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4.1 Einführung

AKKON ist eine CNC (Computer Numeric Control)-Software zur Steuerung von 2D- und 2-1/2D-Maschinen. Als Kommandosprache verarbeitet AKKON G-Code nach DIN 66025. Die Anwendung ermöglicht die Steuerung einer CNC-Maschine im Automatik- sowie im Handbetrieb. Ein Screenshot der CNC AKKON CNC sieht man im Bild oben rechts.

AKKON CNC funktioniert nach dem Client Server Pinzip. Die Steuerung erfolgt von einem Personal Computer mit MS Windows XP, Windows 7 etc als Betriebssystem aus über die Software AKKON Desk. AKKON Desk stellt dabei das Interface für die Benutzer bereit. Von hier aus kann Befehlscode (G-Code) eingelesen werden. Dieser gelangt zum AKKON USC CNC controller. Er erzeugt schliesslich die Signale zur Steuerung von drei Schrittmotoren, prüft laufend sechs Endschalter, generiert das Steuersignal für die Frässpindel, steuert die Kühlmittelpumpe und den Staubsauger o.ä.. Abbildung 1 zeigt die Funktionsweise einer CNC-Maschinensteuerung mit AKKON CNC.

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Abbildung 1: Functionsweise einer CNC-Maschinensteuerung mit AKKON CNC

4.2 Funktionalität von AKKON

Allgemeines

• Steuerung von vier Schrittmotoren (x-, y-, z- und a-Richtung)

• integrierter Simulator ermöglicht die Prüfung des erstellten CNC-Programmes

• Jog- und Standard Manuellbetrieb

• Bahnvorschau (Look-Ahead-Buffering)

• Handrad verfügbar

Hardware

• einfacher Zugriff auf den CNC-Controller über die USB oder RS232 Schnittstelle

• analoger Ausgang zur Ansteuerung der Frässpindel (mit IO-Board)

• Steuerung unterstützt Mikroschrittbetrieb

• Abfrage von acht Endschaltern

  Software-Updates können über die RS232 bzw. USB-Schnittstelle durchgeführt werden

• Eingang für Not-Aus-Schalter oder Taster

• Eingang für Run/Pause zum Pausieren eines Programmes im Automatikbetrieb. Verwendung z.B. beim Plasma-Schneiden

• Digitale Ausgänge z.B. zum Ein- und Ausschalten einer Kühleinrichtung und einer Staubabsaugung möglich

Software

• Programm verarbeitet G-Code nach DIN 66025, RS274

• Import-Funktion für HPGL- und EXCELLON-Daten. Import von Dxf-Files mittels AkkonModeller (demnächst) oder kostenlosen Konverter (z.B. Ace-Konverter)

• vordefinierte Makros erleichtern das Gravieren von einfachen Texten (eigene Vektorfonts), Ausnehmungen und Bohrungen

• 3D-Viewer-G-Code-Viewer mit komforablen Zoom-Funktion

• flexible Anpassung von Werkzeugwechslern

• automatische Werkzeuglängenvermessung (für jedes Werkzeug separat wählbar)

• Simulator für Echtzeitsimulation eines CNC-Programmes

• Programmablauf kann durch Setzen von Haltepunkten (Breakpoints) pausiert werden

• Benutzerfreundliche Konfiguration der Software und Hardwer über grafisch unterstützte Dialoge

• Programm in deutscher und englischer Sprache verfügbar, weitere Sprachen durch den Benutzer erweiterbar

• Referenzpunkt benutzerspezifisch festlegbar

• Programm arbeitet mit AKKON Handrad zusammen

• Program-Debugging mit Hilfe von Haltepunkten

• Konfiguration von Enschaltern über G-Code möglich

• Ausführen von Programmen ab einer vorgegebenen Programmzeile

4.3 Vom virtuellen Modell zum phyischen Modell

AKKON arbeitet DIN G-Code. DIN G-Code wurde als eine einheitliche Sprache zur Ansteuerung von numerisch gesteuerten Maschinen entwickelt. Die Steuerbefehle sind normalerweise in einer Textdatei gespeichert und werden von einem CNC-Steuerrechner (CNC-Controller) übersetzt und in Signale zur Steuerung der Hardware umgewandelt. Obwohl CNC-Programme für einfache Aufgaben auch von Hand geschrieben werden können, gibt es am Markt ein breites Spektrum an Software, welche aus CAD (Computer Aided Drawing)-Modellen über CAM (Computer Aided Manufacturing)-Software G-Code erzeugen kann. In Abbildung 2 wird der Ablauf (von links nach rechts) aufgezeigt wie man von einem CAD-Modell über ein CAM-Modell zu den von der CNC-Software AKKON lesbaren CNC-Programmen gelangt.

