CN1286157A - 制造系统和方法 - Google Patents

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Abstract

制造系统包括NC机械工具、测量装置和计算机。计算机产生校正数据文件来根据来自所述测量装置3的所述测定结果改变所述处理条件。校正数据文件是包含对于存储在变量中的每个处理部分的校正值,其中所述变量能够直接或间接参照处理程序。在NC机械工具处理工件之前把校正数据文件传递到NC控制器。NC控制器相对于存储在传递校正数据文件中的变量中的校正值,通过处理程序改变所述处理条件。

Description

制造系统和方法
本发明涉及能够通过测量由NC机械工具处理的工件来执行高精度处理；根据所获得的测定值确定处理误差(processed error)；并把根据处理误差产生的校正值反馈到NC机械工具的制造系统和装置。
在现有技术中已知反馈型制造系统，它测量在生产线上的工件中的处理部分来确定它的处理误差，并根据处理误差改变对于NC机械工具的处理条件(例如，JP5-224715A)。这种反馈型制造系统直接面向根据在处理部分中的尺寸(dimensional)处理误差以及关于在处理期间或之后获得的它的变化趋势信息，来基本改变处理条件。因此，能够通过实时反馈测量结果来改善并保持对于元件的处理精度是很有利的。
已提出在这种系统中校正处理条件的方法，它包括产生用于修改处理的重处理程序的方法(例如，JP3-176703A)和校正在处理程序所述的校正值的方法(例如，JP3-202252A)。
然而，上述传统处理系统都设计加某些处理条件变更到对处理程序(alteration)以控制NC机械工具。因此，很难从处理中改变处理程序以及变更控制时机是不利的。特别是，修正对于多个NC机械工具的处理条件要求独立修正每个机械工具的处理条件。这引发了使修正处理条件的算法复杂化的问题。
本发明考虑到上述状况。因此，本发明的目的在于能够提供在这种制造系统中平稳地修正对于NC机械工具的处理条件的制造系统和方法，其中上述制造系统通过反馈NC机械工具的处理结果来作修正处理条件。
本发明提供一种制造系统，它包括NC机械工具，用于根据具有处理条件的处理程序处理工件；它还包括测量装置，用于测量由所述NC机械工具处理过的所述工件；和处理条件校正装置，用于根据来自所述测量装置的测定结果修正所述处理程序的所述处理条件。所述处理条件修正装置包括：校正数据文件产生装置，用于产生校正数据文件来根据来自所述测量装置的所述测定结果修正所述处理条件。所述校正数据文件具有能够直接或间接与所述处理程序相关的变量。每个所述变量存储用于每个处理部分的校正值。处理条件修正装置还包括校正数据文件存储装置，用于存储所述校正数据文件产生装置产生的所述校正数据文件。处理条件修正装置还包括校正数据文件传递装置，用于在所述NC机械工具处理所述工件之前，把存储在所述校正数据文件存储装置中的所述校正数据文件传递到所述NC机械工具。所述NC机械工具根据所述处理程序，参照存储在所述传递的校正数据文件中的变量的所述校正值修正所述处理条件。
本发明还提供有制造方法，它包括利用根据具有处理条件的处理程序进行操作的NC机械工具对工件进行NC-处理的步骤。它还包括测量在所述NC-处理步骤中给处理的所述工件以及根据从所述测量步骤获得的测量结果修正所述处理程序的所述处理条件的步骤。
校正所述处理条件的所述步骤包括产生校正数据文件来根据所述测定结果修正所述处理条件的步骤。所述校正数据文件具有能够直接或间接所述处理程序相关的变量。每个所述变量存储对于每个处理值的校正值。校正处理条件的步骤还包括存储在所述产生步骤中产生的所述校正数据文件的步骤。它还包括在所述NC-处理之前，将在所述存储步骤中存储的校正数据文件传递到NC机械工具的步骤，以及通过参照在所述处理程序中的所述被传递的校正数据文件，修正包含在所述处理程序中的所述处理条件。
根据本发明，根据测定结果产生校正数据文件。然后，把校正数据文件传递到NC机械工具。在NC机械工具中的处理程序参照校正数据文件改变处理条件。因此，处理程序本身无需改变。此外，在NC机械工具中的处理程序中参照校正数据文件。因此，以前足以把校正数据文件传递到NC机械工具或它把设置在可由NC机械工具读取的状态下。于是，可以容易地产生处理程序以及对于校正数据的传递控制。
