DE2063197A1

DE2063197A1 - Anordnung zur numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2063197A1
Application number: DE19702063197
Authority: DE
Inventors: Geert Henenk Yorktown Heights NY Bouman (V St A )
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-12-22
Publication date: 1971-07-01
Also published as: BE761085A; FR2072118A1; US3626385A; CA934036A; GB1281134A; FR2072118B1

Description

Internationale Häro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 14. Dezember 1970 Iw- fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: tleuanmeldung

Aktenzeichen der AnmeLderin: Docket YO 968 009

Anordnung zur miinerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gleichzeitigen numerischeti Steuerung von Werkzeugmaschinen durch einen programmgesteuerten Rechner, mit Speichereinrichtungen zur Speicherung von Daten für jede Werkzeugmaschine.

Da die VerarbeitungsgeschwindigkeIt eines programmgesteuerten Rechners wesentlich höher list al:; die einer Werkzeugmaschine, Ist es zweckmäßig zur Bedienung von jeweils mehreren Werkzeugmaschinen einen Rechner vorzugehen..

Eine Einrichtung der oben beschriebenen Art Ist In der deutschen Offenlegungsschrift 1.900.83 1 beschrieben. Darin liefert ein Rechner Im Zeltmultiplexbetrieb parallele Steuerworte zu Werkzeugmaschinen, welche neue Daten vom Rechner benötigen. Die Signale zur Anforderung von Steuerworten werden von den einzelnen Werkzeugmaschinen dabei von jewel In einem OfjzLllator erzeugt, welcher entweder direkt bei der Maschine oder direkt beim Rechner vorgesehen werden kann. Dies.« Oszillatoren bestimmen also die Verarbeltungsgeijchwlndigkelt der Werkzeugmaschinen. Zwischen dem Rechner und den einzelnen Werkzeugmaschinen sind Pufferspeicher vorgesehen, In denen eine Vielzahl von Steuerworten, das heißt eine fnterpoiatlomrtabelle für die dazugehörige Werk-

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zeugmaschine gespeichert ist. Der Rechner versorgt dabei die einzelnen Tabellen nacheinander mit neuen Steuerworten, wobei nach dem Auffüllen einer Tabelle die nächste Tabelle an die Reihe kommt. Für jede Werkzeugmaschine ist also eine Reihe von Rechenvorgängen notwendig und in dieser Rechenzeit steht der Rechner anderen Werkzeugmaschinen nicht zur Verfügung. Das Auslesen der Tabellen geschieht dabei durch Einrichtungen, welche der Werkzeugmaschine zugeordnet und vom Rechner unabhängig sind.

Diese Art der numerischen Steuerung hat den Machteil, daß für fe jede Maschine jeweils eine ganze Tabelle von festen Interpolationswerten vorgesehen ist, und somit nicht die Möglichkeit besteht, während der Benutzung der Tabelle auftretende Ereignisse zu berücksichtigen. Derartige Ereignisse können z.B. das Eingreifen einer Bedienungsperson, oder andere externe Einflüsse sein. Eine Beeinflussung der Werkzeuqmaschinensteuerung ist erst nach Verarbeitung der Tabelle möglich, wodurch sich Verzögerungen ergeben.

Ein weiterer Nachteil der in der genannten Offenlegüngsschrift beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß aufwendige IHifferspeichereinrichtungen mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit zwischen dem Rechner und den Werkzeugmaschinen vorgesehen werden ™ müssen. Bei hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit der Werkzeugmaschinen kann außerdem der Fall eintreten, daß der Rechner mit der Berechnung der Interpolationswerte nicht nachkommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der oben genannten Art zu schaffen, welche rasch auf äußere Signale reagieren kann und aufwendige Pufferspeichereinrichtungen zwischen dem Rechner und den Werkzeugmaschinen vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Speichereinrichtungen über zugeordnete Torschaltungen zur Übertragung jeweils einer Instruktion mit dem Eingang des Rechners verbunden sind und daß der Ausgang des Rechners über den Werkzeug-

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maschinen zugeordnete Torschaltungen ohne Zwischenspeicherung mit den Werkzeugmaschinen verbunden ist, wobei die betreffenden Torschaltungen gleichzeitig von einem Anforderungssignal der betreffenden Werkzeugmaschine gesteuert werden.

Dadurch, daß der Rechner jeweils für eine Werkzeugmaschine nur eine einzige Instruktion durchführt, ergibt sich jederzeit die Möglichkeit, die Steuerung der Werkzeugmaschinen geänderten Umständen anzupassen. Das aus der Verarbeitung einer einzigen Instruktion gewonnene Steuersignal für die Werkzeugmaschinen kann außerdem ohne Zwischenspeicherung den Maschinen direkt zugeführt werden, wodurch also Zwischenspeicher zwischen dem Rechner und den Maschinen entfallen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Speichereinrichtungen in zwei Teilpuffer aufgeteilt, deren Speicherstellen nacheinander adressiert werden und ist ferner ein Decodierer, welcher feststellt, wann die erste Speicherstelle eines Teilpuffers adressiert wird, vorgesehen, der ein Signal zum angeschlossenen Prozessor liefert, welcher dann den vorherbenutzten Teilpuffer nachlädt.

Durch die Unterteilung der Speichereinrichtungen, welche die benötigten Daten und Instruktionen speichern, in zwei Teilpuffer, kann keine Verzögerung dadurch auftreten, daß dem Rechner keine neuen Daten zur Bearbeitung zur Verfügung stehen. Jeweils nach Beendigung eines Teilprogrammes wird vom angeschlossenen Prozessor bereits ein neues Teilprogramm in den ausgelesenen Teilpuffer übertragen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den restlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung soll nun anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen

numerischen Werkzeugmaschinensteuerung,

Fig. 2 eine Variante der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Funktionsablaufes einer

zeitgeteilten, numerischen Werkzeugmaschinensteuerung ,

Fig. 4 die Anordnung der Fign. 4A-4F zueinander,

Fig. 4A-4F eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Werkzeugmaschinensteuerung.

