CZ200021A3 - Systém pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění programů pro řízení strojů - Google Patents

Description

Systém pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění programů pro řízení strojů

Oblast techniky

Vynález se týká systému pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění programů pro řízení strojů. Vynález se zejména týká systému pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění programů pro řízení brousicích strojů.

Dosavadní stav techniky

Obráběcí stroje jsou zpravidla řízeny programem, to znamená, že obráběcí postupy prováděné na obrobku jsou řízeny programem. Pro vytváření relativního pohybu mezi obrobkem a nástrojem je zpravidla upraveno více NC-os. Brousicí hlava je například umístěna na odpovídajícím lineárním vedení, které je opatřeno NC-řízeným pohonem (NC = numerisch controlled - numericky neboli číslicově řízeným). Ovládáním jedné nebo více takových os vznikne přistavovací neboli přísuvný pohyb. Například při broušení spirálových drážek na vrtacích nástrojích je zapotřebí skládání více pohybových komponent, aby se dosáhlo vhodného relativního pohybu mezi obrobkem a nástrojem.

Číslicově řízené obráběcí stroje a řídicí programy pro tyto obráběcí stroje jsou známé. Ve spise EP 0 530 364 Al je například uvedeno interakční číslicové řízení, které způsobí zobrazení obrobku podle existujících NC-dat na monitoru. Interakční změna NC-dat může být přímo znázorněna. Tím se okamžitě zviditelní účinky změn dat. K fc · « · « · • · · · · • · · tomuto systému patří paměťové prostředky, výpočetní prostředky, zobrazovací prostředky a vstupní prostředky pro zavádění dat. Podle zobrazení obráběcího procesu na monitoru mohou být NC-data korigována přímo na obrazovce.

Programování NC-strojů vyžaduje zpravidla určité znalosti jak o použitém programovacím jazyku, tak i o speciálních skutečnostech při obrábění určitých ploch obrobku.

Úkolem vynálezu je usnadnit obsluhu NC-strojů.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje systém pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění programů pro řízení strojů, zejména pro řízení brousicích strojů, se zaučovacím modulem, který provede vizuální zobrazení obrobku a nástroje, umožní manipulaci s tímto znázorněním pohybem znázorněného obrobku a znázorněného nástroje a podle této manipulace vytvoří nebo změní řídicí program (NC-program) stroje.

Systém podle vynálezu obsahuje takzvaný zaučovací modul, který může být tvořen například programem probíhajícím na vhodném hardware. Tento zaučovací modul umožňuje vizuální, s výhodou trojrozměrné, znázornění obrobku a nástroje. Toto znázornění je možné i tehdy, když ještě není k dispozici žádný řídicí program stroje. Potom se znázorní jako obrobek například polotovar nebo neúplně obrobený nástroj. Polotovar nebo částečně obrobený nástroj mohou být připraveny například v knihovně a mohou z ní být odebrány. Alternativně může být na zaučovacím modulu upravena možnost sestavit polotovary nebo výchozí tělesa pro výrobu nástrojů z jednoduchých základních geometrických tvarů, jako jsou válce, • · • · kvádry, krychle nebo podobně. Zaučovací modul může být opatřen odpovídajícími funkcemi pro změnu měřítka, aby se vizuální znázornění nástrojů, polotovarů nebo základních těles provede v požadované velikosti a v potřebném měřítku.

Zaučovací modul je proveden tak, aby podle manuálního zavedení odpovídajících dat vizuálně znázornil uživatelem předem stanovený relativní pohyb obrobku a nástroje vůči sobě navzájem. Tyto pohyby mohou být zavedeny neboli vloženy jako jednotlivé kroky pohybů nebo jako pohyby sledující předem stanovenou dráhu. Údaje o dráze mohou být provedeny například podle typických drah, například přímek, šroubovic nebo podobných drah, uložených v knihovně. Zde může být opět upravena funkce pro změnu měřítka. Dále se za výhodné považuje umožnění libovolného polohování po krocích nebo rovněž libovolného zavedení neboli vložení dráhy pohybu. Manuálně vloženou dráhou je zde možno vložit vyhlazovací funkce.

