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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Berechnen der Bearbeitungszeit bei einer Bearbeitung unter Verwendung einer NC(Numeric Control)-Werkzeugmaschine, und spezieller betrifft sie eine Vorrichtung zum Berechnen einer Achsverstellzeit, wenn die Vorrichtung für numerische Steuerung selbst über einen Algorithmus zum Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit oder dergleichen verfügt, um einen optimalen Bearbeitungsprozess zu erzielen.
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2. Beschreibung der einschlägigen Technik
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Wenn ein Herstellungszeitplan oder dergleichen erstellt wird, wird ein Zeitplan auf Grundlage der erforderlichen Zeit für jeden Produktionsprozess und unter Berücksichtigung des Betriebszustands der Produktionsanlage und der Belastung einer Bedienperson erstellt, damit der Zeitplan effektiv ist und eine Vergeudung von Ressourcen minimiert wird. Die erforderliche Zeit für jeden Produktionsprozess wird durch Sammeln der Leistung in der Vergangenheit und durch die Erfahrung abgeschätzt.
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Die erforderliche Zeit für einen Bearbeitungsschritt unter Verwendung einer NC-Werkzeugmaschine hängt stark von einem Konstruktionsteil-Programm ab. In einem durch CAM (Computer-Aided-Manufacturing-System) erzeugten Konstruktionsteil-Programm verfügt das CAM über eine Einheit zum Berechnen der Bearbeitungszeit, und typischerweise wird diese gemeinsam mit dem Konstruktionsteil-Programm ausgegeben. Außerdem ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Bearbeitungszeit-Abschätzeinheit in einer numerisch gesteuerten Maschine vorhanden ist, die eine NC-Werkzeugmaschine betreibt und steuert und in der die Bearbeitungszeit auf Grundlage des eingegebenen Konstruktionsteil-Programms berechnet wird. Die Vorrichtung zum Berechnen der Bearbeitungszeit bei diesen Vorrichtungen berechnet die Achsverstellzeit durch Teilen eines Achsverstellwegs, der der Relativbewegungsweg zwischen dem Werkzeug und dem Konstruktionsteil ist, durch die Achsvorschubgeschwindigkeit.
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Die 3 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung für numerische Steuerung, in der eine Einheit zum Berechnen einer Bearbeitungszeit vorhanden ist. Die Vorrichtung für numerische Steuerung verfügt über eine Ist-Bearbeitungszeit-Recheneinheit 121, die die Ist-Bearbeitungszeit eines Antriebsmechanismus 102 in Relation zu einer Hilfsfunktion berechnet, die eine andere Funktion als die Achsverstellfunktion ist, und sie aktualisiert in einer Datenbank 122 gespeicherte Daten unter Verwendung der berechneten Ist-Bearbeitungszeit. Ein in einer Programmspeichereinheit 111 gespeichertes NC-Programm wird Block für Block analysiert, und auf Grundlage des Analyseergebnisses wird eine abgeschätzte Achsverstellzeit berechnet. Die Vorrichtung für numerische Steuerung durchsucht auch die Datenbank 122, um eine Ist-Bearbeitungszeit einer entsprechenden Hilfsfunktion zu erhalten. Es ist eine Bearbeitungszeit-Abschätzeinheit 124 vorhanden, um eine Bearbeitungszeit für jeden Block auf Grundlage der erhaltenen abgeschätzten Achsverstellzeit und der Ist-Bearbeitungszeit für die Hilfsfunktion zu berechnen, und um durch Addieren derselben eine abgeschätzte Bearbeitungszeit zu berechnen. Bei dieser Struktur wird die abgeschätzte Achsverstellzeit auf Grundlage eines Achsverstellwegs und einer Achsvorschubgeschwindigkeit, die aus einer Achsverstellanweisung bestimmt werden, unter Berücksichtigung der Beschleunigungs-/Verzögerungsrate der Achsverstellung, wie sie in einer Parameterspeichereinheit 114 gespeichert ist, berechnet.