In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer zeitgeteilten, numerischen Werkzeugmaschinensteuerung gezeigt, welche einen Einzweck-Rechner 14 enthält, der im Zeitmultiplexbetrieb mehrere Werkzeugmaschinen 5, 6, 7 bedient. Eine zentrale Verarbeitungseinheit 8 liefert als Nachprozessor ein numerisches Steuerprogramm, einige Zeit bevor der Rechner 14, welcher jeweils direkt an die Werkzeugmaschinen angeschlossen ist, die betreffenden Daten benötigt. Der Prozessor 8 liefert Instruktionsfolgen für die verschiedenen Werkzeugmaschinen. Die Maschinen 5 bis 7 werden nach diesen Instruktionen, w welche noch vom Rechner 14 umgeformt werden, betrieben. Die Instruktionsfolgen gelangen vom Prozessor 8 über die Leitungen 79, 80 und 81 in drei Pufferspeicher Bl, 15; B2, 16; und B3, 17. Ein entsprechendes Programm im Prozessor 8 sorgt dafür, daß eine vollständige Instruktionsfolge mit Daten den genannten Puffern zur Verfügung gestellt wird, wenn ein Puffer diese Informationen benötigt. Der Puffer Bl ist über die Leitung 31, die Torschaltung 25 und die Leitung 67 mit dem Rechner 14 verbunden. Die Torschaltung 25 wird über eine Leitung 150 von der Abtast- und Auswahleinrichtung 13 gesteuert. Diese Einrichtung 13 enthält Einrichtungen zur Abtastung der Eingangsleitungen 100, und 104, um feststellen zu können, welche dieser Leitungen ein

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Signal aufweist, welches eine Bedienung einer Maschine verlangt. Der Umschalter 83 verbindet die Leitung 100 entweder mit der Leitung 91 zur Maschine 1 oder mit einer Taktschaltung 10, jeweils über die Kontakte 84 und 82. Die Leitungen 102 und 104 sind auf gleiche Weise über die Kontakte 87 und 85, sowie 90 und 88 entweder mit den Maschinen 2 und 3 oder mit den Taktgebereinrichtungen 11 und 12 verbunden. Die genannten Taktgebereinrichtungen liefern Taktpulse, deren Frequenz der Geschwindigkeit der Werkzeugmaschinen angepaßt ist. Die Taktgebereinrichtungen können z.B. vom Prozessor 8 gesteuert werden.

Jede der Werkzeugmaschinen sendet von Zeit zu Zeit einen Impuls auf der betreffenden Leitung 91 bis 93, wodurch eine Bedienung der betreffenden Werkzeugmaschine durch den Rechner 14, d.h. die Versorgung der Maschine durch entsprechende Verschiebungsdaten verlangt wird. Die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 liefert bei Empfang eines Bedienungsanforderungssignales von einer Werkzeugmaschine ein Signal auf einer der Ausgangsleitungen 150, 154, 156. Diese Leitungen steuern damit verbundene Torschaltungen 25, 26 und 27, wodurch Instruktionsdaten von den Puffern 15, 16, 17 in den Rechner 14 über die Leitungen 29, 30, 31 und 67 gegeben werden.

Der Rechner erzeugt Ausgangssignale auf den Leitungen 45, 46, 47 und 48. Je zwei dieser Leitungen sind für die Fortbewegung des Maschinenschlittens in der X-Achse und in der Y-Achse bestimmt, wobei eine Leitung für Verschiebungen in der Plusrichtung und die andere Leitung für Verschiebungen in der Minusrichtung vorgesehen ist. Die Leitungen 45 bis 48 sind mit den Eingängen von Torschaltunrjen 70, 71, 72 verbunden. Diese Torschaltungen werden von den bereits genannten Leitungen 51, 154 und 156 gesteuert, wodurch die entsprechende Werkzeugmaschine mit dem Ausgang des Rechners verbunden werden kann. Damit wird eine Synchronisation erzielt zwischen der Dateneingabe in den Rechner 14 und der Datenausgabe an die gewünschte Werkzeugmaschine. Die Gruppe von Ausgangsleitungen 45 bis 48 kann also mit jeder der Werkzeug-

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maschinen verbunden werden.

Die Praxis hat gezeigt, daß normale Werkzeugmaschinen ca. 20 OOO Pulse pro Sekunde für jede Verschiebungsachse benötigen. Die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 kann also mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und den Rechner 14 jeweils mit anderen Werkzeugmaschinen und den betreffenden Achsenrichtungen verbinden. Sobald der Rechner 14 einen Rechengang für eine Maschine beendet hat, erzeugt er auf der Leitung 152 (Fig. 2) ein Signal, wodurch die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 veranlaßt wird, nach weiteren Eingangssignalen auf den Leitungen 91 bis 93 zu suchen.

In Fig. 2 ist eine Variante der Anordnung nach Fig. 1 gezeigt, welche sich näher an das in den Fign. 4A-4F gezeigte Ausführungsbeispiel anlehnt. Die Steuerung der Werkzeugmaschinen ist in Fig. 2 näher gezeigt. Z.B. ist aus der Figur ersichtlich, daß von der Torschaltung 70 vier Leitungen zu der Maschine 1 führen. Wie bereits beschrieben, sind jeweils zwei dieser Leitungen für eine Achse und innerhalb einer Achse für positive und negative Verschiebungen bestimmt. Auf diesen Leitungen werden Impulse zu den Maschinen übertragen, welche die inkrementalen Verschiebungen steuern.

In den Flgn. 3A und 3B ist ein Flußdiagramm des vom Rechner 14 durchgeführten Rechenganges gezeigt. Bei der Erklärung der Fig.3 wird auch auf die Fig. 4 Bezug genommen.

