CN104023908A - 工具交换控制装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工具交换控制装置及其方法，更详细而言，涉及在二轴转塔设备的加工过程中交换工具时，能够减少使用者为了交换工具而任意移动转塔的位置或者利用第二原点复位来移动转塔而产生的不必要的时间，并且能够防止在工具交换过程中有可能产生的碰撞的工具交换控制装置及其方法。本发明的技术特征在于，包括：工具信息分析部(192)，其按照工具交换指令，确认转塔的旋转方向，确认位于当前工具与要交换的工具之间的一个以上的工具；数据比较部(194)，其利用由上述工具信息分析部(192)确认的针对一个以上的工具的偏移及映射数据，计算出上述当前工具的偏移量与确认的一个以上的上述工具的偏移量之间的差异，选择与母材最接近的工具；以及位置解析部(196)，其利用由上述数据比较部(194)选择的工具的端点位置坐标和上述母材的最外角位置坐标，计算出不与上述母材碰撞而能够交换工具的移送位置量。

Description

工具交换控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及工具交换控制装置及其方法，更详细而言，涉及在二轴转塔设备的加工过程中，能够减少交换工具时使用者为了交换工具而任意移动转塔的位置或者利用第二原点复位来移动转塔而产生的不必要的时间，并且能够防止在工具交换过程中有可能产生的碰撞的工具交换控制装置及其方法。
背景技术
利用机床的产品生产，大部分以大批量生产为主。尤其，二轴转塔设备在大批量生产的情况下，在工具交换过程中使用者为了交换工具而任意移动转塔的位置，或者利用第二原点复位来移动转塔。由于使用者在工具交换过程中凭直觉移送转塔，从而在工具与母材之间产生碰撞的可能性大。在此过程中，工具与母材之间产生碰撞的可能性大。存在使用者为避免碰撞而过多地移送转塔而消耗不必要的时间的问题。如此，为了避免工具交换过程中的碰撞，迫切需要碰撞防止功能。
发明内容
技术课题
本发明用于解决如上所述的现有技术的问题，其目的是提供一种能够计算出在工具交换过程中工具不与母材碰撞的最小移送距离，当交换工具时不变更由使用者发出指令的转塔的位置而在工具交换过程自身中将转塔移送与计算量对应的量之后，执行工具交换的工具交换控制装置及其方法。
解决技术课题的方法
本发明的特征在于，包括：工具信息分析部192，其按照工具交换指令确认转塔的旋转方向，并确认位于当前工具与要交换的工具之间的一个以上的工具；数据比较部194，其利用针对由上述工具信息分析部192确认的一个以上的工具的偏移及映射数据，计算出上述当前工具的偏移量与确认的一个以上的上述工具的偏移量之间的差异，选择与母材最接近的工具；以及位置解析部196，其利用由上述数据比较部194选择的工具的端点位置坐标和上述母材的最外角(outermost)位置坐标，计算出不与上述母材碰撞而能够交换工具的移送位置量。
另外，本发明的特征在于，包括：设定偏移及映射数据(S220)，生成母材的最外角坐标数据而对母材进行加工的步骤(S230)；按照工具交换指令，确认转塔的旋转方向，并确认位于当前工具与要交换的工具之间的一个以上的工具的步骤(S240)；利用针对确认的一个以上的上述工具的偏移及映射数据，计算出上述当前工具的偏移量与确认的一个以上的上述工具的偏移量之间的差异，选择与母材最接近的工具的步骤(S260)；利用选择的上述工具的端点位置坐标和上述母材的最外角位置坐标，计算出不与上述母材碰撞而能够交换工具的移送位置量的步骤(S270)；以及移送到与计算出的上述移送位置量相当的工具交换位置(S280)，交换工具的步骤(S290)。
发明效果
因此，本发明的工具交换控制装置及其方法，在二轴转塔设备的加工过程中，当交换工具时由使用者为交换工具而任意地移动转塔的位置，或者利用第二原点复位来移动转塔，从而能够减少不必要的时间。
并且，本发明具有能够避免在工具交换过程中有可能产生的碰撞的显著并有利的效果。
附图说明
图1是表示应用本发明的工具交换控制装置的数控系统的结构图。
图2是表示根据本发明的工具交换控制方法的流程图。
图3是表示根据本发明的工具位置计算的图。
图4是表示应用于本发明的偏移及映射数据的图。
标号说明
110:人机界面             120:数字控制器
130:移送电机             140:机床
150:转塔电机             160:可编程逻辑控制器
170:数控指令部           180:数控解析部
190:工具交换控制装置     192:工具信息分析部
194:数据比较部           196:位置解析部
具体实施方式
本说明书及权利要求书中所使用的技术用语及单词不能限定在一般或词典的意思来进行解释，应根据发明人为了以最佳方法说明其自身的发明而适当定义技术用语的概念的原则，解释为符合本发明的技术思想的意思和概念。
因此，在本说明书中记载的实施例和附图所示的结构只不过是本发明的最优选的一个实施例而已，并不代表本发明的所有技术思想，因此应理解为还可能存在提出本申请时能够代替这些实施例的各种等同物和变形例。