Součástí zaučovacího modulu je, že podle relativního pohybu mezi zobrazeným obrobkem a zobrazeným nástrojem, vloženého do zaučovacího modulu, je možno vytvořit nebo měnit řídicí program stroje. Zatímco zaučovací modul zobrazuje obráběcí postup daný relativním pohybem mezi obrobkem a nástrojem, to jest vybrání virtuálně vytvořená na polotovaru, například prostřednictvím brousicího kotouče, zobrazují se současně řídicí data stroje, která tomuto obrábění odpovídají. Tímto způsobem je možno virtuálním zaučováním vytvořit řídicí program stroje. Existuje-li již řídicí program stroje, může se virtuálním zaučovacím způsobem měnit. Tím se značně zjednoduší obsluha příslušného číslicově řízeného obráběcího stroje. Jednoduchým způsobem je umožněna manipulace s řídicími programy strojů, které popisují jak sled pohybů, tak i rychlosti os brousicího stroje, jako změny stavu na vstupech řídicí jednotky, například řídicí jednotky SPS (například zapnutí a vypnutí ventilu chladicího prostředku nebo vřetena brousicího kotouče). Takové řídicí programy strojů sestávají zpravidla ze seřazení jednotlivých povelů prostřednictvím jednotlivých pohybů os stroje, jakož i z řídicích povelů řídicí jednotky SPS. Programové řádky nebo programové bloky vytvořené z více programových řádek řídí pohyb jedné nebo více os mezi dvěma body v prostoru. Virtuální zaučovací modul umožňuje například změnu existující programové řádky, popřípadě již existujícího bloku, sestávajícího z více programových řádek, připojení nových programových řádek, popřípadě bloků, jakož i vymazání existujících programových řádek, popřípadě bloků.

Za tím účelem obsahuje virtuální zaučovací modul s výhodou paměťový prostředek, který slouží k uložení dat obrobku, k uložení dat nástroje a k uložení pracovních příkazů či instrukcí prostřednictvím relativních pohybů mezi nástrojem a obrobkem. Za tím účelem je již existující paměť daná hardwarem spravována odpovídajícím programem nebo částí programu, který se zpracuje na vhodném počítači. Tento počítač obsahuje mimo jiné výpočetní prostředek, k němuž patří odpovídající část programu, jakož i hardware zpracovávající program, popřípadě část programu. Výpočetní prostředek zpracovává pracovní příkazy existující v paměťovém prostředku a jím připravované, aby bylo možno podle pracovních příkazů měnit nebo doplňovat data obrobku a/nebo data nástroje tak, aby to odpovídalo obrábění obrobku nástrojem podle relativního pohybu stanoveného pracovními příkazy. Tímto způsobem je možno modelovat například úběr materiálu a/nebo popřípadě i opotřebení nástroje. Tato skutečnost se zobrazí pomocí zobrazovacího prostředku, k němuž patří zobrazovací zařízení a odpovídající program, a který slouží ke grafickému znázornění dat na zobrazovacím zařízení. Vstupní médium slouží ke zjišťování požadovaných relativních pohybů mezi nástrojem a obrobkem, které se • · • · • · · · přeměňují na odpovídající pracovní příkazy, které se opět ukládají nebo přechodně ukládají v paměťovém prostředku. Ke vstupnímu médiu může patřit vstupní zařízení, jakož i reprodukční zařízení, na němž je možno znázornit virtuální vstupní neboli zaváděcí tlačítka nebo podobně.

Podle výhodného provedení je dále upraven transformační prostředek, který takto vytvořené pracovní příkazy přeměňuje na řídicí program stroje. Alternativně mohou pracovní příkazy přímo odpovídat řídicímu programu stroje, takže transformace může odpadnout.

Při manipulaci se znázorněním provedeným virtuálním zaučovacím modulem se vytváří a/nebo mění řídicí program stroje. Tento řídicí program může obsahovat jak výše uvedené kvalitativní zásahy a změny řídicího programu stroje, tak i změny dat, která jsou přiřazena jednotlivým programovým řádkám.

Vstupní médium, kterým může být například speciální vstupní zařízení nebo vstupní zařízení ve spojení se vstupními datovými poli znázorněnými na obrazovce, může obsahovat jak ovládací panely, přiřazené jednotlivým osám stroje, tak i ovládací panely pro konfigurovatelné osy, které nejsou shodné s osami stroje. Tím je dále zjednodušena obsluha.

Zaučovací modul může být obsažen v simulačním modulu nebo může být s tímto simulačním modulem spojen, což umožňuje zobrazení vloženého obrábění na způsob filmu. Podle výhodného provedení je možno provádět simulaci podle potřeby rovněž v krocích, přičemž je možno využít jak zpomaleného, tak i zrychleného chodu. Simulaci je možno podle potřeby přerušit a zaučovacím modulem zkorigovat.

• ·

Kromě toho může být výhodné upravit prostředek, pomocí něhož je možno stanovit vzniklé rozměry obrobku podle vizuálního znázornění. Takový prostředek může být tvořen například kurzorem, pomocí něhož je možno volit, to znamená ovládat, libovolné body obrobku, přičemž tento prostředek potom určuje rozměrové vztahy mezi jednotlivými body.

