CN102224469B - 用于控制加工设备的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于借助于控制程序控制加工设备(1)的装置(30)，其中，该装置包括数据存储器(33)，在该数据存储器中存储有标准加工参数，所述控制程序参阅所述标准加工参数，其特征在于，能够激活一适配装置(31)，利用该适配装置以预设定的方式使所述加工参数与待加工工件的材料特性和/或与可选出的加工目标值相适配。

Description

用于控制加工设备的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助于控制程序控制加工设备的装置，其中，该装置包括数据存储器，在该数据存储器中存储有标准加工参数，所述控制程序调用所述标准加工参数。本发明还涉及一种用于借助于控制程序控制加工设备的方法，其中，在数据存储器中存储有标准加工参数并且所述控制程序参阅所述标准加工参数。
背景技术
加工设备的控制借助于数字控制装置进行，所述控制装置通常分为三个控制单元，即一个作为数据输入和可视化单元的MMC操作系统(人机通信)、一个SPS控制单元(可存储器编程的控制装置)和一个NC控制单元。数据和控制指令通过MMC操作系统输入、被转送至NC控制单元、在NC控制单元中被解码并且按照几何和技术数据(NC控制单元)和转换指令(SPS控制单元)分开地被进一步处理。所述NC和SPS控制单元将当前的机器状态通知MMC控制单元以进行可视化。
图1示出一个公知的加工设备1，该加工设备借助于数字控制装置2控制。该控制装置2在硬件方面包括MMC操作系统3，该MMC操作系统包括构造为工业PC的控制计算机4和操作装置5以及输入单元7，所述操作装置具有屏幕6作为显示单元，所述输入单元例如构造为键盘、鼠标或接触面板。此外，控制装置2包括用于手动操作该加工设备1的机器控制台8，其中，主要实施对于安全意义重大的操作，该控制装置2还包括NCU结构组件9(数控单元)，该NCU结构组件具有集成的NC控制单元10和SPS控制单元11。所述NC和SPS控制单元10、11也可以构造为单独的结构组件。
控制装置2在软件方面包括用于控制加工设备1的操作软件12、用于任务管理、工具管理和托盘管理的的软件模块13、用于管理控制程序的程序管理14和数据存储器15，在该数据存储器中存储有用于所述控制程序的标准加工参数。术语“控制程序”在此除了PC程序之外包括所有的技术数据，所述技术数据由NC程序转移到外部的数据存储器中。此外也可以将另外的应用例如设计系统、编程系统或设计和编程组合系统安装到该控制计算机4上。
设计人员、编程人员和机器操作人员参与到在加工设备1上制造构件中来，其可部分地身兼多职地由一个或两个人员实施。构件的设计借助于设计系统16(CAD系统)或组合的设计和编程系统17(CAD/CAM系统)进行，其中，CAD和CAM的缩写表示计算机辅助设计和计算机辅助制造。完成的设计绘图存放在一个为此设置在网络系统18中的公共的CAD数据堆栈19上，编程人员在需要时可调用它们。
通过控制程序来控制加工设备1，所述控制程序借助于编程系统或手动地在MMC操作系统3的操作装置5上建立。编程系统了解基本的和特殊的NC函数并且知道需要哪些技术数据和对于加工适用哪些规则。由此编程系统能够自动地定义加工并且生成控制程序。在图1所示的实施例中，除了组合式设计和编程系统17之外，在控制计算机4中安装一个另外的组合式设计和编程系统20并且在网络系统18中安装编程系统21(CAM系统)。这些编程系统17、20、21与CAM数据堆栈22连接，所述编程人员和机器操作人员可以调用所述CAM数据堆栈。编程人员将完成的控制程序存放在该CAM数据堆栈22中。机器操作人员可以调用所述CAM数据堆栈22并且将所述控制程序从该CAM数据堆栈22输入到控制计算机4的程序管理14中。