Der erste Schritt des Rechenganges besteht darin, festzustellen, ob eine Maschine Bedienung verlangt. Die betreffende Bedienung wird von einem Start-Steuersignal 9 (Fig. 4F) ausgelöst. Wenn die betreffende Maschine keine Bedienung verlangt, sucht die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 weiter nach Signalen auf Eingangsleitungen und Maschinen, welche Bedienung verlangen können (Fig. 4E).

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ORlO(NAL. INSPECTED

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Falls eine Maschine Bedienung verlangt, wird eine Pufferadresse vom Register 158 (Pig. 4B) zum lokalen Adreßregister 194 (Fig. 4A) gebracht. Das Pufferadreßregister 158 befindet sich in einem der Puffer Bl, B2 oder B3 (Fig. 4B und 4D). Das lokale Adressenregister 194 befindet sich im Rechner 14, welcher im Zeitmultiplexverfahren die einzelnen Werkzeugmaschinen bedient.

Der dritte Schritt des Rechenganges besteht darin, den decodierten Ausgang des lokalen Adressenregister 194 auf die Pufferadreßleitungen 202 zu geben und den Inhalt des adressierten Puffers in das Instruktionsregister 206 zu bringen. Durch die Signale auf den Pufferadressenleitungen 202 wird eine bestimmte Pufferspeicherstelle, z.B. im Puffer Bl ausgewählt. In diesem Puffer sind 16 Speicherstellen vorgesehen, von denen jeweils eine adressiert wird. Der nächste Schritt des Rechenganges besteht darin, den Ausgang der adressierten Pufferstelle über die Leitung 35 in das Instruktionsregister 206 (Fig. 4C) des Rechners 14 zu bringen. Der Inhalt des Instruktionsregisters wird auf bekannte Weise decodiert und gibt an, welche von vier möglichen Operationen: CP, LRY, LRX, AX durchgeführt werden soll.

Der AX oder Achsenbefehl ist der erste Befehl für eine Verschiebung des Schlittens der Werkzeugmaschine. Dieser Befehl enthält Informationen für das Achsenrichtungsregister (ADR) 172 (Fig. 4B), welche anzeigen, in welchen Richtungen auf dieser Achse eine Verschiebung stattfinden soll. Ferner enthält der AX-Befehl Informationen für das Achsentätigkeitsregister (APR) 174 (Fig. 4B), welches eine Verschiebungstätigkeit der betreffenden Achse steuert, d.h. ob eine Verschiebung auf der X- oder Y-Achse während des gegenwärtigen Rechenganges durchgeführt werden soll.

Die LRX (Lade-Register X) Instruktion bezieht sich auf das Laden des ΔΧ-Registers 22 (4D). Der Inhalt dieses Registers gibt die Gesamtanzahl der Einheitsverschiebungen an, mit welcher der Schlitten nach der betreffenden Achse während der Durchführung

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INSPECTED

einer CP-Instruktion verschoben werden soll. Die LRY (Lade-Register Y) Instruktion bezieht sich auf das Laden des ΔΥ-Register 24 (4D) ähnlich wie für das ΔΧ-Register. Die bei der betreffenden Verschiebung verwendete Interpolationsmethode wird weiter unten beschrieben.

Die vierte Instruktion ist die CP-Instruktion zur Erzielung eines kontinuierlichen Weges. Mit dieser Instruktion wird erzielt, daß die Verschiebung so stattfindet, wie es während des vorhergehenden Befehles durch den Inhalt der Register 22 und 24 ange-Ik geben worden war. Es kann vorkommen, daß im Pufferspeicher eine Vielzahl von CP-lnstruktionen gespeichert sind, welche auf LRY- oder LRX-Befehle folgen.

Wenn eine AX-Instruktion vorliegt, wird als nächster Schritt der Schritt 5 ausgeführt, welcher darin besteht, den Inhalt des lokalen Adressenregisters 194 auf die Pufferadressenleitungen zu geben. Hiernach wird der Inhalt des adressierten Pufferegisters A und B, 18, 19 über die Leitung 35 in das Register 172 und 174 (Fig. 4B) gebracht. Diese beiden Register 172 und 174 befinden sich im Puffer. Hiernach folgt auf den Schritt 5 der Schritt 8 und der Inhalt des lokalen Adressenregisters wird um Eins erhöht. Im Schritt 9 wird der Inhalt des Registers in das Puffer-™ adressenregister 158 gebracht, welches nunmehr einen um Eins erhöhten Inhalt speichert und dadurch die Adressierung der nächsten Pufferspeicherstelle 0-15 gestartet. Der Inhalt der betreffenden Pufferspeicherstelle wird daraufhin über das lokale Adressenregister 194 ausgelesen, usw. Auf den Schritt 9 folgt der Schritt 18, welcher jeweils am Ende einer Instruktionsfolge durchgeführt wird. In diesem Schritt wird die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 veranlaßt, nach weiteren aktiven Eingängen von den Werkzeugmaschinen zu suchen. Es wird also über die Leitung 152 eine Weiterführung der Abtastung ausgelöst. Wenn von der Einrichtung 13 festgestellt wird, daß eine Maschine ein Signal auf den Leitungen 91-93 sendet und somit Bedienung verlangt,

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wird wieder der erste Schritt des Rechenganges vom Rechner 14 eingeleitet.

Es soll nun angenommen v/erden, daß im Rechner die Instruktion LRX empfangen wurde. Diese Instruktion löst den Schritt 6 aus, wodurch der decodierte Inhalt des lokalen Adressenregisters auf die Pufferadressenleitungen 202 gebracht wird. Der Inhalt der adressierten Pufferspeicherstelle wird hierauf in das AX-Register 22 eingelesen, um eine Interpolation ausführen zu können. Hierauf folgt der Schritt B, der Schritt 9 und der Schritt 18, wonach der Rechner zurüol kehrt zum Schritt 1 und einen neuen Rechengang mit dem Schritt 4 beginnt.