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Die Ist-Bearbeitungszeit-Recheneinheit
121 der numerisch gesteuerten Maschine berechnet eine Ist-Bearbeitungszeit für die Achsverstellung auf Grundlage eines von einer Programmanalysiereinheit
112 ausgegebenen Steuersignals und eines Betriebsabschlusssignals vom Antriebsmechanismus
102. Es ist auch möglich, die Bearbeitungszeit für jeden Block auf Grundlage der Ist-Bearbeitungszeit für die Achsverstellung und der erhaltenen Ist-Bearbeitungszeit für die Hilfsfunktion zu berechnen und dann die Bearbeitungszeiten zu addieren, um eine Ist-Bearbeitungszeit zu berechnen (siehe z. B.
JP 2003-175439 A ).
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 4 unter Konzentration auf den Achsverstellvorgang die Struktur einer numerisch gesteuerten Maschine beschrieben, die eine typische NC-Werkzeugmaschine steuert.
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Ein Konstruktionsteil-Programm 1 weist eine Bearbeitungsoperation in Einheiten von Blöcken an, und es verfügt über eine Achsverstellanweisung für eine Relativverstellung des Werkzeugs und des Konstruktionsteils sowie eine Hilfsfunktionsanweisung für andere Funktionen als die Achsverstellung, wie eine Rotationsanweisung für die Spindel und eine Werkzeugaustausch-Anweisung. Eine NC-Parameter-Speichereinheit 4 speichert NC-Parameter, die erforderliche Maschineninformationen sind, für die Vorrichtung für numerische Steuerung, um die NC-Werkzeugmaschine auf Grundlage des Konstruktionsteil-Programms, wie z. B. des Werts eines Bearbeitungs-Koordinatenursprungs in Bezug auf ei nen Maschinen-Koordinatenursprung, der Werkzeuglänge und des Werkzeugradius für einen Werkzeugversatz, und der maximalen Vorschubgeschwindigkeit und der zulässigen Beschleunigung einer Maschine, zu betreiben und anzusteuern. Die maximale Vorschubgeschwindigkeit und die zulässige Beschleunigung einer Maschine werden vorab durch den Werkzeugmaschinen-Hersteller eingestellt, und Werte wie der Bearbeitungs-Koordinatenursprung, die Werkzeuglänge und der Werkzeugradius werden durch den Bediener der Maschine unter Verwendung einer NC-Parameter-Einstelleinheit 3 vor dem Abarbeiten des Programms auf geeignete Werte eingestellt.
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Eine Programminterpretiereinheit 12 liest das Konstruktionsteil-Programm 1, sie interpretiert Anweisungen Block für Block auf sequenzielle Weise, und sie erzeugt Bearbeitungsdaten für jeden Block. Die erzeugten Bearbeitungsdaten werden in einem Ausführungsdatenpuffer 15 gespeichert. Bei diesem Prozess wird nach Bedarf auf die in der NC-Parameter-Speichereinheit gespeicherten NC-Parameter Bezug genommen.
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Eine Interpolationseinheit 16 verfügt über die folgenden Funktionen. Als Erstes liest diese Interpolationseinheit 16 sequenziell im Ausführungsdatenpuffer 15 gespeicherte Konstruktionsteildaten in Einheiten von Blöcken, und sie ermittelt, ob die gelesenen Konstruktionsteildaten einer Achsverstellanweisung entsprechen oder nicht. Wenn die gelesenen Konstruktionsteildaten eine Achsverstellanweisung bilden, ermittelt die Interpolationseinheit 16 die Position eines Werkzeugs am Konstruktionsteil auf sequenzielle Weise unter Berücksichtigung der dem Block entsprechenden, angewiesenen Form. Anders gesagt, interpoliert die Interpolationseinheit 16 sequenziell den Relativverstellweg des Werkzeugs in Bezug auf das Konstruktionsteil, damit sich das Werkzeug mit der angewiesenen Vorschubgeschwindigkeit am Konstruktionsteil entlangbewegt, um Interpolationspunkte als Position des Werkzeugs am Konstruktionsteil zu bestimmen. Das Timing zum Ermitteln der Interpolationspunkte wird mit einem Synchronisiersignal synchronisiert, das in einer vorbestimmten Periode (Interpolationszyklus nachfolgend als ”Steuerungsperiode” bezeichnet) von einer Synchronisiereinheit 19 ausgegeben wird. Die während der Ermittlung der Interpolationseinheit benötigte Steuerungsperiode bezieht sich auf den in der NC-Parameter-Speichereinheit 4 gespeicherten NC-Parameter. Außerdem ermittelt die Interpolationseinheit 16 die Differenz zwischen dem ermittelten Interpolationspunkt und einem Interpolationspunkt, der in einer vorigen Steuerungsperiode ermittelt wurde, und sie gibt die Differenz als inkrementelle Verstellanweisung an eine Regelungseinheit 17 aus. Die Regelungseinheit 17 führt eine Regelung für einen Motor 18 auf Grundlage der inkrementellen Verstellanweisung synchron mit dem von der Synchronisiereinheit 19 ausgegebenen Synchronisiersignal mit jeder Steuerungsperiode aus, um eine Vorschubachse der Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) entsprechend der Achsverstellanweisung anzusteuern.