Zobrazení provedené zobrazovacím prostředkem je s výhodou trojrozměrným zobrazením, které poskytne pozorovateli prostorový dojem virtuálně vytvořeného obrobku. Systém podle vynálezu může být prováděn například na zvláštním počítači nebo může být integrován do řízení číslicově řízeného stroje. V prvně uvedeném případě je možno interakčně vytvořit NC-programy pro číslicově řízené stroje, načež se takto vytvořené programy přenesou na jinak běžné číslicově řízené obráběcí stroje. Za tím účelem je možno využít nosiče dat nebo datová vedení.

Výhodné podrobnosti příkladných provedení vynálezu vyplynou ze zobrazení, popisu a vedlejších nároků.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje schematicky systém pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění řídicích programů pro řízení strojů, obr. 2 schematicky jednotlivé elementy patřící zaučovacímu modulu, obr. 3 blokové schéma toku dat v zaučovacím modulu, obr. 4 schematicky jeden element sady nástrojů, • · obr. 5 schematicky půdorys brousicího stroj a jeho reálných, jakož i konfigurovatelných, os, obr. 6 ovládací panel pro vstup neboli zavádění požadovaných relativních pohybů mezi virtuálním nástrojem a virtuálním obrobkem, obr. 7, 8 a 9 vždy zobrazení virtuálního nástroje a virtuálního obrobku na obrazovce při vstupu neboli zavádění pohybů, obr. 10 zobrazení nástroje a obrobku na obrazovce při vstupu neboli zavádění požadovaných obráběcích operací, obr. 11 zobrazení stroje k provádění obráběcích operací podle obr. 7 až 10, obr. 12 ovládací panel pro simulační modul, obr. 13 zobrazení na obrazovce při simulačním procesu, obr. 14 detail zobrazení z obr. 13 a obr. 15 obrazovku řídicí jednotky SPS.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn zaučovací systém 1_, který je určen pro vytváření, změnu a vizuální znázornění programů pro řízení strojů. Zaučovací systém i obsahuje zaučovací modul 2, který je určen k interakčnímu vytváření řídicích programů strojů. Zaučovací modul 2. je tvořen počítačovým programem a příslušným hardwarem. Zaučovací modul 2. obsahuje programovací část 4_ určenou k působení na data znázorněná schematicky blokem 5. a na řídicí program stroje. Zaučovací modul 2 obsahuje kolizní modul 2a, znázorněný na obr. 3, a časovači modul 2b. Kolizní modul 2a slouží ke zjišťování nežádoucích srážek nástroje s obrobkem, které nepředstavují dotyk ve smyslu (třískového) obrábění obrobku. Časovači modul 2b slouží k určování doby obrábění, která vznikne při skutečném zpracování řídicího programu stroje. Data mohou být do zaučovacího modulu 2 přiváděna z bloku 6_, který obsahuje například data zobrazující neopracovaný obrobek. Předají-li se výstupní data z bloku 6. do bloku 5_, předají se tato data z bloku 5_ do zaučovacího modulu 2. pro zobrazení a pro manipulaci se zobrazením. Podle manipulace se zobrazením se opět působí zpětně na data a program v bloku 5_, dokud se nevytvoří požadovaný soubor dat a požadovaný program pro stroj. Tento program je potom jako řídicí program stroje znázorněn blokem 7 na obr. 1.

K zaučovacímu modulu 2 patří, jak je znázorněno na obr. 2, počítač s řídicí a zpracovávací jednotkou, kterou tvoří aritmetická jednotka 11, dále paměť 12. monitor 14 a vstupní zařízení 15. Paměť 12 tvoří s částí programu 16. probíhajícího v aritmetické jednotce 11. paměťový prostředek 17 k uložení dat obrobku, dat nástroje a příkazů, které označují relativní pohyb mezi nástrojem a obrobkem. Další část programu 16 tvoří s monitorem 14 zobrazovací prostředek 18 pro vizuální zobrazení obrobku, nástroje a relativní polohy obrobku a nástroje vůči sobě navzájem. Ovládání zaučovacího systému J_ se provádí prostřednictvím další části programu 16 ve spojení se vstupním zařízením 15 a monitorem 14. Příslušná část programu 16 tvoří se vstupním zařízením 15 a s monitorem 14 vstupní prostředek 19. Doposud popsaný zaučovací systém 1 pracuje následovně:

Nejprve se například předpokládá, že není k dispozici ještě žádný řídicí program stroje. Data předaná z bloku 6. do zaučovacího modulu