以下参照附图详细说明本发明优选实施例。
图1是表示根据本发明的数控系统的结构图。参照图1，本发明的数控系统包括人机界面(HMI：Human Machine Interface)110、数字控制器(NC：NumercalControl)120、移送电机130、机床140、转塔电机150以及可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)160。
上述人机界面110包括画面显示程序及根据画面显示选择的数据输入程序，并具有如下功能，根据上述画面显示程序的输出而在显示画面上显示软件开关，识别上述软件开关的通断，发出机械动作的输入输出命令。
上述数字控制器120识别人机界面110的指令并根据程序内容发出机械动作命令，上述移送电机130起到根据上述数字控制器120的命令而控制伺服电机或主轴电机的作用。另外，上述可编程逻辑控制器160根据上述数字控制器120的指令来发出基于软件开关输入的时序控制的指令。
上述数字控制器120包括数控指令部170、数控解析部180及工具交换控制装置190，其中上述工具交换控制装置190是本发明的新的结构。上述工具交换控制装置190包括工具信息分析部192、数据比较部194及位置解析部196。
上述工具信息分析部192根据数控指令部170的工具交换指令，确认用于将当前工具交换成要交换的转塔的旋转方向。即，工具信息分析部192为了从数控指令部170的工具交换指令信号中找出有可能与母材产生碰撞的工具而确认转塔的全部端口(工具固定孔)数之后，找出以最短距离从当前工具的位置旋转到要变更的工具的位置的方向。工具信息分析部192确认位于被包含在所确认的转塔旋转方向中的当前工具与要交换的工具之间的一个以上的工具。工具信息分析部192获取旋转至要变更的工具的途中存在的所有工具的号码。
上述数据比较部194利用在工具信息分析部192中所确认的针对一个以上的工具的偏移及映射数据，计算出当前工具的偏移量与一个以上的工具的偏移量之间的偏移量差异。利用针对由工具信息分析部192获取的各工具号码的工具的偏移及映射数据，找出在当前转塔的位置处，各工具端点的位置按照各轴与母材最接近的工具。此时，按照各轴来找出与母材接近的工具，因此按照轴而有可能成为另一个工具。然后，数据比较部194对所计算出的各偏移量差异进行比较，选择与母材最接近的工具。对于所选择的工具，可以在当前坐标值中利用工具直径修正值、长度修正值而找出准确的端点的位置。
上述位置解析部196利用由数据比较部194选择的工具的端点位置坐标和母材的最外角位置坐标，计算出不与母材碰撞而能够交换工具的移送位置量。位置解析部196比较由数据比较部194选择的各工具的端点位置与切削加工时产生的母材的外角坐标的位置值，确认工具端点的位置是否比外角的坐标值更接近母材。在工具的端点的位置更接近母材的情况下，位置解析部196将母材的端点的位置与最外角的坐标值的差异、和使用者所需的余量相加在一起而设定为各轴上的移动量。此时，利用被进行切削加工的母材的最外角的坐标值的理由是，为了防止工具与母材的碰撞。此时，位置解析部196针对所选择的工具，反映预先设定的移送余量而计算出移送位置量。
在此，在工具中不包含内径工具的情况下，位置解析部196从母材的最外角位置坐标值中减去当前工具的位置坐标值之后再加上预先设定的移送余量及上述所选择的工具的偏移量。另一方面，在工具中包含内径工具的情况下，位置解析部196从母材的原点坐标值中减去当前工具的位置坐标值之后再加上预先设定的移送余量及所选择的上述工具的偏移量。
图2是表示根据本发明的工具交换控制方法的流程图，图3是表示根据本发明的工具位置计算的图。
参照图2及图3，使用者在设备上固定母材和各工具(S200)。
在由使用者将设备设定为手动之后，为了得到各工具的基准点，工具交换控制装置190设定工作偏移(Work offset)和工具偏移(S210)。此时，所固定的各工具在相同的基准点上设定一个以上的工具偏移。在未在所固定的工具上设定工具偏移的情况下，有可能在母材与工具之间产生碰撞。
之后，工具交换控制装置190接收由使用者输入的工具偏移，设定针对工具的偏移及映射数据(S220)。由此，生成偏移及映射数据，能够获知各工具在一个程序内应用的工具偏移信息。
之后，工具交换控制装置190生成母材的最外角坐标数据，母材被执行加工(S230)。在进行切削加工时生成外角坐标数据。
然后，当从数字控制器120获得工具交换信号时，工具交换控制装置190确认当前工具号码和要交换的工具号码，找出转塔要旋转的方向。并且，工具交换控制装置190获取初始工具、要变更的工具、以及在旋转至要变更的工具的期间经过工件的工具的所有号码(S240)。
工具交换控制装置190利用针对一个以上的工具的偏移及映射数据，计算出当前工具的偏移量与一个以上的工具的偏移量之间的偏移量差异(S250)。
工具交换控制装置190对所计算出的各偏移量差异进行比较，找出与母材最接近的工具(按照各轴，与母材最接近的工具)，即确认偏移量之差是否为最小值，并找出最小值(S260)。