在编程时编程人员规定如何对构件进行加工。该编程人员确定使用哪种工具、以何种顺序进行加工并且哪些加工参数例如适用于激光功率和进给速度。编程系统在此辅助编程人员找到其加工任务的适当加工参数和加工策略。关于适当加工参数和加工测量的信息包含在所谓的技术表和守则中，它们定义所述数据存储器15。在技术表中根据材料类型、材料厚度和加工方法对于所有意义重大的尺寸存储适当的加工参数，后者允许过程可靠的加工。在需要时根据另外的参数定义技术表。在激光切割时例如轮廓尺寸(分为小、中、大)和机器类型(应在所述机器上进行加工)属于技术表。
技术表分为一般的通常被写保护的机器制造商技术表和客户专用技术表。一般的技术表由机器制造商以很大的耗费求得并且与加工设备1的数字控制装置2一起供应给客户。客户专用技术表可以由编程人员或机器操作者编制和改变。在客户专用技术表中存储有与特殊客户的加工任务匹配的加工参数。在一般技术表中存储的加工参数在本申请的框架内被称为“标准加工参数”。
为了求得标准加工参数，机器制造商实施大量的参数变化并且评价加工结果。主要取决于边缘条件来做出决定：将哪些加工参数存储在技术表中。如果应实施具有尽可能高加工质量的加工，则得到与在尽可能快的速度加工时不同的加工参数。机器制造商以一般技术表给出的加工参数通常是不同边缘条件如质量、过程安全性和速度的折衷。在此，编程人员和机器操作人员通常不知道机器制造商是在何种边缘条件下求得所述一般技术表的加工参数的。
所使用的材料的特性对于加工过程的过程安全性和加工结果的质量具有显著影响。这会导致：加工参数(所述加工参数在确定的材料时提供令人满意的加工结果)在材料供货商更换以后或者在其他材料配比的情况下提供不令人满意的结果，从而需进行加工参数的适配。
图2以流程图的形式示出一种用于借助于图1中示出的控制装置2控制加工设备的公知方法。
在步骤S1中，机器操作人员在加工设备1的操作软件12中选择一控制程序，该控制程序存储在程序管理14中。该控制程序参阅标准加工参数，所述标准加工参数存放在控制计算机4上的数据存储器15中。所建议的标准加工参数在步骤S2中从数据存储器15传递到控制计算机4的存储器23中并且在步骤S3显示在操作装置5的屏幕6上。
在步骤S4中，机器操作人员决定他是采用数据存储器15的所建议的标准加工参数还是需要进行改变。如果机器操作人员不采用所建议的标准加工参数(步骤S4中的N)，则在步骤S5中由该机器操作人员改变加工参数。在步骤S5之后或者当机器操作人员采用数据存储器15的所建议的标准参数时(步骤S4中的J)，在步骤S6中将加工参数从存储器23写入和存储到传递数据中。在此这样地编辑加工参数，使得其可以由NC控制单元10读取和处理。在步骤S7中将控制程序并且在步骤S8中由控制计算机4将传递数据传递给NC控制单元10。在步骤S8之后，所述公知的用于控制加工设备的方法结束。
加工参数与改变后的边缘条件的适配要求编程人员和/或机器操作人员具有非常丰富的经验，因为加工参数彼此无关并且此外以非线性的方式影响加工过程和加工结果。对于经验不丰富的编程人员和机器操作人员来说存在的非常大的危险是，以错误的方式改变加工参数。在经验不丰富的机器操作人员适当地改变大量加工参数之后可能已经浪费的大量的时间并且由材料使用和机器时间产生多余的成本。
发明内容
与此相比，本发明的任务是提供一种用于控制加工设备的装置和方法，它们辅助编程人员和/或机器操作人员优化加工过程和/或加工结果。
根据本发明，所述任务在本文开头所述类型的装置中通过以下方式解决，即，可激活一适配装置，利用该适配装置能够以预设定的方式将加工参数与待加工工件的材料特性和/或与所述加工的可选出的目标值相适配。
所述适配装置优选这样构成，使得加工参数与加工过程的过程可靠性、加工结果的质量和/或加工速度作为加工目标值相适配。
所述适配装置优选这样构成，使得加工参数以级的方式以多个不同的适配级与待加工工件的材料特性和/或与所述加工的目标值相适配。