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Abhängig von der ins Auge gefassten NC-Werkzeugmaschine und der Vorrichtung für numerische Steuerung sind verschiedene Interpolationsalgorithmen zum Interpolieren, in jeder Steuerungsperiode, des durch die Achsverstellanweisung angewiesenen Verstellpfads verfügbar. Daher differieren die Achsverstellzeiten, abhängig vom Interpolationsalgorithmus, auch deutlich.
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Als Beispiel sei ein Fall betrachtet, bei dem ein sektorförmiges Konstruktionsteil, wie es in der 5A dargestellt ist, mit einem in der 5B veranschaulichten Konstruktionsteilprogramm und dem Verstellpfad Pa → Pb → Pc → Pa bearbeitet wird.
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Ein grundlegender Interpolationsalgorithmus ist ein Verfahren, bei dem das Werkzeug mit einer eingestellten Beschleunigungszeitkonstante von einem Verstellstartpunkt für jeden Block auf eine spezifizierte Vorschubgeschwindigkeit beschleunigt wird, das Werkzeug mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird und es dann mit einer eingestellten Verzögerungszeitkonstante von einem Punkt vor einem Verstellungsabschlusspunkt verzögert wird. Die 6 zeigt die Vorschubgeschwindigkeit, wenn ein sektorförmiges Konstruktionsteil gemäß der 5A durch eine Vorrichtung für numerische Steuerung mit einem derartigen Interpolationsalgorithmus zu bearbeiten ist. Die Achsverstellzeit der Vorrichtung für numerische Steuerung unter Verwendung eines derartigen Algorithmus kann aus einem Achsverstellweg, einer Achs-Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante für jeden Block bestimmt werden. Daher ist es, wenn der grundlegende Interpolationsalgorithmus verwendet wird, möglich, die Achsverstellzeit selbst mit der Bearbeitungszeit-Berechnungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik genau zu berechnen.
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Jedoch verfügen fortschrittliche Vorrichtungen für numerische Steuerung, wie sie in jüngerer Zeit entwickelt wurden, häufig über eine Funktion zum optimalen Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigung/Verzögerung, um die Bearbeitungsgenauigkeit und -qualität zu verbessern. Die 7 zeigt eine beispielhafte Vorschubgeschwindigkeit, wenn das sektorförmige Konstruktionsteil der 5A durch eine Vorrichtung für numerische Steuerung mit einem Interpolationsalgorithmus zu bearbeiten ist, der einer derartigen Konfiguration entspricht. Mit dem Interpolationsalgorithmus in dieser Vorrichtung für numerische Steuerung wird, wenn sich die Relativverstellrichtung des Werkzeugs und des Konstruktionsteils ändert, die Vorschubge schwindigkeit optimal entsprechend dem Änderungswert eingestellt. Bei der veranschaulichten Beispielsstruktur wird die Vorschubgeschwindigkeit auf eine optimale Vorschubgeschwindigkeit v1 im Vergleich zum Fall, in dem der grundlegende Interpolationsalgorithmus verwendet wird, an den Bearbeitungspunkten Pb und Pc verringert, an denen sich die Verstellrichtung drastisch ändert, wie es in der 5A dargestellt ist, und zwar entsprechend dem Änderungsgrad bei der Vorschubgeschwindigkeit und der Verstellrichtung vor und nach dem Punkt der drastischen Änderung. Außerdem wird, da sich die Verstellrichtung im Bogenabschnitt kontinuierlich ändert, die Vorschubgeschwindigkeit im Vergleich zum Fall, bei dem der grundlegende Interpolationsalgorithmus verwendet wird, auf Grundlage des Krümmungsradius verringert.