在此，参照图3，各工具的偏移量的差异由下述[数学式1]求出。
【数学式1】
ΔXoffset＝Xoffset_current-Xoffset_target
ΔZoffset＝Zoffset_current-Zoffset_target
在此，ΔXoffset:当前工具与另一个工具的X轴偏移量之差，
ΔZoffset:当前工具与另一个工具的Z轴偏移量之差，
Xoffset_current:当前工具的X轴偏移量，
Zoffset_current:当前工具的Z轴偏移量，
Xoffset_target:要变更的工具的X轴偏移量，
Zoffset_target:要变更的工具的Z轴偏移量。
之后，工具交换控制装置190利用工具的端点位置坐标和母材的最外角位置坐标，计算出不与母材碰撞而能够交换工具的移送位置量(S270)。此时，在工具交换过程中能够防止工具与母材碰撞的按照各轴的最佳的移送量，可以区分工具中有内径工具时和没有内径工具时来进行计算。在没有内径工具的情况下，工具交换控制装置190在从进行了工件的加工的部分的最外角位置的值中减去当前坐标值后的值上加上使用者定义余量和偏移量的最小值而求出。相反，在有内径工具的情况下，工具交换控制装置190在从工件的最初始值中减去当前坐标值后的值上加上使用者定义余量和偏移量的最小值而求出。
在此，参照图3，在没有内径工具的情况下，根据所获取的值来计算出的各轴的移送量由以下[数学式2]求出。
【数学式2】
XL＝Xlim-X+Xδ+ΔXoffset
ZL＝Zlim-Z+Zδ+ΔZoffset
在此，参照图3，在有内径工具的情况下，根据所获取的值来计算出的各轴的移送量由以下[数学式3]求出。
【数学式3】
XL＝Xlim-X+Xδ+ΔXoffset
ZL＝Zlim_inner-Z+Zδ+ΔZoffset
在此，XL:交换工具时要移动的x轴最小距离，
ZL:交换工具时要移动的z轴最小距离，
Xlim:进行了工件的加工的部分的最外角x轴坐标，
Zlim:进行了工件的加工的部分的最外角z轴坐标，
X:当前x轴坐标值，
Z:当前z轴坐标值，
Xδ:使用者定义x轴余量，
Zδ:使用者定义z轴余量。
之后，工具交换控制装置190将转塔移送至工具交换位置(S280)，执行工具交换(转塔旋转)(S290)。
图4是表示应用于本发明的偏移及映射数据的图。
如图4所示，偏移及映射数据从工具偏移数据包含由使用者定义的移送余量而进行映射。偏移及映射数据包括工具号码(Tool Info.)、长度号码(H:长度方向偏移)、直径号码(D:直径方向偏移)、工具方向、移送余量。在此，移送余量是由使用者针对各工具定义的移送时余量。工具方向中包括内径或外径工具。
如上所述，本发明举出优选的实施例进行了说明和图示，但不限于上述的实施例，本领域技术人员能够在不脱离本发明的精神的范围内进行各种变更和修正。

Claims (4)

1.一种工具交换控制装置，其特征在于，该工具交换控制装置包括：
工具信息分析部(192)，其按照工具交换指令，确认转塔的旋转方向，并确认位于当前工具与要交换的工具之间的一个以上的工具；
数据比较部(194)，其利用由上述工具信息分析部(192)确认的针对一个以上的工具的偏移及映射数据，计算出上述当前工具的偏移量与所确认的一个以上的上述工具的偏移量之间的差异，选择与母材最接近的工具；以及
位置解析部(196)，其利用由上述数据比较部(194)选择的工具的端点位置坐标和上述母材的最外角位置坐标，计算出不与上述母材碰撞而能够交换工具的移送位置量。
2.根据权利要求1所述的工具交换控制装置，其特征在于，
针对所选择的上述工具，上述位置解析部(196)反映预先设定的移送余量而计算出移送位置量。
3.根据权利要求1所述的工具交换控制装置，其特征在于，
在上述工具中不包含内径工具的情况下，上述位置解析部(196)从上述母材的最外角位置坐标值中减去当前工具的位置坐标值之后再加上所选择的上述工具的偏移量，并且在上述工具中包含内径工具的情况下，上述位置解析部(196)从上述母材的原点坐标值中减去当前工具的位置坐标值之后再加上所选择的上述工具的偏移量。
4.一种工具交换控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
设定偏移及映射数据(S220)，生成母材的最外角坐标数据而对母材进行加工的步骤(S230)；
按照工具交换指令，确认转塔的旋转方向，并确认位于当前工具与要交换的工具之间的一个以上的工具的步骤(S240)；
利用针对所确认的一个以上的上述工具的偏移及映射数据，计算出上述当前工具的偏移量与所确认的一个以上的上述工具的偏移量之间的差异，选择与母材最接近的工具的步骤(S260)；
利用所选择的上述工具的端点位置坐标和上述母材的最外角位置坐标，计算出不与上述母材碰撞而能够交换工具的移送位置量的步骤(S270)；以及
移送到与计算出的上述移送位置量相当的工具交换位置(S280)，并交换工具的步骤(S290)。
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