在一个优选的实施方式中，所述适配装置包括校正规则，所述标准加工参数以所述校正规则改变。在此，用于所述加工参数的校正规则优选存储在所述数据存储器中。
在一个优选的实施方式中，设置至少一个检测装置和与该检测装置连接的分析处理装置，所述检测装置监控加工过程和/或材料特性并且求得测量信号，所述分析处理装置由所述检测装置的测量信号确定用于所述加工过程和/或材料特性的实际值。
根据本发明，所述任务此外在本文开头所述类型的方法中通过以下方式解决，即，借助于适配装置使所述加工参数以预设定的方式与待加工工件的材料特性和/或与可选出的加工目标值相适配并且所述控制程序调用经适配的加工参数。
所述经适配的加工参数优选由所述适配装置计算出并且被存储在传递数据中。
在所述方法的一个优选的实施例中，借助于检测装置求得测量数据并且借助于与该检测装置连接的分析处理装置确定用于加工过程和/或材料特性的实际值。所述加工参数优选借助于适配装置以预设定的方式根据由所述分析处理装置求得的所述实际值与可由操作人员选出的目标值相适配。
本发明主题的另外的优点和有利的构型可由说明书、附图和权利要求中得出。同样，前述的和还将进一步描述的特征按照本发明可以分别单个地或多个地以任意地组合使用。图中所示的和文字描述的实施方式不应理解为穷举，而是对于阐述本发明示例性的特征。
附图说明
图中示出：
图1是用于控制加工设备的公知装置，
图2以流程图的方式示出一个用于控制加工设备的公知装置，
图3是本发明的用于控制加工设备的装置，具有适配装置，
图4以流程图的方式示出本发明的用于控制加工设备的方法的第一实施方式，和
图5以流程图的方式示出本发明的用于控制加工设备的方法的第二实施方式。
具体实施方式
图3示出本发明的用于控制加工设备的装置30，其中，加工参数(控制程序调用所述加工参数)借助于适配装置31与所使用的工件的不同材料特性或与由机器操作人员选出的加工目标值相适配。
本发明的控制装置30与图1的公知控制装置2的区别在于改进的用于控制加工设备1的操作软件32和改进的数据存储器33，在所述数据存储器中存储有用于所述控制程序的加工参数。该控制装置30在软件方面除了操作软件32和数据存储器之外如公知的控制装置2那样包括用于任务管理、工具管理和托盘管理的软件模块13和用于管理控制程序的程序管理14。
控制装置30的操作软件32与控制装置2的公知操作软件12的区别在于适配装置31，借助于该适配装置使加工参数与所使用的工件的材料特性或者与由机器操作人员选出的加工目标值例如过程安全性或加工质量相适配。
数据存储器33除了所述公知数据存储器15的标准加工参数之外具有校正规则，借助该校正规则在适配装置31激活的情况下改变所述标准加工参数以改善加工过程或提高加工结果的质量。所述校正规则指出哪些加工参数应以什么样的值改变，其中，所述改变可作为绝对值或相对值给出。适配后的加工参数由适配装置31从所述标准加工参数和校正适配器中计算出并且在控制计算机4的存储器23中寄存在传递数据中。所述标准加工参数存储在数据存储器33的第一子数据库34中并且所述校正调节存储在数据存储器33的第二子数据库35中。
加工参数通过校正规则的改变能够以级的方式(即以多个适配级)或者连续地进行。当借助于检测和分析处理装置求得加工过程的实际状态或所使用的工件的材料特性时，加工参数的连续适配特别是有意义的。在以多个适配级适配加工参数时，加工参数根据选出的目标值以较大的步进改变以便例如提高加工过程的过程安全性。例如激光功率和进给速度在第一适配级中降低4％或10％并且在第二适配级中降低5％或25％。可以理解的是，除了激光功率和进给速度之外必要时也必须使另外的加工参数进行适配。第二适配级相对于第一适配级提高的过程安全性对于操作人员换来的是较小的进给速度和较长的加工时间。
控制装置30此外具有检测装置36和与该检测装置36连接的分析处理装置37。