例如，通过描述在对于NC机械工具的处理程序中读取校正数据文件的指令，之后是处理条件的确定和处理指令，可以控制在NC机械工具中读取校正数据文件的时机。校正数据文件传递装置还可以向NC机械工具输出对于校正数据文件的接受请求。在这种情况下，它在接收来自NC机械工具的接受消息之后把校正数据文件传递到NC机械工具。前者特别适于脱机处理系统，而后者特别适于在线处理系统。
对于NC机械工具的处理程序包括处理主程序和校正宏程序。处理主程序包括在校正数据文件中读取并一旦确定每个处理部分的处理条件就从校正宏程序读取的步骤。校正宏程序包括根据在校正数据文件中的读取计算对于处理条件的校正值，并把校正值存储在能够从处理主程序参照的变量的步骤。
所述校正数据文件产生装置可根据对于每个处理部分的设计公差的限定值设定预定范围作为校正范围。如果来自所述测量装置的所述测定结果包括在所述校正范围内，那么把与标称值相关的误差分量存储在所述校正数据文件中作为校正值。
如果在来自所述测量的所述测定值和标称值之间的误差等于指定公差的预定倍数，所述校正数据文件产生装置把用于启动异常处理的值存储在能够从所述处理程序参照的警告变量中，而且可以在所述校正数据文件中描述所述警告变量。如果把启动异常处理的所述值存储在所述校正数据文件中所描述的所述警告变量中，那么所述NC机械工具执行预定异常处理。
参照附图，从下面的详细描述可使本发明更加全面易懂，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的在线(in-line)全自动制造系统的方框图；
图2是示出系统的操作的流程图；
图3是示出在系统和其测量部分中处理的工件的透视图；
图4是示出在系统中测量部分程序的示图；
图5是示出对于在系统中所产生的测定结果的中间文件(intermediatefile)的示图；
图6示出根据中间文件产生的报告文件；
图7是示出对于在系统中的处理条件的控制限制的示图；
图8是示出在系统中所产生的校正数据文件的示图；
图9是示出在系统中处理主程序的示图；
图10是示出从处理主程序读取的警告消息宏程序的示图；
图11是示出用于校正对从处理主程序读取的坐标和工具直径的计算的宏程序的示图；
图12是示出用于校正从宏程序中读取的坐标系统来校正对坐标和工具直径的计算的宏程序的示图；
图13是示出用于校正从宏程序读取的坐标系统来校正对坐标和工具直径的计算的另一宏程序的示图；和
图14是示出根据本发明的另一个实施例的脱机(off-line)制造系统的布局的示图。
现在，参照附图，描述本发明实施例。
图1示出将根据本发明的制造系统适用的在线全自动制造系统的实施例。
沿着在传送机器人1中的传送线传送要处理的工件，并通过沿着传送线排列的多个NC机械工具21、22…2n处理该工件。分别将NC机械工具21-2n分配给工件的处理等同部分(process identical part)。它们包括加工(machining)中心、车床(lathe)、铣刀、滑动中心(gliding center)和冲压机械工具。由NC控制器91-9n根据处理部分程序数字上控制这些NC机械工具21-2n。处理工件受到沿着传送方向从NC机械工具21-2n开始下游配置的测量装置3的处理，此测量每个处理部分。测量装置3包括三维测量装置、表面粗糙程度测试器、测经器、千分尺、周线测量仪器、圆形测量仪器和刻度表。
把来自测量装置3的测定结果通过控制测量装置3的测量装置控制器4馈送到第一计算机5。计算机5包括校正数据文件产生装置，并根据来自测量装置3的测定值产生校正数据文件。通过LAN(局域网)6把校正数据文件存储在作为校正数据文件存贮装置的数据库7。计算机5还作为校正数据文件传递装置。在给定的时机通过LAN6把存储在数据库7中的校正数据文件传递到分别与NC机械工具21-2n相对应配置的多个第二计算机81、82…8n。第二计算机81-8n重新把新传递校正数据文件写在与在NC控制器91、92…9n中用到的处理部分程序相关的校正数据文件上，其中上述NC控制器数字上控制NC机械工具21-2n。
下面，参照该实施例的配置制造系统描述操作过程。