Es soll nun angenommen werden, daß im Schritt 4 eine LRY-Instruktion decodiert wurde, l'.u folgt nun der Schritt 7, worin der decodierte Inhair, den lokalen Adressenregisters 194 In beschriebener Weise eine Pufferspeichernteile adressiert. Der Inhalt dieser adressierten PufferapeLuherste 1Ie wird hierauf in das ΔΥ-ReijLisher 24 detJ betreff>nden Putters, z.B. des Puffers 17, gebracht, um hierauf nine interpolation durchführen /u können, Hierdurch wird eine Rückkehr ^tim Schritt 4 eingeleitet und weiterhin die Schritt e 8, 9, 18 mut weiter 1, 2, 3, 4 durchgeführt.

K;j Boli nun die verbündete InturpoLationsnUithode näher erklärt werden, Diese besteht darin, daß der Inhalt des ΛΧ-Registers wiederholt zum Inhalt dtm ) ax Registers 21 (Fig. 4D) addiert wird. Das J'ΛX-Reg later: 21 welkst eine gleiche BitsteiLenanzahl auf wio daa ΛΧ-Reqiater 22. Als Fobjf; illn-inr Addition kann ein übertrag auftreten. Die Anzahl der duroh die v/iederhoLte Addition des Inhalten des Re/Litern 22 zum Inhalt deis Register 21 r-'iöul tierenden Überträge Ist jeloch proportional zum Inhalt de» Ax-Registerr. 22. Außerdem finden diese Überträge in annähernd gleichen Zeltabiitändi π während der Fortdauer der wiederholten Addition .statt. Wenn beispielsweise die Register 22 und jf-v/ells acht BttsteiLen aufweisen und im Zuge der wiederholten

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Addition 256 Additionen entsprechend 256 CP-Befehlen durchgeführt werden, dann wäre die Anzahl der Überträge gleich dem Inhalt des ΔΧ-Registers 22. Außerdem nimmt das ΣΔΧ-Register 21 nach den 256 Additionen wieder den Ursprungswert an. Zur Zählung der wiederholten Additionen ist ein CP~Folgezähler 20 vorgesehen, welcher nach 256 Additionen überläuft und damit das Ende einer CP-Instruktlonsfolge anzeigt.

Im obigen Fall wurde angenommen, daß ein CP-Befehl durchgeführt werden soll. Nach Decodierung dieses Befehles im Schritt 4 folgt

^ als nächster Schritt der Schritt 10. In diesem Schritt wird geprüft ob eine Verschiebung nach der X-Achse stattfinden soll» Wenn nicht, wird der Schritt 13 durchgeführt. Wenn jedoch eine Verschiebung stattfinden soll, dann folgt als nächster Schritt der Schritt 11. In diesem Schritt wird der Inhalt des ΣΔΧ-Registers 21 und des ΔΧ-Registers 22 über den Addierer 258 zum Summenregister 260 gebracht/ wobei ein evtl. Übertrag über die Leitung 262 in Fig. 4C auf eine der X-Ausgangsleitungen 45 oder 46 gegeben wird. Im nächsten Schritt 12 wird der Inhalt des Summenregisters 260 in das Register 21 des Puffers gebracht. Nach dem Schritt 12 wird der Schritt 13 durchgeführt. In diesem Schritt wird geprüft, ob eine Verschiebung nach der X-Achse notwendig ist. Wenn nicht, werden die beiden Schritte 14 und 15 über-

W Sprüngen und es folgt der Schritt 16. Wenn jedoch die Verschiebung notwendig ist, wird der Schritt 14 durchgeführt und der Inhalt des Registers 23 und des Registers 24 über den Addierer 258 ins Summenregister 260 gebracht. Wie oben beschrieben, wird ein evtl. Übertrag über die Leitung 262 auf eine der beiden Ausgangsleitungen 47 oder 48 gegeben. Im Schritt 15 wird der Inhalt des Summenregisters 260 in das ΣΔΥ-Reglster 23 im Puffer gebracht und ersetzt dort den vorherigen Inhalt. Im nächsten Schritt

16 wird der Inhalt des Folgezählers 20 (Flg. 4B) um Eins erhöht. Wenn durch diese Erhöhung kein Übertrag erfolgt, wird im Schritt

17 die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 ausgelöst und damit das Ende der Schrittfolgen angegeben. Wenn jedoch der Folgezäh-

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ler 20 überläuft und hiermit auf Null zurückgestellt wird, wird der Inhalt des lokalen Adressenregisters 194 im Schritt 8 um Eins erhöht. Hierauf wird im Schritt 9 der Inhalt dieses Registers in das Pufferadressenregister 158 gebracht. Wenn hierdurch der Inhalt des Pufferadressenregister 158 die Zahl O oder Acht erreicht, wodurch also jeweils die erste Speicherstelle des Puffers A oder B angegeben wird, wird auf den Leitungen 160 oder 166 ein Signal erzeugt, wodurch der Prozessor 8 veranlaßt wird, den Puffer B19 oder A18 über jeweils die Leitungen 162 oder 168 neu zu laden.

Die beschriebene Interpolationsmethode ist einfach und erfordert nur das Errechnen von akkumulierten Werten in den Registern 21 und 23. Es sind jedoch durchaus auch andere Interpolationsmethoden denkbar und speziell können in den einzelnen Pufferspeicherstellen der Puffer 15-17 auch andere Instruktionen gespeichert werden.

Die Abtast- und Auswahleinrichtung 13 ist in Fig. 4E näher gezeigt. Für jede Werkzeugmaschine, z.B. die Maschine 1, ist eine Zeitgebereinrichtung vorgesehen, welche einen Impuls auf die Leitung 100 gibt, wenn die Maschine eine Bedienung verlangt.

