch wird die gewünschte Position in kürzester Zeit erreicht; die resultierende Fahrgeschwindigkeit am Werkstück kann jedoch ruckhaft werden.
         
      • Virtuelle Achse und Master-Geschwindigkeit (Karteikarte  'Set-Up el.' / Dynamik)
        Prozesse, bei denen die individuelle Geschwindigkeit der Achsen direkt von ihrer Taktzahl abhängig sein soll, arbeiten mit einer "virtuellen Achse", die die Master-Geschwindigkeit vorgibt. Dies entkoppelt die Achsen untereinander; die Berechnung erfolgt dann nicht von Fahrauftrag zu Fahrauftrag separat, sondern berücksichtigt den Gesamtprozess. Die Taktzahl dieser virtuellen Achse sollte (knapp) über der max. Taktzahl aller am Gesamtprozeß beteiligten Fahraufträge liegen.
      • Im Kopfbereich des EXCEL®-Sheets MA-Step finden Sie den max. Step-Wert je Achse, der eine Orientierungshilfe für die Step-Zahl der Virtuellen Achse darstellt.
         

      Grenzfrequenz des Multi-Achs-Controllers
      Die Grenzfrequenz ist als die Frequenz definiert, die theoretisch erwartete Schritt-Impulse noch nicht verliert.

    • Der Multi-Achs-Controller ermöglicht eine Grenzfrequenz  von bis zu 20 kHz die für Schnellfahrten übertaktet werden kann. Im Vollschrittbetrieb entspricht dies 6.000 U/min. Unter Last wird diese Drehzahl von kaum einem Schrittmotor erreicht; er verliert Schritte - und quietscht. Die hohe Taktfrequenz findet daher ihren Einsatz primär im Mikroschrittbetrieb .
      • Wegen der Rückfragen zur Grenzfrequenz:
        Das Thema ist z.Z. offenbar Main-Stream. 60 kHz Taktfrequenz zu erzeugen ist nicht das Problem, kritisch ist die Taktpräzision während der Übergänge zwischen den Datensätzen. Ob sich die "Porsche Fans" das alle mit dem Oszillographen angeschaut und die Impulse gezählt haben kann ich – um es zurückhaltend auszudrücken – nicht beurteilen.
      • Allerdings verringert sich rein mathematisch betrachtet der relative Schrittfehler bei höheren Taktraten; in praxi: Schrittfehler gehen in der Toleranz unter.

        Und nun für die "Porsche-Fans":
        Eine Turbo-Version CNC & RoBo-mac 60 kHz ist in Entwicklung,
        – die "Null-Fehler" Philosophie und deren Mathematik (s.u.) bleiben jedoch Entwicklungspriorität.
         

      Die Übertragung des Fahrauftrages und die Berechnung, welcher Motor mit welcher Drehzahl hieran teilnimmt findet zwischen den Schritt-Flanken statt. Die Rechenzeit hierfür bestimmt die Grenzfrequenz.

      Während und unmittelbar nach Übertragung eines Fahrauftrages ist mehr Rechenaufwand erforderlich als bei der eigentlichen Abarbeitung. Soll für eine Schnellfahrt selbst die Grenzfrequenz übertaktet werden, so empfiehlt es sich keinesfalls, die Geschwindigkeit mit mehreren Einzel-Fahraufträgen hochzufahren. Statt dessen ist unter Nutzung der Rampen-Automatik aus dem Stillstand auf übertaktete Master-Geschwindigkeit zu beschleunigen, die Rechenzeit fällt dann in die Rampe!

      Alle zeitkritischen Programmabschnitte – und das sind nahezu alle Berechnungen der Step Geschwindigkeit - wurden Register-optimiert in Assembler programmiert. Eine spezieller Algorithmus sorgt ergänzend dafür, daß keine Schritte verloren gehen, selbst wenn die Berechnung nicht rechtzeitig abgeschlossen wurde (Grenzfrequenz übertaktet); in derartigen Fällen wird der Schritt nachgeholt. Die Vorgänge spielen sich im MicroSekunden Bereich ab. Eine impulsförmige Änderung des Betriebsgeräusches ist ggf. hörbar.