图2是示出这种制造系统的操作流程的流程图。首先，执行由NC机械工具21-2n进行的处理(S1)。然后，由传送机器人1把处理工件传送到测量装置3，在此测量每个处理部分(S2)。测量项包括孔径、孔位置、宽度、高度、深度、角度、长度和表面粗糙程度。图3是示出工件例子的透视图。在该情况下，将DIM1-6作为测量部分举例。测量装置控制器4测量这些测量部分并计算它们的校正量，而且产生中间文件来表示测量部分的测定结果(S3)。
图4示出由用于控制测量装置3的测量装置控制器4执行的测量部分程序。在这种情况下，存在特殊说明：第一行，以有符号模式输入和输出数据；第二行，只打印公差比较(tolerance comparison)的结果作为打印格式；和第三行，打印“8701”用于NC程序号。在第45行描述的指令“文本至打印机(Textto printer)DIM1”命令打印关于DIM1的测定值。后面的指令“To Pos.X 90，0000.030-0.030”命令执行公差比较。第52和53行也具有如上所述的相同指令。相对于所有测量部分描述这些指令来产生中间文件以表示在测量操作结束时所有测量部分的测定结果(如图5所示)。相对于每个处理部分，中间文件描述设计值(标称值)、尺寸公差(Up/Lo Tol)、实际测定值(Actual)、在设计值和测定值(Error)之间的误差和偏离公差(Dev)，并最后内外趋向公差。图6示出根据中间文件，在计算机5内产生的报告文件。最后标记“*”表示执行校正。
可以如下确定用于对于校正处理条件的需求。即，如果处理尺寸包含在公差范围内，那么理论上无需校正处理条件。虽然，即使处理尺寸包含在公差范围内，但是如果它十分接近于公差范围边缘，那么处理尺寸很有可能落在公差范围之外。于是，通过允许某些边界(margin)从尺寸公差开始向设计值(标称值)，控制处理条件需要设定界限，如图7所示。如果测定结果包含在控制范围内，如在A和C情况下，那么要求校正处理条件，从而它们来到A’和C’。如果测定值包括在50％的尺寸公差内，如在D和E的情况下，那么不需要校正处理条件。在该例子中，确定50％的尺寸公差作为控制界限。为了消除来自噪声和其他的影响，不立即校正测定结果，即使它包含在控制范围内。而是，只有测定结果以预定数量(在该情况下是2)继续包含在控制范围内，才可能校正它们，如B和C所示。如果所获得的测定结果超出公差的预定倍数，例如，5倍于公差，如F所示，那么可以执行异常处理，诸如警告处理。
在计算校正量并产生中间文件之后，根据中间文件产生校正数据(S4)。图8示出校正数据文件的例子。#801-#815指示对于将校正值存储在处理部分DIM1-DIM15上的变量。可根据处理程序参照这些变量#801-#815，如下所述。符号“＆”表示颠倒符号。第一和最后一行表示传递的协议，第二行表示相应的NC程序名称，和最后的前一行表示子程序的结束命令。如果在测定值中包含诸如要求警告处理的异常值，那么把“1”存入警告变量#798来将它包含在校正数据文件中。将校正数据文件临时存储在数据库7中。
接着，重写校正数据文件(S5)。在除了NC机械工具21-2n工件期间之外的其他时间内重写校正数据文件是最基本的。这对于阻止处理条件在处理操作期间变化是十分有效的。因此，计算机5向计算机81-8n发出对于校正数据文件的接受请求，并只把从数据库7读取的校正数据文件传递到在计算机81-8n中间返回可接受消息的那些。NC机械工具21-2n的操作大概可相互移位。因此，将校正数据文件传递到计算机81-8n的时机通常不一致。
图9示出存储在NC控制器91-9n中的处理主程序。在该图中，虚线围绕着本发明中的新添加部分。
首先，说明程序名称是“0870”(1)，然后重新设定变量#798，它表示警告是否发出嘟嘟声(2)。接着，从外设装置(在该例子中是计算机81-8n)读取名为8701的校正数据文件(3)。调用警告消息程序“08058”(4)。例如，如图10所示构成该警告消息程序(08058)。如果#798等于“0”，那么进到N100，并不做任何操作结束(2)。如果#798≠0，那么在NC屏幕上输出注解语句“校正值太大”，并停止机械(3)。
接着，在处理主程序中，设定工件坐标系统1-3(5-7)。把对于工具的移动控制确定为增加命令，然后返回到第二参考点(交换工具位置)(8)。调用工具并交换工具(9-11)。