2. proto popisují obrobek v neopracovaném stavu a alespoň jeden vyhledaný nástroj. Tento nástroj se společně s obrobkem zobrazí programovací částí 4 prostřednictvím zobrazovacího prostředku 18 na monitoru 14. Vstupním zařízením 15 se nyní provedou pohyby zobrazení obrobku a/nebo zobrazení nástroje. Kromě toho je možno zavést neboli vložit řídicí povely z řídicí jednotky SPS. K nim patří například zapnutí nebo vypnutí ventilů chladivá. Pohyb zobrazení, ··· ·· · · · · ·· ··· ···· ···· • · * ·· · ···· • ······ · · · · ·· · jakož i zavedení řídicích povelů z řídicí jednotky SPS, je možno provádět ovládáním klávesnice, s výhodou však pákovým ovladačem nebo myší ve spojení se vstupním menu neboli nabídkou nebo jinými zobrazeními. Vzniklé pohyby se zaznamenávají jako data a přeměňují na řídicí příkazy pro číslicově řízený stroj. Tímto způsobem vznikne v bloku 5. krok za krokem řídicí program stroje. Když obrobek i nástroj prošly všemi požadovanými polohami, postup zaučování se ukončí a v bloku 7 je vydán hotový řídicí program stroje, který je do jisté míry stanoven záznamovou stopou relativního pohybu zobrazení obrobku a zobrazení nástroje. Řídicí program stroje potom může být přenesen přímo do obráběcího stroje, který potom podle něj pracuje.

Podle kinematiky (uspořádání os) obráběcího stroje, pro který má být program zpracován, a podle geometrie stroje je možno stanovit příslušná data v konfiguračním menu. Další konfigurační data, jako je popis geometrie a uspořádání nástrojů (brousicích kotoučů), jakož i geometrie obrobku a upínacích prostředků, je možno přivést zvenčí prostřednictvím více rozhraní. Je například možné provést načtení těchto dat prostřednictvím datových nosičů. Ke vstupním datům, která mají být načtena, a která tvoří vstupní datový záznam, mohou patřit následující data:

a) Data nástroje: popis geometrie nástrojů, zejména popis geometrie brousicích kotoučů, použitých jako nástroje, a jejich polohy při montáži stroje. Je možno zejména jednotlivé brousicí kotouče sdružit do sad, jak je znázorněno na obr. 4. Tato data mohou být uložena v souborech, které jsou k dispozici nebo, v případě potřeby, mohou být k dispozici. Data mohou být dále uložena v databázi, která je částí zaučovacího systému nebo může být v případě potřeby využita.

I · · · » · · popis geometrie upínacího

b) Data upínacího prostředku:

prostředku obrobku. Tato data mohou být uložena rovněž v souborech nebo v databázi.

c) Data obrobku: popis geometrie polotovaru obrobku. Tato data byla uložena v souborech nebo v databázi. Alternativně nebo doplňkově může být geometrie polotovarů odvozena z jednoduchých geometrických tvarů.

d) Data řídicího programu stroje (jestliže existuje): popis použitého NC-programu. Tento NC-program je obsažen buď v souboru nebo může být přenesen prostřednictvím komunikačního rozhraní datovým nosičem nebo vedením do zaučovacího systému.

e) Data stroje: popis geometrie a konfigurace os použitého stroje.

K výstupním datům patří:

a) Modifikovaná data řídicího programu stroje: obměněný nebo nově vytvořený řídicí program stroje je vydán jako soubor. Je-li zaučovací systém Částí obráběcího stroje, přenese se přímo do řízení tohoto obráběcího stroje. Je-li zaučovací systém částí počítače uspořádaného mimo obráběcí stroj, může být přenesen do řízení obráběcího stroje vedením nebo datovým nosičem.

b) Obrazovka: zpracování, jakož i obměna, řídicího programu stroje se na obrazovce graficky zobrazí s úběrem materiálu. Při nežádoucí kolizi uvnitř stroje je možno vydat varovný signál a program se v tomto místě přeruší. Podle potřeby je možno programovou řádku, která při kolizi vznikla, zapsat do logického souboru.

c) Vytvořený model obrobku: vytvořený model obrobku může být přenesen do systému CAD nebo do jiného systému pro další zpracování.

Pro další zobrazení činnosti virtuálního zaučovacího systému Xje na obr. 3 schematicky znázorněn tok dat tohoto zaučovacího systému X. Přitom je znázorněna pouze část programu. Komunikace virtuálního zaučovacího systému X s jeho dalšími komponentami a jeho start jsou sledovány blíže neznázoměným nadřazeným programem. K němu se počítá například i přenos vytvořeného řídicího programu stroje do obráběcího stroje.

Z existujícího, popřípadě ještě rozčleněného, řídicího programu stroje v paměti pevného disku nebo z řídicího programu stroje, přicházejícího jako kontinuální proud dat, se ve zpracovávacím modulu vytvoří dráhy pohybu os stroje. Na obr. 3 je tato skutečnost znázorněna pěti různými osami X, Y, Z, A a C_. Zpracovávací modul kromě toho obdrží data o geometrii stroje a kinematice, o geometrii brousicího kotouče, upínacích prostředků a o geometrii obrobku. Kromě toho je zpracovávací modul spojen se vstupním prostředkem, pomocí něhož může uživatel provádět ovládání, přerušení zpracovávání nebo pokračování ve zpracovávání a v případě potřeby cílené přidávání programových řádek nebo bloků, vymazávání a měnění. Z těchto dat vytvoří zpracovávací modul model obrobku, provedené pozorování kolize a vypočítá potřebnou dobu obrábění. Doba obrábění a pozorování kolize spolu s modelem obrobku se vizuálně zobrazí pomocí zobrazovacího prostředku. Vytvořené dráhy pohybu se předají do paměťového prostředku, a proto zaznamenají na pevném disku.