Für die Maschinen 2 und 3 werden entsprechende Impulse auf die Leitungen 102 und 104 gegeben. Die Impulse auf diesen Leitungen setzen entsprechende Kippschaltungen 106, 108 und 110.

Ein Abtastzeitgeber 111 sorgt für eine Synchronisation der Abtasteinrichtung und besteht aus den monostabilen Kippschaltungen 112, 114 und 116. Diese Zeitgebereinrichtung 111 wird in Gang gebracht durch einen Startimpuls zum Oder-Glied 118. Das Ausgangssignal.dieses Oder-Gliedes 118 schaltet die Kippschaltung 112 um, wodurch ein Impuls auf der Leitung 122 erzeugt wird, welcher die Kippschaltungen 124, 126 und 128 zurückstellt. Wenn die Kippschaltung 112 zurückkippt, wird ein Impuls auf der Leitung 130 erzeugt, welcher die Kippschaltung 114 um-

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schaltet, wodurch ein Impuls auf der Leitung 132 erzeugt wird, welcher den Inhalt des Zählers 134 um· Eins erhöht. Der Zähler 134 ist ein Module—3-Zähler. Wenn die Kippschaltung 114 zurückkippt, wird ein Impuls auf der Leitung 136 erzeugt, welcher die monostabile Kippschaltung 116 umschaltet. Hierdurch wird ein Impuls auf der Leitung 138 erzeugt, welcher der Torschaltung 140 zugeführt wird. Wenn die Kippschaltung 116 zurückkippt, wird ein Impuls auf der Leitung 142 erzeugt, welcher über das Und-Glied 120, sofern dieses Und-Glied vorbereitet ist, zurück zum Oder-Glied 118 geführt wird und die Zeitgeberschaltung 111 zu einem neuen Zyklus veranlaßt. Das Und-Glied 120 ist nur vorbereitet, wenn die Kippschaltungen 124, 126 und 128, welche über die Leitungen 125, 127 und 129 mit dem Und-Glied verbunden sind, alle im Null-Zustand sind.

Wenn sich die Kippschaltung 106 im Eins-Zustand befindet und der Zähler 134 Null anzeigt zum Zeitpunkt, wo der Impuls auf der Leitung 138 der Torschaltung 140 zugeführt wird, gelangt das Signal auf der Leitung 146 über das Und-Glied 144 zur Kippschaltung 124 und setzt diese Kippschaltung. Dieser Impuls von der Leitung 146 gelangt über die Verzögerungsschaltung 148 auch zur Kippschaltung 106 und stellt diese Kippschaltung zurück. Dadurch, daß die Kippschaltung 124 nun im Eins-Zustand ist, wird das Und-Glied 120 nicht.vorbereitet und deshalb kann der Impuls auf der Leitung 142, welcher beim Zurückschalten der Kippschaltung 116 erzeugt wurde, nicht über das Und-Glied 120 zum Oder-Glied 118 gelangen.

Ein Signal auf der Leitung 150 zeigt dem Rechner 14 an, daß die Maschine 1 Bedienung verlangt. Wenn der Rechner die gewünschten Daten zu dieser Maschine geliefert hat, wird ein Signal auf der Leitung 152 (von der Taktleitung P18 in Fig. 4F) erzeugt, welches die Zeitgebereinrichtung 111 über das Oder-Glied 118 wieder in Betrieb setzt. Das Und-Glied 242 wird vorbereitet, da im Zähler 134 der Inhalt 1 gespeichert ist. Ferner erhält

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dieses Und-Glied 242 ein Signal vom Ausgang der Kippschaltung 108 und erzeugt ein Signal, welches die Kippschaltung 126 setzt. Hierdurch wird auch die Kippschaltung 108 über die Verzögerungsschaltung 248 zurückgestellt. Das Und-Glied 343, die Kippschaltung 128, die Verzögerungsschaltung 348 und der Null-Ausgang des Zählers 134 sind auf gleiche Weise verbunden.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß Signale auf den Leitungen 150, 154 und 156 dazu benutzt werden, eine Verbindung zwischen dem Rechner 14 und den Puffern 15, 16 und 17 herzustellen.

In den Fign. 4B und 4D ist der Pufferspeicher 17 näher dargestellt. Wie bereits beschrieben, ist für jede Werkzeugmaschine 5, 6, 7 ein derartiger Puffer 15, 1.6, 17 vorgesehen. Der Pufferspeicher 17 besteht aus acht Registern, weLche mit A, 18 angegeben sind, aus acht Registern, weLche mit B, 19 angegeben sind und einer Reihe weiterer Register. Zu diesen weiteren Registern gehört z.B. der Folgezähler 20, dan Pufferadressenregister 158, das ADR-RegLster 172, das APR-Register 174, das ΣΛΧ-Register IU₇ das ΔΧ-Register 22, das £AY-Register 2.3 und das ΔΥ-Reglster Das Pufferadressunregister 158 in Fig. 4B dient dazu, eine der 16 Piifferspeicherstellen im A- oder B-Puffer 18 und 19 über das lokale Adressenregiütur L94 und den Decoder 34 zu adressieren. Im A-Puffer 18 und B-Pufc'Eer 19 sind die tn.'struktionen für den Rechner 14 gespeichert. Das Puf feradroaiienreglster 158 zählt von 0-15 und kehrt dann zn HuLL zurück. Im flull-Zustand wird von diesem Register L58 ein SignaL auf der LeLtung 160 durch den Decodierer 2fS erzeugt, weLches zum- Prozessor 8 geführt wird und da« Programm In dem Prozessor 8 unterbricht. Der Prozessor 8 lädt hierauf den Puffer mLt neuen Daten.