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Bei einer Bearbeitungszeit-Berechnungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik, die die Achsverstellzeit unter Verwendung des grundlegenden Interpolationsalgorithmus alleine aus dem Achsverstellweg, der Achs-Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante berechnet, kann die Interpolationsalgorithmuszeit mit der oben beschriebenen Konfiguration nicht genau berechnet werden. D. h., es ist nicht möglich, die Achsverstellzeit in einem Bearbeitungsprozess durch eine Vorrichtung für numerische Steuerung mit diesem Interpolationsalgorithmus genau zu berechnen, um die Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigung/Verzögerung automatisch einzustellen. Z. B. ergibt sich bei einem Bearbeitungsvorgang, wie bei der Bearbeitung eines Formwerkzeugs, bei der die Achsverstellzeit einen großen Anteil der Zeit im Vergleich zu derjenigen Zeit einnimmt, während der die Hilfsfunktion ausgeführt wird, eine große Differenz zwischen der abgeschätzten Bearbeitungszeit und der Ist-Bearbeitungszeit aus einem Fehler beim Berechnen der Achsverstellzeit, wodurch bei der Produktionsplanung oder der Bestellerfüllung ein deutliches Problem geschaffen wird. So bestand ein Problem dahingehend, dass der erhaltene Schätzwert nicht ohne weitere Verarbeitung zur Produktionsplanung verwendet werden konnte.
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Bei einer derartigen Konfiguration korrigiert ein Bediener die berechnete Bearbeitungszeit aus seiner Erfahrung, und er verwendet die korrigierte Bearbeitungszeit. Jedoch werden in einer Vorrichtung für numerische Steuerung die Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigung/Verzögerung häufig kontinuierlich optimal auf Grundlage verschiedener Faktoren wie einer durch das Konstruktionsteilprogramm angewiesenen Form, dem Ausmaß der Annäherung an die Form, einer Obergrenze für die Vorschubgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Achsverstellung sowie der zulässigen Beschleunigung der Achsverstellung eingestellt. Die Achsverstellzeit kann selbst dann deutlich variieren, wenn sich ein Faktor leicht ändert, und so war es schwierig, die Erfahrung zu nutzen und die berechnete Bearbeitungszeit genau zu korrigieren.
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In der einschlägigen Technik existiert ein anderes Verfahren zum Verwenden einer Ist-Bearbeitungszeit für die Achsverstellung, die als Funktion der Ist-Bearbeitungszeit-Ausgabeeinheit ermittelt wird. Jedoch ist es bei diesem Verfahren erforderlich, die NC-Werkzeugmaschine unter Verwendung des Soll-Konstruktionsteilprogramms tatsächlich zu betreiben und so ist bei einem Bearbeitungsprozess wie der Bearbeitung eines Formwerkzeugs, der einige wenige Stunden bis einige zehn Stunden benötigt, diese Zeit dazu erforderlich, die Bearbeitungszeit abzuschätzen. Darüber hinaus ist dieses Verfahren nicht praxisgerecht, da die NC-Werkzeugmaschine während dieser Periode nicht für andere Zwecke, wie zur tatsächlichen Bearbeitung und zur Bearbeitungsvorbereitung, verwendet werden kann. Außerdem erfordert es dieses Verfahren, dass eine Ist-Bearbeitungszeit-Berechnungseinheit direkt mit der NC-Werkzeugmaschine verbunden wird, und daher ist dieses Verfahren für ein System nicht geeignet, bei dem die benötigte Zeit für jeden Produktionsprozess berechnet wird und ein Produktionsplan auf Grundlage der berechneten Zeit erstellt wird.