图4以流程图的形式示出本发明的用于控制加工设备的方法的第一实施例。借助于图3中本发明的控制装置30的适配装置31使得加工参数与所使用的加工工件的不同材料特性和/或与由机器操作人员选出的加工目标值相适配。
在第一步骤S11中，机器操作人员在加工设备1的操作软件32中选择一控制程序，该控制程序存放在控制计算机4上的程序管理14中。该控制程序参阅存放在数据存储器33的子数据库34中的标准加工参数。在步骤S12中将所述标准加工参数从所述数据存储器33传递到控制计算机4的存储器23中并且在需要时在步骤S13中显示在操作装置5的屏幕6上。
在步骤S14中，机器操作人员决定他是采用数据存储器33的标准加工参数还是需要借助于适配装置31进行加工参数的适配。为了能够评价所述标准加工参数是否适合于加工任务，机器操作人员必须首先实施加工任务并且评价加工结果或者从先前的加工任务中知道所述标准加工参数不合适。
如果所述标准加工参数适合于当前的加工任务(步骤S14中的J)，则机器操作人员在步骤S15中检验所述适配装置31是否去激活。如果适配装置31没有被去激活(步骤S15中的N)，则机器操作人员在步骤S16中使该适配装置31去激活。
在步骤S16之后或者当适配装置31被去激活时(步骤S15中的J)，以步骤S17和S18继续本发明的方法，所述步骤相应于图2中所示的公知控制方法的步骤S6和S7。在步骤S17中将所述标准加工参数从控制计算机4的存储器23写入到传递数据中。在步骤S18中，由控制计算机4将控制程序和传递数据传递给NC控制单元10。在步骤S18之后结束本发明的用于控制加工设备的方法。
如果所述标准加工参数对于当前的加工任务不适用(步骤S14中的N)，则机器操作人员在步骤S19中检验所述适配装置31是否去激活。如果适配装置31被去激活(步骤S19中的J)，则机器操作人员在步骤S20中激活该适配装置31。
在步骤S20之后或者当适配装置31被激活时(不是去激活)(步骤S19中的N)，则机器操作人员在步骤S21中决定所述加工参数应适配于何种目标值：是应提高加工过程的过程安全性、改善加工质量还是提高加工速度？
在步骤S22中，适配装置31给予机器操作人员针对所选择的目标值的多个适配级的建议。机器操作人员在步骤S23中确定适配级，根据所述适配级来适配加工参数。在步骤S24中，适配装置31计算经适配的加工参数(所述经适配的加工参数相应于调节出的适配级)并且将所述经适配的加工参数显示在操作装置5的屏幕6上。根据所述标准参数(所述标准参数是在步骤S13中被从数据存储器33传递到控制计算机4的存储器23中的)和所述校正规则算出经适配的加工参数。机器操作人员在步骤S25中释放所述经适配的加工参数。在步骤S26中将所述经适配的加工参数写入和存储到传递数据中。
操作软件在步骤S27中开始将经适配的加工参数向NC控制单元10传递。在步骤S27之后，本发明的用于控制加工设备的方法结束。
图5以流程图的形式示出本发明的用于控制加工设备1的方法的第二实施例，其中，所使用的材料的特性利用检测装置36测量并且利用与该检测装置36连接的分析处理装置37进行评价。
在步骤S31中，机器操作人员在加工设备1的操作软件32中启动一控制程序，所述控制程序存放在控制计算机4上的程序管理14中。所述控制程序参阅标准加工参数，所述标准加工参数在步骤S32中从数据存储器33传递到控制计算机4的存储器23中并且在步骤S33中显示在操作装置5的屏幕6上。
在步骤S34中，机器操作人员激活所述检测装置和分析处理装置36和37，所述检测装置和分析处理装置在步骤S35中确定一实际值，所述实际值反映所述材料的特性。机器操作人员在步骤S36中借助于由分析处理装置37求得的实际值得到所述加工参数由于材料特性的不同是否应被适配的建议。机器操作人员在步骤S37中决定是否应进行加工参数的适配。