• ·

Mohou být přeneseny do obráběcího stroje jako řídicí program stroje nebo transformovány na řídicí program stroje a potom přeneseny do obráběcího stroje.

Obráběcí stroj je schematicky znázorněn v půdorysu na obr. 5. Obráběcí stroj má lože 21, na němž je uložen držák 22 obrobku otočně kolem svislé osy C.. Držák 22 obrobku je kromě toho přestavitelný ve vodorovném směru prostřednictvím další NC-osy X. Držák 22 obrobku kromě toho nese upínací ústrojí 24 pro obrobek 25. například vrták. Na upínacím ústrojí 24 může být v případě potřeby uspořádáno otočné polohovací zařízení, které představuje další NC-osu A.

U držáku 22 obrobku je dále upravena brousicí hlava 26. která nese jeden nebo více brousicích kotoučů 27. 28. 29. Podle potřeby je brousicí hlava 26 přestavitelná ve směru shodném s osou otáčení vřetena brousicích kotoučů 27. 28. 29 prostřednictvím NC-osy Z a lineárně ve směru (NC-osy Y) rovnoběžném se svislou osou C.. Obrobek 25 není vůči držáku 22 obrobku lineárně přestavitelný. Axiální pohyb (z hlediska brousicích kotoučů 27. 28, 29) obrobku 25 ve směru X' může být proveden složením pohybů ve směru NC-osy Z (pohyb brousicí hlavy 26) a ve směru NC-osy X (pohyb držáku 22 obrobku).

Pro interakční zaučovací programování tohoto číslicově řízeného stroje slouží virtuální zaučovací modul, jehož ovládací plocha je znázorněna na obr. 6. Na obr. 6 je znázorněn ovládací panel 31 k zobrazování prostřednictvím zobrazovacího prostředku 18 na monitoru

14. Ovládací panel 31 obsahuje několik ovládacích tlačítek 32 a zobrazovacích polí 33.. K ovládacím tlačítkům 32 patří tlačítka pro volbu NC-os X, Y, Z, A, C. brousicího stroje. Tlačítka a jakož i „E“ pro zrychlený pohyb, slouží k řízení pohybu. Aktuální přírůstek dopředného posuvu je možno nastavit v lineárních krocích nebo úhlových krocích. Opakovači tlačítko ReDo vytvoří předtím vymazaný krok. Další ovládací tlačítko UnDo vymaže poslední vložený krok. Pro další volbu os je dále upraveno ovládací tlačítko, které je určeno pro konfigurovatelnou osu K. Tato konfigurovatelná osa K se může od skutečných NC-os lišit a sestaví se složením pohybu různých skutečných NC-os X, Y, Z, A, C brousicího stroje.

Veškeré pohyby jsou pojímány a prováděny jako lineární pohyby mezi dvěma body v prostoru. Změny úhlových souřadnic jsou znázorňovány lineárními úhlovými změnami. Pohyby os stroje mohou být prováděny buď jako pohyb jedné osy nebo současné pohyby více os. Při jednotlivém pohybu se zvolí jedna osa a pohybuje se podle zvoleného dopředného posuvu a podle počtu opakování inkrementálních neboli přírůstkových pohybů do příslušné vzdálenosti. Současný pohyb více os může být popsán zařazením jednotlivých pohybů os za sebe. Přitom se zapne režim „pohyb více os“ a osy se přemístí postupně do požadovaného koncového bodu. Potom se režim „pohyb více os“ vypne a veškeré (lineární) pohyby od zapnutí režimu „pohyb více os“ se složí do současného pohybu všech zúčastněných os.

Místo složení jednotlivých pohybů os stroje do jednoho složeného osového pohybu je možno v některých případech využít i takzvanou „konfigurovatelnou osu“. Tato konfigurovatelná osa je složena z os stroje. Tato konfigurovatelná osa však neexistuje jako skutečná osa. Pohyb v této konfigurovatelné ose musí být proto vytvořen současným pohybem jedné nebo více os stroje. Ve většině případů je výhodné umístit konfigurovatelnou osu do střední osy obrobku. Proto může být pohyb nástroje (brousicího kotouče) rovnoběžný s osami obrobku. Pohyb brousicího kotouče v konfigurovatelné ose je proto stále rovnoběžný s podélnou osou • * Λ · « · · ·«· · · · · «··· ··· ·· · ···· ·«·«··· · · · · * · · • · · · · ···· ·»·· · ·· ·*·· «· ·· obrobku a nemusí být programován jako kombinovaný pohyb dvou os stroje, jak je zřejmé z obr. 5. Konfigurovatelná osa slouží jako osa stroje. V řídicím programu stroje (NC-programu) se však tento pohyb složí z existujících os stroje.