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US 5 428 547 A offenbart als nächstliegender Stand der Technik eine numerische Steuerungsvorrichtung, die eine erwartete Bearbeitungszeit berechnet, mit einer SRAM Einheit, einer Programminterpretiereinheit, einer Interpolationseinheit sowie einer Achsverstellzeit-Berechnungseinheit.
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JP 2002-036 156 A beschreibt eine Simulation für einen Roboter, bei der für jede Interpolationszeit eine Achsenposition bestimmt und auf einem Simulationsschirm angezeigt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Problems, und durch sie ist in vorteilhafter Weise eine Bearbeitungszeit-Berechnungsvorrichtung geschaffen, die die Bearbeitungszeit, insbesondere die Achsverstellzeit, selbst bei einem Bearbeitungsprozess unter Verwendung einer Vorrichtung für numerische Steuerung mit einer Funktion zum optimalen Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigung/Verzögerung schnell und genau berechnen kann.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorzugsweise wird eine Bearbeitungszeit-Berechnungsvorrichtung angegeben, die eine Bearbeitungszeit berechnet, wenn eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine auf Grundlage eines Konstruktionsteil-Programms betrieben und angesteuert wird, um ein Konstruktionsteil zu bearbeiten, mit: einer Parameterspeichereinheit, die einen Parameter speichert, wie er zu verwenden ist, wenn eine Vorrichtung für numerische Steuerung die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine betreibt und steuert einer Programminterpretiereinheit, die das Konstruktionsteil-Programm liest und interpretiert, um Bearbeitungsdaten für jeden Block zu erzeugen; einer Interpolationseinheit, die ermittelt, ob die Bearbeitungsdaten für einen Block einer Achsverstellanweisung entsprechen oder nicht, und die, wenn die Bearbeitungsdaten einer Achsverstellanweisung entsprechen, einen in dieser angewiesenen Verstellpfad unter Be zugnahme auf einen in der Parameterspeichereinheit gespeicherten Parameter und unter Verwendung eines Interpolationsalgorithmus interpoliert, der mit einem Betriebs- und Steuerungs-Interpolationsalgorithmus der Vorrichtung für numerische Steuerung identisch ist; einer Interpolationswert-Zähleinheit, die eine Interpolationszahl im durch die Achsverstellanweisung angewiesenen Verstellpfad zählt; und
– einer Achsverstellzeit-Berechnungseinheit, die einen Interpolationszyklus, wenn die Vorrichtung für numerische Steuerung die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine betreibt und steuert, und die gezählte Interpolationszahl multipliziert, um die Achsverstellzeit zur Achsverstellanweisung zu berechnen.
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Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass, in der Bearbeitungszeit-Berechnungsvorrichtung, die Parameterspeichereinheit einen gewünschten Parameter aus mehreren Parametern auswählt, die entsprechend mehreren Vorrichtungen für numerische Steuerung gespeichert sind.
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Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass in der Bearbeitungszeit-Berechnungsvorrichtung die Interpolationseinheit einen gewünschten Betriebs- und Steuerungs-Interpolationsalgorithmus aus mehreren Betriebs- und Steuerungs-Interpolationsalgorithmen, die entsprechend mehreren Vorrichtungen für numerische Steuerung gespeichert sind, auswählt.
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Mit einer Vorrichtung der Erfindung ist es möglich, die Achsverstellzeit selbst bei einem Bearbeitungsprozess zu berechnen, der eine Vorrichtung für numerische Steuerung mit einer Funktion zum optimalen Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit und der Beschleunigung/Verzögerung genau zu berechnen. Daher ist es, durch Aufstellen eines Produktionsplans unter Verwendung der durch die erfindungsgemäße Bearbeitung-Berechnungsvorrichtung berechneten Achsverstellzeit möglich, bearbeitete Produkte ohne Abfall effektiver herzustellen.