Wenn der Inhalt de« Pufferadresaetiregister 158 auf 8 steht, v/ird ein Signal auf der Leitung 166 erzeugt, welches den Prozensor 8 veranlaßt dio PufforspeIchersteIlen A18 zu laden.

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Wie bereits beschrieben, zeigt der Inhalt des ADR-Register 172 in Fig. 4B an, in welcher Richtung sich der Schlitten der Werkzeugmaschine bewegen soll. Beispielsweise können in dem ADR-Register 172 zwei Bitstellen vorgesehen werden. Die eine Bitstelle kann dabei die Richtung angeben, nach der der Schlitten in der X-Richtung verschoben werden soll. Wenn dieses Bit auf Eins steht, soll eine positive Verschiebung durchgeführt wird und wenn dieses Bit auf Null steht eine negative Verschiebung, Gleichermaßen kann das andere Bit des ADR-Registers 172 die· Richtung der möglichen Verschiebung nach der Y-Achse des Schlittens der Werkzeugmaschine angeben.

Das APR-Register 174 kann ebenfalls zwei Bitstellen umfasssen. Das eine Bit kann hierbei angeben, ob eine Verschiebung nach der X-Richtung nötig ist. Wenn in dieser Bitstelle eine Eins gespeichert ist, kann dies z.B. anzeigen, daß eine Verschiebung nach der X-Richtung möglich ist. Ob diese Verschiebung batsächlich ausgeführt wird, hängt jedoch auch von anderen Bedingungen ab. Wenn dieses Bit auf Null steht, kann jedoch eine Verschiebung nach der X-Richtung nicht stattfinden, auch v/enn andere Bedingungen eine derartige Verschiebung möglich machen würden. Gleichermaßen kann auch ein Bit im AP-Register 174 eine mögliche Verschiebung nach der ΊΓ-Rlchtung anzeigen.

In Fig. 4F ist eine weitere Zeitgebereinrichtung gezeigt, welche die verschiedenen Schritte des beschriebenen Rechenganges Im Rechner 14 auslöst. Für jeden Schritt ist dabei ein entsprechender Taktpuls Pl bis P18 vorgesehen.

Ein Rechengang wird durch einen Impuls am Eingang des Oder-Gliedes 176 ausgelöst. Dieses Signal schaltet die monostabile Kippschaltung 178 um, wodurch ein Pl-Impuls erzeugt wird. Dieser Pl-Impuls gelangt über die Leitung 32 zur Torschaltung 180 in Fig. 4E.

Wenn auf ihm eine der Leitungen 15O, 154 oder 156 ein Signal Docket YO 968 009 109 8 27/1019

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vorliegt, wird ein Impuls auf der Leitung 182 erzeugt, welcher die Kippschaltung 184 in Fig. 4F umschaltet. Wenn auf keiner der Leitungen 150, 154 oder 156 ein Signal vorliegt, wird am Ausgang des Nicht-Gliedes 33 ein Impuls erzeugt, welcher über die Leitung 186, die Verzögerungsschaltung 188 und die Leitung 190 zurück zum Oder-Glied 176 in Fig. 4F gelangt und die monostabile Kippschaltung 178 wieder umkippt. Der P2-Impuls, welcher von der Kippschaltung 184 erzeugt wird, gelangt zur Torschaltung 192 in Fig. 4A und bringt den Inhalt des Pufferadressenregisters 158 (Fig. 4B) zum lokalen Adressenregister 194 in Fig. 4A. Wenn die Kippschaltung 184 zurückkippt (Fig. 4F) wird ein Impuls erzeugt, welcher die Kippschaltung 196 umkippt, wodurch der Taktimpuls P3 erzeugt wird. Dieser Impuls gelangt zum Oder-Glied 198 in Fig. 4A, und der Ausgang dieses Oder-Gliedes gelangt zum Eingang der Torschaltung 200, wodurch der Ausgang des lokalen Adressenregisters 194 über den Decodierer 34 auf eine der Leitungen 202 gegeben wird. Die Leitungen 202 erstrecken sich über die Torschaltung 27 zu den verschiedenen Speicherstellen des Puffers. Der P3-Impuls wird auch der Torschaltung 204 zugeführt, um den Ausgang der adressierten Pufferspeicherstelle über die Leitung 35 und die Torschaltung 27 zum Instruktionsregister 206 zu bringen.

Wenn die Kippschaltung 196 (Fig. 4F) zurückkippt, wird die Kippschaltung 208 umgeschaltet und erzeugt den Impuls P4. Der Impuls P4 wird der Torschaltung 210 in Fig. 4C zugeführt, wodurch ein Signal auf einer der Leitungen 212, 214, 216 oder 218 gegeben wird. Ein Signal auf der Leitung 212 gibt an, daß eine AX-Instruktion decodiert wurde und schaltet die Kippschaltung 220 in Fig. 4F um, wodurch ein Taktimpuls P5 erzeugt wird. Dieser Impuls gelangt zum Oder-Glied 198 in Fig. 4A und macht die Torschaltung 200 durchlässig. Der Ausgang des Adressenregister 194 gelangt somit auf die Leitung 202. Der Ρ5τImpuls wird außerdem der Torschaltung 222 zugeführt, um die Register ADR 172 und ADR 174 von dem Puffer über die Torschaltung 27,

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die Leitung 35 und die Leitung 36 zu laden.

Bei Decodierung einer LRX-Instruktion gelangt ein Signal auf der Leitung 214 über die Torschaltung 210, welche vom Taktimpuls P4 gesteuert wird, auf die Leitung 214. Das Signal auf dieser Leitung kippt die monostabile Kippschaltung 224 um, wodurch der Taktimpuls P6 erzeugt wird. Dieser Impuls P6 gelangt zum Oder-Glied 198 in Fig. 4A, wodurch in beschriebener Weise die betreffende Pufferspeicherstelle adressiert wird. Der P6-Impuls gelangt auch zur Torschaltung 226 in Fig. 4C um den Ausgang der adressierten Pufferspeicherstelle über die Leitungen 35 und 49 zum Register ΔΧ 22 in Fig. 4D zu bringen.