于是，开始序列160号(12)。把对于工具的移动控制确定为绝对命令，而且执行B轴命令(13)。之后，保存“160”作为公共变量#700中的序号(14)，而且调用宏“08702”，来计算坐标/工具-尺寸校正(15)。在通过该宏计算校正值之后，设定新校正工件坐标系统(16)。于是，将工具直径的初始值#2401保存在公共变量#777中(17)，并用工具直径误差#799校正工具直径#2401(18)，在快速前送(forward)和定位之后(19)，用工具长度值H1校正工具长度(20)。于是，完成对于坐标系统、工具直径和工具长度的校正。要改变的其他处理条件包括工具回转数和前送速度，它们可能影响表面粗糙程度。
之后，输出对于主轴的正常旋转命令，然后控制工具根据工具轨迹的指令移动以便执行处理。在完成处理之后，输出对于主轴的停止命令(22)，并将保存在公共变量#777中的值返回到工具#2401(23)。确定对于工具的移动控制作为增加命令，并返回第二参考点(交换工具的位置)(24)。此后，相对于序号210执行相同处理(25-)。
图11示出宏程序的例子，“08702”，用于计算坐标/工具-直径校正。首先，跳到有保存在公共变量#700中的序号的序列(2)。在这种情况下，描述序号为160、210和230的例子。如果执行序号为160(3)的序列，调用宏程序“08254”，来计算坐标校正(4)，并存储变量#802、#804和#803/2分别作为X轴校正值，Z轴校正值和工具直径误差#799。如图12所示构成宏程序“08254”，例如，执行对于X、Y和Z轴所需的校正。#7001、#7002和#7003表示变量，其中分别把在工件原点的第一、第二和第三轴上的校正偏置量存储在上述变量上。#5221，#5222，#5223表示变量，其中分别把在工件原点的第一、第二和第三轴上的未校正偏置量存贮在上述变量上。#24、#25和#26表示分别指定X、Y和Z的内部宏(intra-macro)变量。在这种情况下，分别把值#802，0.0和#804的值存储在#24、#25和#26中，从而校正坐标系统。把变量#803除以2，来运用工具直径指定工具半径。下面在宏程序“08702”中参照用于校正计算的宏程序“08256”还具有如上面图13所示的几乎相同的配置。
通过执行上述处理系统，可以通过在适当时候传递校正数据文件来更新处理条件，并在没有变化处理程序本身的情况下更新它。
虽然上面例举了联机制造系统，但是本发明同样可用于脱机制造系统。在这种情况下，如图14所示，工件者将由NC机械工具21-2n处理的工件携带到测量工件的测量装置3。于是，计算机5根据测定结果和在校正数据文件中适当读取的NC控制器91-9n产生校正数据文件。
如上所述，根据本发明，根据测定结果产生校正数据文件。于是，把校正数据文件传递到NC机械工具。在NC机械工具中的处理程序相对于校正数据文件改变处理条件。因此，无需改变处理程序本身。此外，在NC机械工具中的处理程序中参照校正数据文件。因此，之前足以把校正数据文件传递到NC机械工具或把它设置在可由NC机械工具读取的状态下。于是，可以十分容易地产生处理程序以及传递对于校正数据的控制。
这里描述了与本发明一致的实施例，对于熟悉本技术领域的人员而言，与本发明一致的其他实施例和变化是显而易见的。因此，本发明并不局限与所述的实施例，而应由所附权利要求书的构思和范围所限制。

Claims (12)

1．一种制造系统，其特征在于，包括：
NC机械工具，用于根据具有处理条件的处理程序处理工件；
测量装置，用于测量由所述NC机械工具处理过的所述工件；和
处理条件修正装置，用于根据来自所述测量装置的测定结果修正所述处理程序的所述处理条件，
所述处理条件修正装置包括：
校正数据文件产生装置，用于产生校正数据文件来根据来自所述测量装置的所述测定结果修正所述处理条件，所述校正数据文件具有能够直接或间接与所述处理程序相关的用于校正的变量以校正，每个所述变量存储用于每个处理部分的校正值；
校正数据文件存储装置，用于存储所述校正数据文件产生装置产生的所述校正数据文件；和
校正数据文件传递装置，用于在所述NC机械工具处理所述工件之前，把存储在所述校正数据文件存储装置中的所述校正数据文件传递到所述NC机械工具，和
所述NC机械工具根据所述处理程序，参照存储在所述被传递的校正数据文件中的所述变量中的所述校正值修正所述处理条件。