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Z. B. kann die Erfindung bei einem Formwerkzeug-Bearbeitungsprozess, bei dem Erfahrung von geringem Nutzen ist, um die Genauigkeit bei der Abschätzung der Bearbeitungszeit zu verbessern, da Bearbeitungszeiten zwischen einigen wenigen Stunden und einigen zehn Stunden variieren und der Anteil der Achsverstellzeit sehr hoch ist, einen großen Vorteil bieten. Außerdem ist es, da die NC-Werkzeugmaschine nicht tatsächlich betrieben werden muss und die Bearbeitungszeit schnell abgeschätzt werden kann, nicht erforderlich, eine teure NC-Werkzeugmaschine zum Abschätzen der Bearbeitungszeit zu verwenden, was es ermöglicht, statt dessen die NC-Werkzeugmaschine effizient und effektiv für ihren vorgesehenen, profitablen Bearbeitungsgebrauch zu nutzen.
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Bei einer Vorrichtung gemäß einer weiteren Erscheinungsform der Erfindung wird ein NC-Parameter wie die Obergrenze der Vorschubgeschwindigkeit und die zulässige Beschleunigung einer Maschine, wie er verwendet wird, wenn eine Vorrichtung für numerische Steuerung eine NC-Werkzeugmaschine betreibt und steuert, für jede Vorrichtung für numerische Steuerung gespeichert, und es wird ein gewünschter NC-Parameter ausgewählt. Mit dieser Struktur ist es möglich, die Achsverstellzeit selbst dann genau zu berechnen, wenn die Vorrichtung für numerische Steuerung mehrere NC-Werkzeugmaschinen mit verschiedenen Eigenschaften steuert, und selbst dann, wenn verschiedene Typen von Vorrichtungen für numerische Steuerung verwendet werden.
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Bei der Vorrichtung gemäß der dritten Erscheinungsform der Erfindung sind verschiedene Interpolationsalgorithmen entsprechend den Vorrichtungen für numerische Steuerung gespeichert, und es wird ein Interpolationsalgorithmus ausgewählt, für den eine Bearbeitungszeitberechnung erwünscht ist. Bei dieser Struktur ist es möglich, die Achsverstellzeit selbst in einer Vorrichtung für numerische Steuerung, die einen anderen Interpolationsalgorithmus verwendet, genau zu berechnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird auf Grundlage der folgenden Figuren detailliert beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur gemäß einer einschlägigen Technik zeigt;
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4 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur einer NC-Werkzeugmaschine zeigt;
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5A ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer beispielhaften Form bei einem spanabhebenden Bearbeitungsprozess;
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5B ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines beispielhaften Konstruktionsteil-Programms entsprechend der beispielhaften Form bei einem spanabhebenden Bearbeitungsprozess;
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6 ist ein Diagramm, das eine beispiel hafte Vorschubgeschwindigkeit beim Bearbeiten der Form der 5A zeigt;
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7 ist ein Diagramm, das eine andere beispielhafte Vorschubgeschwindigkeit beim Bearbeiten der Form der 5A zeigt; und
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8 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Interpolationsverfahrens für einen Verstellweg.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun wird eine erste bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und einen beispielhaften Achsverstellvorgang beschrieben. Ein Konstruktionsteil-Programm 1, eine NC-Parameter-Einstelleinheit 3 und eine NC-Parameter-Speichereinheit 4 sind mit denen identisch, die hinsichtlich der Vorrichtung für numerische Steuerung gemäß der einschlägigen Technik beschrieben wurden, und sie werden nicht erneut beschrieben.