Definice konfigurovatelných os je dána konfiguračním souborem. Tento konfigurační soubor může být pomocí menu modifikován. Proto je možno konfigurovatelné osy snadno přizpůsobit různým konfiguracím stroje nebo i požadavkům na speciální nástroje nebo obrobky. Přitom se definuje, jak je příslušná konfigurovatelná osa v prostoru uspořádána a jak je spojena s osami stroje.

Při pohybech sady brousicích kotoučů a obrobku v prostoru stroje může docházet ke kolizím. Tyto kolize mohou být rozděleny na:

kolize brousicího kotouče s obrobkem při zrychleném chodu, kolize brousicího kotouče s držákem obrobku, popřípadě s upínacím ústrojím a dalšími částmi stroje, kolize obrobku s částmi stroje nebo s neobrábějícími částmi brousicího kotouče a kolize obrobku s brousicím kotoučem, který právě není aktuálním obrábějícím brousicím kotoučem.

Tyto kolize jsou zajímavé zejména tehdy, když se provede analýza existujících NC-programů. Možnost kolize je možno vzít v úvahu při zpracování NC-programů jak při obrábění v jednotlivých krocích, tak i při kontinuálním obrábění. Možnost kolize však nemusí být nutně zohledněna, a proto představuje možnou vlastnost systému.

·· Λ

Při zohlednění možnosti kolize připadají v úvahu dva různé způsoby činnosti:

a) Režim on-line: při výpočtu kolize se zobrazí grafika a aktualizuje se úběr materiálu. Při kolizi se zastaví obrábění pomocí programu a vyšle se varovný signál.

b) Režim off-line: výpočet kolize se provádí bez grafiky a kolize se zapíše do logického souboru.

Zaznamenávání požadovaných pohybů obrobku vyplývá z obr. 6 až 14. Vychází se například z existujícího řídicího programu stroje. Tento řídicí program může být pomocí simulačního postupu vizuálně znázorněn. Za tím účelem slouží ovládací tlačítka, znázorněná na obr. 12, která se zobrazí na monitoru. Výsledkem simulace může být například pohled na obrobek, znázorněný na obr. 10. Podle potřeby je možno přepnout na pohled na celý stroj, jak je znázorněno na obr. 11. Je-li výsledek obrábění takový, jak je požadováno, může zůstat NCprogram nezměněn. Má-li však být změněn, je možno průběh simulace na požadovaném místě přerušit a změnit na virtuální zaučovací způsob činnosti. Tato skutečnost je znázorněna na obr. 13 a obr. 14. Ovládací tlačítka podle obr. 14, uspořádaná navíc k ovládacím tlačítkům podle obr. 12, umožňují nakreslení pohybů brousicího kotouče a/nebo obrobku, které je možno zavést neboli vložit pomocí vstupního zařízení, jako je například pákový ovladač nebo myš. Zavedené neboli vložené pohyby se stlačením ovládacího tlačítko „záznam“ přemění na programovou řádku nebo programové řádky řídicího programu stroje, jakož i na příslušná data.

·· · »» · · ·« • « ··»· t * * · « P » · · · «> «· ··»···· * · · · * » · · «·· · * * *

V průběhu kontinuální simulace (obr. 12) se řídicí program stroje kontinuálně zpracovává a uživatel může vyvolat následující činnosti:

a) Začátek, popřípadě pokračování, zpracování řídicího programu stroje: zpracování začne nebo pokračuje po zastavení.

b) Zastavení zpracování řídicího programu stroje: zpracování se přeruší, avšak může pokračovat.

c) Ukončení zpracování řídicího programu stroje: zpracování se ukončí a může znovu začít pouze novým začátkem.

d) Rychlejší postup zpracování řídicího programu stroje: přeskočí se více programových vět. V případě potřeby je možno přeskočit nejbližší příští obráběcí operaci.

e) Rychlejší zpětný chod zpracování řídicího programu stroje: více programových vět se převine zpátky. V případě potřeby je možno přeskočit na předchozí obráběcí operaci. Přitom se grafika vynuluje na odpovídající operace a obrobek se znázorní tak, jaký má vzhled při zpracování odpovídajících programových řádek řídicího programu stroje. Doba obrábění se rovněž vynuluje.

f) Přepínání mezi pohledem s prostorem stroje a bez něj.