如果无需进行加工参数的适配(步骤S37中的N)，则以步骤S38和S39继续所述方法，所述步骤相应于图2中所示的公知控制方法的步骤S6和S7。在步骤S38中将所述标准加工参数从控制计算机4的存储器23写入到传递数据中并且在步骤S39中由控制计算机4将控制程序和传递数据传递给NC控制单元10。在步骤S39之后，本发明的用于控制加工设备的方法结束。
如果需要使加工参数与不同的材料特性适配(步骤S37中的J)，则机器操作人员在步骤S40中激活所述适配装置31。所述适配装置31在步骤S41中给机器操作人员建议一个适配级，根据该适配级使加工参数与不同的材料特性相适配。
除了以多个适配级进行加工参数的适配之外，所述加工参数也可以连续地进行适配，其中，以预设定的方式给每个由分析处理装置37确定的实际值配置一个校正规则的参数组。加工参数的以级的方式进行的适配相对于连续的适配具有的优点是：只需求得和存储几个校正规则的参数组。与此相比，加工参数的连续适配具有的优点是，加工参数的改变与不同的材料特性几乎最佳地相适配。
在步骤S42中，适配装置31计算所述经适配的加工参数(所述加工参数与调节出的适配级相应)并且将所述经适配的加工参数显示在操作装置5的屏幕6上。机器操作人员在步骤S43中释放所述经适配的加工参数。在步骤S44中，将所述经适配的加工参数写入并且存储到传递数据中。所述操作软件32在步骤S45中开始所述经适配的加工参数向NC控制单元10的传递。在步骤S45之后，本发明的用于控制加工设备的方法结束。

Claims (5)

1.用于借助于控制程序控制激光切割设备(1)的装置(30)，其中，该装置包括数据存储器(33)，在该数据存储器中存储有用于激光切割工件的标准加工参数，所述控制程序参阅所述标准加工参数，其特征在于，
能够激活一适配装置(31)，利用该适配装置在激光切割待切割的工件之前以预设定的方式使所述标准加工参数与激光切割过程的过程安全性相适配，其中，所述适配装置(31)包括校正规则，所述标准加工参数通过所述校正规则改变，
所述适配装置(31)这样构成，使得除了与过程安全性相适配之外所述标准加工参数还与待加工工件的材料类型和材料厚度相适配，并且
设置至少一个检测装置(36)和与该检测装置(36)连接的分析处理装置(37)，所述检测装置监控材料类型和材料厚度并且求得测量信号，所述分析处理装置由所述检测装置(36)的测量信号确定用于所述材料类型和材料厚度的实际值并且将其进一步传送给所述适配装置(31)。
2.按权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述适配装置(31)这样构成，使得所述标准加工参数以级的方式以多个适配级与激光切割过程的过程安全性相适配。
3.按权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，用于所述加工参数的校正规则存储在所述数据存储器(33)中。
4.用于借助于控制程序控制激光切割设备(1)的方法，其中，将用于激光切割的标准加工参数存储在数据存储器(33)中并且所述控制程序调用所述加工参数，其特征在于，
在激光切割待切割的工件之前借助于适配装置(31)使所述加工参数以预设定的方式与激光切割过程的过程安全性相适配并且所述控制程序调用经适配的加工参数，其中，所述适配装置(31)包括校正规则，所述标准加工参数通过所述校正规则改变，
借助于检测装置(36)测量待加工工件的材料类型和材料厚度并且借助于与该检测装置(36)连接的分析处理装置(37)确定用于材料类型和材料厚度的实际值，并且
所述标准加工参数借助于适配装置(31)以预设定的方式通过所述校正规则根据由所述分析处理装置(37)求得的所述实际值进行适配。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所述经适配的加工参数由所述适配装置(31)计算出并且被存储在传递数据中。
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