Step 1: Create CAD model		Step 2: Create CAM-model		Step 3: Create physical model
Virtuelles Model wird in einem 2- 3D-CAD-Programm erstellt.		Geometriedaten werden vom CAM-Prozessor in Fertigungsdaten (Fräsbahnen etc.) umgerechnet (Dieses Beispiel stammt von der Anwendung MeshCAM).		Eine CNC-Maschine wird von AKKON gesteuert und das physische Modell erzeugt.

Abbildung 2: Vom virtuellen zum physischen Modell

CAD-Modell (grafisches Modell)

Ein CAD-Modell repräsentiert die Geometrie und weitere Eigenschaften wie z.B. der verwendete Werkstoff in einem Computer lesbaren Format. Bekannte CAD-Programme sind beispielsweise AUTOCAD, EUCLID, CATIA, SOLIDWORKS oder PRO-ENGINEER. Es gibt aber auch eine Reihe an vektororientierten Grafikprogrammen wie z.B. Corel Draw mit denen man 2D, 2-1/2D und 3D-Modelle erzeugen kann. Die meisten dieser Programme besitzen geeignete Exportfilter um die Modelle im DXF- oder HPGL-Format zu speichern.

CAM-Modell

CAM-Software konvertiert aus den Geometrie- und Materialdaten des CAD-Modells die Fräsbahn und weitere Steuerbefehle wie z.B. Kühlmittel ein-/ausschalten, Frässpindel ein-/ausschalten oder den Vorschub auf eine bestimmte Geschwindigkeit einstellen.

CNC-Modell

Ausgehend vom CAM-Modell generiert der CNC-Prozessor Signale zur Ansteuerung der Maschine und den Hilfsantrieben.

4.4 Dateiimport und Isolationsfräsen mit AkkonDesk

Datei-Import

AkkonDesk ist in der Lage Excellon-, Hpgl- und ISEL-Files einzulesen und daraus G-Code zu erzeugen. Das Excellon-Dateiformat beschreibt die Position von Bohrungen und den Durchmesser. Excellon-Dateien werden von den meisten Programmen zum Leiterplattendesign unterstützt. Das Hpgl-Format ist ein wird hauptsächlich bei Der Datenimport erfolgt unterstützt durch Dialoge und bietet die Möglichkeit zusätziche Informationen, welche für die Fertigung notwendig sind einzugeben.

Import von Excellon-Files:

Isolationsfräsen mit AkkonDesk

Unter Isolationsfräsen versteht man ein mechanisches Verfahren mit dessen Hilfe elektronische Leiterplatten hergestellt werden können. Die Leiterbahnen, Leitflächen und Pads entsehen dabei indem an der Aussenkontur der leitenden Flächen Kanäle gefräst werden. Die Feinheit der Leiterbahnen und deren Abstand sind damit begrenzt. Gewöhnlich beträgt die Kanalbreite >= 0.2 mm. Das Verfahren eignet sich damit auch zur Herstellung von Leiterplatten mit SMD-Bauteilen. Nachfolgende Abbildung zeigt die Arbeitsschritte von einer elektronischen Schaltung zu den Isolationskanälen:

Abbildung 3: Funktionsweise einer CNC-Maschinensteuerung mit AKKON CNC

4.4 Hardwareanforderungen

Da die direkte Ansteuerung der Hardware unter MS Windows XP™ nur beschränkt möglich ist, arbeitet AKKON nach dem Client-Server-Prinzip. Alle Aufgaben, die eine Benutzereingabe erfordern werden vom Client (AKKON Desk) unter MS Windwos erledigt. Der Server (AKKON Desk auf einem MS-Windows(TM)) ist mit dem AKKON USB Controller Board über die USB-Schnittstelle verbunden und sendet dem USB Conroller Board Steuerbefehle. Dieser formt die Steuerbefehle in Signale zur Hardwareansteuerung um. Abbildung 3 zeigt die Screenshots der AKKON USB Controllers Boards basierend auf PIC18F4550 (links) und ARM7 LPC2148.

Bei diesem Konzept ist es möglich, dass die Aufgaben des CNC-Controllers von einem Computer mit Echtzeit-Betriebssystem vorgenommen wird oder eine Mikrocontroller zum Einsatz kommt.

Für den Betrieb von AKKON benötigt man einen Personal Computer mit Pentium Prozessor > 1GHz mit dem Betriebssystem MS Windows™ (XP, Win7). Windows Vista wurde nur teilweise getestet.

4.5 Typische Anwendungen für AKKON

• Fräsmaschinen

• Laser- und Plasmaschneidanlagen

• Maschinen mit 1-3-Achsenansteuerung

• Pick & Place-Aufgaben

• Gravuren

4.6 Unterstützte G- und M-Codes (nicht vollständig)

AKKON unterstützt eine Reihe von wichtigen G- und M-Codes, welche zur Erzeugung von 2-1/2D Geometrien notwendig sind. Abbildung 5 zeigt eine Übersicht über die unterstützen Befehle. Eine detaillierte Beschreibung aller von AKKON unterstützten Befehle kann man hier herunterladen. Die Dokumentation kann offline in einem Browser betrachtet werden.