Zpracování řídicího programu stroje po jednotlivých krocích je možno vyvolat stlačením tlačítka pro zastavení. Brousicí kotouč zůstane stát v aktuální poloze a znázorní se aktuální programové řádky řídicího programu stroje a doposud uplynulá doba obrábění. Je možno vyvolat následující činnosti:

• · • · · · • · · • ·

a) Jednotlivý krok dopředu: provede se zpracování příští programové řádky. Zaktualizuje se grafika a doba obrábění.

b) Jednotlivý krok zpět: zpracování programu se posune zpět o jednu programovou řádku. Grafika a doba obrábění se zaktualizují, to znamená, že popřípadě existující úběr materiálu se vrátí a doba broušení se vynuluje.

c) Začátek záznamu: systém přejde do režimu záznamu. Okamžitě se všechny manuálně provedené pohyby stroje zaznamenávají a ukládají do paměti. Rovněž se aktualizuje grafika.

d) Konec záznamu: režim záznamu, a proto zaznamenávání pohybů určených uživatelem, se ukončí.

Simulační a/nebo zaučovací modul vypočítají dobu obrábění a dobu broušení uplynulou od začátku programu uvedou v řádce stavových informací. Doba broušení se aktualizuje se zpracováním každé programové řádky řídicího programu stroje. Stejně jako při zohledňování kolizí se rozlišuje mezi režimem off-line a režimem Online, což znamená, že doba obrábění může být znázorněna přímo nebo zapsána do souboru. Kromě toho se zobrazí aktuální programová řádka, jakož i skutečná poloha os stroje.

V případě potřeby mohou být programové řádky řídicího programu stroje zaváděny neboli vkládány přímo nebo nepřímo grafickou manipulací. Podobně je ovlivňován stav řídicí jednotky SPS. Je možno zapnout nebo vypnout například vřeteno brousicího kotouče nebo ventily pro chladivo. Tyto reakce je možno znázornit na monitoru řídicí jednotky SPS, jak je znázorněno na obr. 15. Tento monitor znázorňuje aktuální stavy vstupů a výstupů řídicí jednotky.

·«· · · · · ··« • * · · · · ··· • ······ · · · · · ·

Stav výstupů je možno měnit příslušnými ovládacími elementy, přičemž tyto změny se potom přenesou do aktuálního NC-programu.

Model obrobku, model stroje a model brousicího kotouče mohou být kdykoli změřeny pomocí myši. Přitom se v prostoru kliknutím na jednu plochu nebo hranu zvolí body, jejichž odstup, popřípadě úhel, vůči sobě se zobrazí na obrazovce.

Pomocí jedné roviny je možno vytvořit dvourozměrný pohled na řez obrobkem, který se potom může změřit. Tato rovina může být zvolena buď libovolně nebo podle okrajové podmínky, například rovnoběžně s osou X· Proto je možno měřit například v řezu kolmém k podélné ose obrobku šířku prostoru pro odvádění třísek nebo úhel čela.

V případě potřeby může být výhodné umožnit modelování požadovaného obrobku manipulací s plochou (natřenou) vytvořenou pohybem brousicího kotouče v prostoru. Takto vytvořená stopa brousicího kotouče (představující „uklizenou“ plochu) představuje objem, který může být libovolně posunován nebo natáčen. Omezení posouvání a natáčení okrajovými podmínkami, například posouváním tohoto objemu podél jedné z os souřadnic, dokud se tento objem alespoň v jednom bodě nedotkne obrobku, může modelování zjednodušit. V úvahu připadají i jiné dotykové plochy, popřípadě roviny. Potom je možno pohybovat objemem například na určité vzdálenosti podél povrchu obrobku a kolmo do obrobku, čímž vznikne definovaná hloubka úběru. U tohoto způsobu modulace se vytvoří úplný požadovaný řídicí program stroje.

Virtuální zaučovací modul pro programování brousicích strojů nebo jiných obráběcích strojů obsahuje grafické rozhraní uživatele.

• ·

Toto rozhraní uživatele obsahuje vizuální znázornění polotovarů, obrobků a/nebo nástrojů. Znázorněné elementy jsou odpovídajícími ovládacími elementy libovolně vůči sobě přemístitelné. Vzniklá posunutí se snímají virtuálním zaučovacím modulem a přemění na řídicí program stroje nebo se již existující řídicí program stroje podle těchto posunutí změní.