2．如权利要求1所述的制造系统，其特征在于，用于所述NC机械工具的所述处理程序包括用于读取其中描述的所述校正数据文件的指令，在该指令之后是所述处理条件的确定和处理指令。
3．如权利要求1所述的制造系统，其特征在于，所述校正数据文件传递装置把用于所述校正数据文件的接受要求输出到所述NC机械工具，并在接收来自所述NC机械工具的可接收消息之后，把所述校正数据文件传递到所述NC机械工具。
4．如权利要求1所述的制造系统，其特征在于，对于所述NC机械工具的所述处理程序包括处理主程序和校正宏程序，
所述处理主程序包括下列步骤：
在所述校正数据文件中读取；和
一旦确定每个处理部分的所述处理条件就读取所述校正宏程序，和
所述校正宏程序包括下列步骤根据在校正数据文件中的所述读取计算对于所述处理条件的校正值，并把所述校正值存储在能够从所述处理主程序参照的变量。
5．如权利要求1所述的制造系统，其特征在于，所述校正数据文件产生装置根据对于每个处理部分的设计公差的限定值设定预定范围作为校正范围，如果来自所述测量装置的所述测定结果包含在所述校正范围内，那么把与标称值相关的误差分量存储在所述校正数据文件中作为校正值。
6．如权利要求1所述的制造系统，其特征在于，如果在来自所述测量装置的所述测定值和标称值之间的误差等于设计公差的预定倍数，所述校正数据文件产生装置把用于启动异常处理的值存储在能够从所述处理程序参照的警告变量中，而且描述在所述校正数据文件中的所述警告变量，和
如果把启动异常处理的所述值存储在所述校正数据文件中所描述的所述警告变量中，那么所述NC机械工具执行预定异常处理。
7．一种制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
利用根据具有处理条件的处理程序进行操作的NC机械工具对工件进行NC-处理；
测量在所述NC-处理步骤中经处理的所述工件；和
根据从所述测量步骤获得的测量结果修正所述处理程序的所述处理条件，
修正所述处理条件的所述步骤包括下列步骤：
产生校正数据文件来根据所述测定结果修正所述处理条件，所述校正数据文件具有能够直接或间接与所述处理程序相关的变量，每个所述变量存储用于每个处理部分的校正值；
存储在所述产生步骤中产生的所述校正数据文件；
在所述NC-处理之前，将在所述存储步骤存储的所述校正数据文件传递到所述NC机械工具；
通过参照在所述处理程序中的所述被传递的校正数据文件，修正包含在所述处理程序中的所述处理条件。
8．如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述处理程序包括用于读取其中描述的所述校正数据文件的指令，其后是所述处理条件的确定和处理指令。
9．如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，传递所述校正数据文件的所述步骤包括把对于所述校正数据文件的接受要求输出到所述NC机械工具的步骤，在接收来自所述NC机械工具的可接受消息之后，把所述校正数据文件传递到所述NC机械工具。
10．如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，对于所述NC机械工具的所述处理程序包括处理主程序和校正宏程序，
所述处理主程序包括下列步骤：
在所述校正数据文件中读取；和
一旦确定每个处理部分的所述处理条件就从所述校正宏程序读取，和
所述校正宏程序包括下列步骤根据在校正数据文件中的所述读取计算对于所述处理条件的校正值，并把所述校正值存储在能够从所述处理主程序参照的变量中。
11．如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，产生校正数据文件的所述步骤包括根据对于每个处理部分的设计公差的限定值设定预定范围作为校正范围的步骤，而且如果来自所述测量装置的所述测定结果包含在所述校正范围内，那么把相关于标称值的误差分量存储在所述校正数据文件中作为校正值。
12．如权利要求7所述的装置方法，其特征在于，产生校正数据文件的所述步骤包括如果在测定结果和标称值之间的误差等于设计公差的预定倍数，那么把用于启动异常处理的值存储在能够从所述处理程序参照的警告变量中，并描述在所述校正数据文件中的所述警告变量。
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