Bei Decodierung einer LRY-Instruktion gelangt in ähnlicher Weise ein Signal auf die Leitung 216, welches die monostabile Kippschaltung 228 in Fig. 4F umkippt und damit einen Impuls P7 erzeugt. Dieser Impuls gelangt zum Oder-Glied 198, um auf die beschriebene Weise die betreffende Pufferspeicherstelle zu adressieren. Der P7 Impuls wird auch der Torschaltung 230 in Fig. 4C zugeführt, um den Inhalt der adressierten Pufferspeicherstelle über die Leitung 524 zum Register ΔΥ 24 zu bringen.

Bei Decodierung einer CP-Instruktion gelangt ein Signal auf die Leitung 218, welches die monostabile Kippschaltung 232 in Fig. 4F umkippt und damit einen Taktimpuls PlO erzeugt. Hier soll jedoch zunächst darauf hingewiesen werden, daß das Oder-Glied 234 (Fig. 4F) ein Ausgangssignal erzeugt, welches die monostabile Kippschaltung 236 umkippt und damit den Taktimpuls P8 erzeugt, wenn die monostabilen Kippschaltungen 220, 224 oder 228 zurückkippen. Dieser Impuls P8 wird dazu benutzt, den Inhalt des lokalen Adressenregisters 194 in Fig. 4A um Eins zu erhöhen. Wenn die Kippschaltung 236 zurückkippt, wird die monostabile Kippschaltung 238 umgeschaltet und erzeugt den Taktimpuls P9. Dieser Impuls P9 wird der Torschaltung 240 in Fig. 4A zugeführt und bringt den Inhalt des lokalen Adressenregisters 194 in das Pufferadres-

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senregister 158 in Fig, 4B, welches damit auf den neuesten Stand gebracht wird.

Beim Zurückkippen der monostabilen Kippschaltung 238 (Fig. 4F) wird die monostabile Kippschaltung 242 über das Oder-Glied 237 umgeschaltet. Die Wirkungsweise dieser monostabilen Kippschaltung 242 wird weiter unten erläutert.

Beim Umkippen der Kippschaltung 232 wird, wie bereits oben beschrieben, der Taktimpuls PlO erzeugt, welcher zum Und-Glied (Fig. 4A) gelangt und die X-Tätigkeit mittels des APR-Registers 174 prüft. Wenn das entsprechende X-Bit im Register 174 auf Eins steht, wird ein Impuls auf der Leitung 246 erzeugt. Wenn jedoch die X-Tätigkeit gleich Null iat, wird ein Impuls auf der Leitung 247 erzeugt. Ein Signal auf der Leitung 246 schaltet die monostabile Kippschaltung 250 (Fig. 4F) um und erzeugt den Taktimpuls Pll, Ein Signal auf der Leitung 247 gelangt über das Oder-Glied 39 zur monostabilen Kippschaltung 252, kippt diese um und erzeugt damit den Impuls P13.

Der Taktimpuls Pll wird den Torschaltungen 254 und 256 zugeführt, wodurch der Inhalt des ΣΔΧ-Registers 21 und des ΔΧ-Registers 22 über die Leitungen 40, 41 und die Torschaltung 27 zum Addierer 258 gebracht wird.

Der Ausgang des Addierers 250 gelangt über die Leituncj 42 in das Summenrogtster 260 und ein evtl. überlauf erscheint auf der überlaufleitung 262. Der Impuls Pll wird auch dem Und-Glied 268 zugeführt, wodurch ein Signal auf der Leitung 262 zu den Und-Gliedern 264 und 266 gelangen kann. Wenn das Und-Glied 264 von einem Signal vom ADR-Register L72 vorbereitet wurde, wird ein Impuls auf der Leitung 4^r> zur Werkzeugmaschine geliefert, welcher auf der X-Achse eine positive inkrementale Verschiebung zur Folge hat. Wenn die lind-Schaltung 266 vorbereitet wurde, wird ein Impuls auf der Leitung 46 zur Werkzeugmaschine geliefert und

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ORIGINAL INSPECTEO

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hat auf der X-Achse eine negative inkrementale Verschiebung zur Folge.

Wenn die monostabile Kippschaltung 250 zurückkippt, wird die monostabile Kippschaltung 270 umgeschaltet und erzeugt den Taktimpuls P12. Dieser Taktimpuls P12 gelangt zur Torschaltung 272 und bringt damit den Inhalt des Summenregisters 260 über die Leitung 43 und die Torschaltung 27 zum ΣΔΧ-Register 21. Wenn die monostabile Kippschaltung 270 zurückkippt, wird über das Oder-Glied die monostabile Kippschaltung 252 umgeschaltet

H und erzeugt den Taktimpuls P13. Dieser Impuls P13 wird der Torschaltung 274 in Fig. 4A zugeführt. Wenn eine Y-Tätigkeit möglich ist, d.h. das betreffende Bit im APR-Register auf Eins steht, wird ein Signal auf der Leitung 276 erzeugt. Wenn die Y-Tätigkeit nicht möglich ist, wird ein Signal auf der Leitung 278 erzeugt. Ein Signal auf der Leitung 276 kippt die Kippschaltung 280 in Fig. 4F um und erzeugt den Taktimpuls P14. Ein Signal auf der Leitung 278 passiert das Oder-Glied 50 und kippt die Kippschaltung 282 um. Der Impuls P15, welcher von der Kippschaltung 284 erzeugt wurde, als die Kippschaltung zurückkippte, wird dazu gebraucht, den Inhalt des ΣΔΥ-Registers 23 und des Y-Registers 24 über die Torschaltungen 27, 58 und 59 und die Leitungen 51, 52, 40 und 41 zum Addierer 258 und

ψ zum Summenregister 260 zu bringen. Gleichzeitig wird ein evtl. Übertrag auf die betreffenden Y-Leitungen 47 und 48 gegeben. Der Vorgang ist also gleich dem oben im Zusammenhang mit der X-Achse beschriebenen.