Abbildung 5: Liste der von AKKON aktuell unterstützten G- und M-Codes (nicht vollständig)

Beispiel für die Verwendung von Fonts

Einfache CNC Programme lassen sich auch sehr gut manuell erstellen. Man benötigt dafür nur einen Texteditor wie z.B. das Programm Notepad. Abbildung 6 zeigt ein einfaches Beispiel eines CNC-Programmes zur Herstellung eines Namensschildes.

Abbildung 6: Easy CNC-program written in notepad and output on AKKON Desk

Während der Programmierung kann das Ergebnis gleichzeitig mit dem Freeware-Programm CNC-Viewer betrachtet werden. Das oben programmierte Beispiel ergibt folgende Ausgabe:

Abbildung 7: Einfaches CNC-Programm, geschrieben in Notepad

Die in in gelber Farbe dargestellten Linien und Kreise stellen die Kontur dar. Die in hellgrüner und blauer Farbe dargestellten Linien und Kreise den Weg der Frässpindel wobei die blauen Lininen eine Bewegung im Eilgang simulieren.

Nach der Verarbeitung des CNC-Modelles und Prüfung am AKKON Simulator ergibt sich als Resultat die Bahnbewegung und die Steuerinformation für die Hilfstriebe. Das Ergebnis der Bearbeitung wird im Ansichtsfenster in AKKON Desk dargestellt (Abbildung 8).

Klicken Sie auf das Bild um eine vergrösserte Darstellung zu erhalten
Abbildung 8: Ergebnis der Bearbeitung im Ansichtsfenster

4.7 Betatest

Die CNC-Software AKKON ist im Betatest. Die Hardware, das AKKON USB Controller Board, ist als Bausatz verfügbar. Die CNC-Software AKKON Desk ist beim Kauf des AKKON USB Controller Boards zunächst gratis. Wer kein Lötprofi ist, dem kann die Platine für 80 Euro bestückt werden.

Während er Betatestphase kann ich (ein wenig) Support geben.

4.8 Downloads

File type	Beschreibung	Datum	Kommentar
	AKKON Desk, Version 2.0.0.782 (20 Mb)	6. Dezember 2016	AKKON Desk CNC Software - Beta-Version mit USB-Treiber
	wesentlichen Neuerungen	17. November 2012	Enthält eine Kurzbeschreibng der wesentlichen Neuerungen
	AKKON Desk, Version 2.0 (14 Mb)	06. Dezember 2011	AKKON Desk, CNC Software für MS-Windows (enthält auch eine aktuelle Version des CNC-Viewers). Das Programm kann zwar gestartet werden, zur Verwendung benötigt man das AKKON USB CNC controller board, Version 2.0, Bitte zuerst die "alte" Verion vollständig deinstallieren oder das Verzeichnis AKKON löschen
	Installtionsanleitung	4. Oktober 2007	Installationsanleitung für das AKKON USB Controller Board sowie AKKON Desk
	Release notes (3Kb)	30. September	Änderungen an AKKON
	AKKON Manual (2.5Mb)	2006	Installation notes and some hints using the AKKON CNC software (german document)
	Docu G- and M-Codes (900KB) (German)	23. Mai 2008	Dokumentation der von AKKON unterstützten G- und M-Codes als Präsentation für den MS Internet Explorer (mit anderen Browsern kann es aus Kompatibilitätsgründen zur falschen Darstellung kommen)
	Firmware upload tool (900Kb)	2006	Firmware upload utillity for AKKON USB CNC controller board
	Liste der verfügbaren Dokumente (37KB)	2006	List of available documents for the AKKON USB controller board (please not some documentation is available under AKKON USB controller board
	Docu G- and M-Codes (230KB) (German)	2006	Dokumentation der von AKKON unterstützten G- und M-Codes als druckbare Version
	AKKON Manual (2.5MB) (German)	2006	Installations und Bedienungsanleitung zu AKKON CNC
	TN017 Installationsanleitung Akkon Simulator (900 KB) (Englisch)	2009	Installations und Bedienungsanleitung zu AKKON CNC
	TN019 Tutorial CorelDRAW und AkkonDesk (900 KB) (Englisch)	2009	Tutorial wie CorelDRAW-Grafiken nach AkkonDesk importiert werden können.
	TN020_Setup_Automatic_Tool_Measurement (220 KB) (Englisch)	2009	Konfiguration der automatischen Werkzeugvermessungsfunktion.
demnächst			kurzer Film, in dem die Anwendung von AKKON vorgestellt wird

4.9 Sonstiges