Claims (23)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Systém (1) pro vytváření, změnu a/nebo vizuální znázornění programů pro řízení strojů, zejména pro řízení brousicích strojů, se zaučovacím modulem (2), který provede vizuální zobrazení obrobku (25) a nástroje (27, 28, 29), umožní manipulaci s tímto znázorněním pohybem znázorněného obrobku (25) a znázorněného nástroje (27, 28,

   29) a podle této manipulace vytvoří nebo změní řídicí program (NCprogram) stroje.
2. 2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že zaučovací modul (2) obsahuje následující elementy:

   paměťový prostředek (17),

   - upravený k uložení dat obrobku, která charakterizují obrobek v obráběném stavu, do paměti,

   - upravený k uložení dat nástroje, která charakterizují nástroj, do paměti, a

   - upravený k uložení příkazů, které charakterizují jeden nebo více relativních pohybů mezi nástrojem a obrobkem, výpočetní prostředek (16), upravený ke změně dat obrobku a/nebo dat nástroje a/nebo dat týkajících se polohy obrobku a nástroje způsobem, který odpovídá obrábění obrobku (25) nástrojem (27) podle relativního pohybu, zobrazovací prostředek (18), upravený pro vizuální znázornění nástroje a obrobku, jakož i jeho relativního pohybu, podle dat nástroje a dat obrobku, a vstupní prostředek, upravený ke změně relativního pohybu mezi nástrojem (27) a obrobkem (25), znázorněného zobrazovacím prostředkem (18), a podle něho ke změně příkazů, které charakterizují relativní pohyby.

   • · · ·

   TV • ·· ·· · · ·· • ··*· · » · t • · ·* ♦ »«·« ······ · · ·· i · · • ··· ···· • * · · · · · * · ··
3. 3. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že je upraven transformační prostředek pro přeměnu příkazů na řídicí program (NCprogram) stroje.
4. 4. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že příkazy jsou tvořeny sledem programových povelů, které tvoří řídicí program stroje.
5. 5. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že při manipulaci se mění zobrazení řídicího programu stroje.
6. 6. Systém podle nároku 5, vyznačující se tím, že při změně řídicího programu stroje se mění informace nebo data o směru, dráze a/nebo rychlosti pohybu obrobku a/nebo nástroje.
7. 7. Systém podle nároku 2 a 3, vyznačující se tím, že transformační prostředek je částí výpočetního prostředku (16).
8. 8. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že paměťový prostředek (17), výpočetní prostředek (16), zobrazovací prostředek (18) a vstupní prostředek (19) je vždy programem nebo částí programu ve spojení s částí počítače jím využitou.
9. 9. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že vstupní prostředek (19) obsahuje vstupní zařízení (15), vytvořené jako manuální vstupní rozhraní a ovládací pole, jakož i program nebo část programu pro činnost vstupního zařízení (15) a ovládacího pole, přičemž ovládací pole je s výhodou zobrazením s ovládacími tlačítky (32), a popřípadě se zobrazovacími poli (33), reprodukovatelným zobrazovacím zařízením (14).
10. 10. Systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že jednotlivým ovládacím tlačítkům jsou přiřazeny osy (X, X', Z, C) stroje.
11. 11. Systém podle nároku 9, vyznačující se tím, že jsou upravena ovládací tlačítka (32), jimž mohou být přiřazeny konfigurovatelné osy (K), určující pohyb složený z více pohybů os stroje.
12. 12. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že paměťový prostředek (17) obsahuje knihovnu, která obsahuje data jednoho nebo více polotovarů a data, která charakterizují jeden nebo více nástrojů.
13. 13. Systém podle nároku 2, vyznačující se tím, že zobrazovací prostředek obsahuje monitor řídicí jednotky SPS, který vizuálně zobrazuje aktuální stavy všech vstupů a výstupů řídicího programu (SPS) stroje.
14. 14. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že systém dále obsahuje simulační modul pro vizuální znázornění obráběcího postupu, který odpovídá existujícímu řídicímu programu stroje, a který je charakterizován úběrem materiálu na obrobku.
15. 15. Systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že simulační modul je částí zaučovacího modulu.
16. 16. Systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že simulační modul obsahuje ovládací pole (obr. 12), které je zejména zobrazením s ovládacími tlačítky a v případě potřeby se zobrazovacími poli, reprodukovatelným zobrazovacím zařízením (14).

    PV 2000
17. 17. Systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že simulační modul umožňuje přerušení simulace, opakování simulace, zrychlení simulace, zpomalení simulace nebo znázornění v krocích.
18. 18. Systém podle nároku 1 nebo 14, vyznačující se tím, že vizuální znázornění je omezeno na nástroj a obrobek nebo je přibrán prostor stroje.
19. 19. Systém podle nároku 1 nebo 14, vyznačující se tím, že vizuální znázornění může být změřeno, přičemž pro měření jsou upraveny interakčně využitelné značky.
20. 20. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že systém obsahuje modul na výpočet kolizí.
21. 21. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že systém obsahuje časovači modul (2b).
22. 22. Systém podle nároku 1 nebo 14, vyznačující se tím, že nástroje jsou provedeny jako brousicí nástroje.
23. 23. Systém podle nároku 1 nebo 14, vyznačující se tím, že systém je částí brousicího stroje.