Wenn die Kippschaltung 280 zurückschaltet, wird die monostabile Kippschaltung 284 umgeschaltet und erzeugt den Impuls P15. Durch diesen Impuls wird der Inhalt des Summenregisters 60 zum ΣΔΥ-Register 24 gebracht. Wenn die Kippschaltung 284 zurückkippt, wird die Kippschaltung 282 umgeschaltet und der Taktimpuls P16 erzeugt, welcher dazu gebraucht wird, den Inhalt des CP-Folgezählers 20 um Eins zu erhöhen.

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Wenn die Kippschaltung 282 zurückschaltet, wird die Kippschaltung 286 umgeschaltet und erzeugt den Impuls P17. Dieser Impuls wird der Torschaltung 288 zugeführt und prüft somit den Inhalt des Folgezählers 20. Wenn der Inhalt des Zählers 20 gleich Null ist, wird ein Signal auf der Ausgangsleitung 290 der Torschaltung erzeugt. Wenn jedoch der Inhalt des Folgezählers nicht gleich Null ist, wird ein Signal auf der Leitung 292 erzeugt. Die Leitung stellt einen Eingang zum Oder-Glied 234 (Fig. 4F) dar und ein Signal auf der Leitung 290 wird dazu gebraucht, die monostabile Kippschaltung 236 umzuschalten. Mit anderen Worten wird dadurch die Zeitgeberschaltung zurück auf den Taktimpuls P8 gestellt. Ein Signal auf der Leitung 292 kippt die Kippschaltung 242 um. Der Taktimpuls P18, welcher ein Zeichen für das Ende eines Rechenganges des Rechners 14 ist, gelangt auf der Leitung 152 (Fig. 4F) zur Abtast- und Auswahleinrichtung 13 (Fig. 4E). Wenn die Kippschaltung 242 zurückschaltet, wird ein Signal auf der Leitung 61 erzeugt, welches über das Oder-Glied 176 die monostabile Kippschaltung 178 umschaltet.

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Claims

EJLJL E N T A H S P R Il C H E

Anordnung zur gleichzeitigen, numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen durch einen programmgesteuerten Rechner, mit Speichereinrichtungen zur Speicherung von Daten für jede Werkzeugmaschine,

dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen (z.B. 17) über zugeordnete Torschaltungen (z.B. 27) zur übertragung jeweils einer Instruktion mit dem Eingang des Rechners (14) ^ verbunden sind Und daß der Ausgang (45-48) des Rechners (14)

über den Werkzeugmaschinen (z.B. 7) zugeordnete Torschaltungen (z.B. 72) ohne Zwischenspeicherung mit den Werkzeugmaschinen verbunden ist, wobei die betreffenden Torschaltungen (27, 72) gleichzeitig von einem Anforderungssignal (156) der betreffenden Werkzeugmaschine gesteuert werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abtast- und Auswahleinrichtung (13), welche Anforderungssignale (z.B. 93) von den Werkzeugmaschinen abtastet und dazugehörige Steuersignale (156) zur Steuerung der Torschaltungen (27, 72) erzeugt.
|f 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Auswahleinrichtung (13) von besonderen Taktquellen (z.B. 12) für jede Werkzeugmaschine gesteuert .•werden kann.
4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch' eine PuIsfrequenz-Interpolationsrecheneinrichtung mit einem Addierer (258) im Rechner (14) und zwei Registern für jede Achsenrichtung in jeder Speichereinrichtung (15), derart, daß jeweils bei Decodierung einer Wegfortsetzungsinstruktion (CP) im Rechner (14) eine Interpolationsgröße vom ersten Register (z.B. 22) zum Inhalt des zweiten Registers (21)

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211 r»3 19 7

addiert wird, wobei ein evtl. Überlauf (262) die betreffende Werkzeugmaschine steuert.
5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Zähler (20), welcher die Anzahl der empfangenen Wegfortsetzungsinstruktionen, d.h. der wiederholten Additionen zählt und dessen Ausgänge (60) mit einem Decodierer (588) verbunden sind, derart daß der Decodierer (588) nach einer bestimmten, vorzugsweise mit der Kapazität des Registers (21) übereinstimmenden Anzahl ein Signal zur Beendigung des Interpolationsrechenvorganges abgibt.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Achsenrichtungsregister (172) in der betreffenden Speichereinrichtung (17), welches von einer entsprechenden Instruktion (AX) geladen wird und für jede Achse eine Anzeige speichert, ob die Werkzeugmaschine eine positive oder negative Verschiebung durchführen soll, durch ein von der gleichen Instruktion (AX) geladenes Achsentätigkeitsregister (174) , welches für jede Achse eine Anzeige speichert, ob eine Verschiebung möglich ist, sowie durch von diesen beiden Registern (172, 174) gesteuerte Torschaltungen (54, 55, 264, 266), welche das Überlaufsignal (262) der betreffenden Werkzeugmaschine zuführen.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen (z.U. 17) zwei Teilpuffer (18, 19) aufweisen, deren Speichersteilen nacheinander adressiert werden, durch einen Decodierer (28), welcher feststellt, wann die ernte Speicherstelle eines Teilpuffers adressiert wird und ein Signal (160, 166) zum angeschlossenen Prozessor (8) liefert, welcher dann den vorher benutzten Puffer nachlädt.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Docket YO 968 0O9—, 1.0 9 8 2 7/1019 _Ä

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der Rechner (14) jeweils für jede, ein Anforderungssignal liefernde Werkzeugmaschine (5, 6, 7) nur eine Instruktion durchführt.

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Vb

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