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Eine Programminterpretiereinheit liest das Konstruktionsteil-Programm 1, das das Ziel bildet, fÜr das die Bearbeitungszeit zu berechnen ist, sie interpretiert das Konstruktionsteil-Programm 1 sequenziell für jeden Block, sie erzeugt Bearbeitungsdaten für jeden Block, und sie speichert diese in einer Ausführungsdaten-Speichereinheit 5. Bei diesem Prozess nimmt die Programminterpretiereinheit 2 auf einen NC-Parameter wie eine Systemeinheit einer Programmanweisung und einen Werkzeugradius, die in der NC-Parameter-Speichereinheit 4 gespeichert sind, Bezug. Die erzeugten Bearbeitungsdaten für jeden Block sind Daten, die den Bearbeitungsdaten für jeden Block ähnlich sind, wie sie in Bezug auf die Vorrichtung für numerische Steuerung gemäß der einschlägigen Technik erläutert wurden.
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Eine Interpolationseinheit 6 liest die in der Ausführungsdaten-Speichereinheit 5 gespeicherten Bearbeitungsdaten für jeden Block, und sie ermittelt, ob die gelesenen Bearbeitungsdaten einer Achsverstellanweisung entsprechen oder nicht. Wenn die gelesenen Bearbeitungsdaten eine Hilfsfunktionsanweisung für eine andere Funktion als die Achsverstellung sind, berechnet die Interpolationseinheit 6 durch ein bekanntes Verfahren eine Hilfsfunktions-Betriebszeit.
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Wenn die gelesenen Bearbeitungsdaten einer Achsverstellanweisung entsprechen, werden Positionen des Werkzeugs am Konstruktionsteil in Bezug auf die im Block angewiesene Form sequenziell unter Verwendung eines Interpolationsverfahrens bestimmt. Genauer gesagt, wird das Ausmaß der Achsverstellung für jede Steuerungsperiode auf Grundlage eines Interpolationsalgorithmus berechnet, der mit demjenigen der Vorrichtung für numerische Steuerung, für die die Bearbeitungszeit zu berechnen ist, identisch ist, damit sich das Werkzeug mit optimaler Vorschubgeschwindigkeit am Konstruktionsteil entlangbewegt, und der Relativverstellweg des Werkzeugs in Bezug auf das Konstruktionsteil wird sequenziell interpoliert, und dann werden Interpolationspunkte als Positionen des Werkzeugs am Konstruktionsteil bestimmt (8).
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Wenn z. B. die ins Auge gefasste Vorrichtung für numerische Steuerung eine Vorrichtung ist, die die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend dem Ausmaß einer Änderung optimal einstellt, wenn sich die Relativverstellrichtung zwischen dem Werkzeug und dem Konstruktionsteil ändert, berechnet die Interpolationseinheit 6 das Ausmaß der Änderung der Verstellrichtung zwischen mehreren Blöcken oder innerhalb eines speziellen Blocks unter Verwendung eines Interpolationsalgorithmus, der mit dem der Vorrichtung für numerische Steuerung identisch ist. Auf Grundlage des Ausmaßes der Änderung der Verstellrichtung kann die Achs-Vorschubgeschwindigkeit auf eine optimale Vorschubgeschwindigkeit v1 verringert werden, oder die Achs-Vorschubgeschwindigkeit kann von der ursprünglich im Konstruktionsteil-Programm spezifizierten Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Änderung der Verstellrichtung zwischen einem vorigen und einem nächsten Interpolationspunkt, die sequenziell bestimmt werden, verringert werden. Bei diesem Prozess ermittelt die Interpolationsein heit 6, unter Bezugnahme auf den in der NC-Parameter-Speichereinheit 4 gespeicherten NC-Parameter, das Ausmaß der Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Änderung der Verstellrichtung.
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Jedesmal dann, wenn die Interpolationseinheit 6 einen Interpolationspunkt ermittelt, gibt sie ein Interpolationspunkt-Berechnungssignal an eine Interpolationszahl-Zähleinheit 7 aus. Dann berechnet die Interpolationseinheit 6, unter Verwendung der Achs-Vorschubgeschwindigkeit, das Ausmaß der Achsverstellung für jede Steuerungsperiode, und sie bestimmt die Position des nächsten Interpolationspunkts.
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Die Interpolationseinheit 6 ermittelt sequenziell einen Interpolationspunkt unter Verwendung eines Interpolationsalgorithmus, der demjenigen der Vorrichtung für numerische Steuerung ähnlich ist. Wenn die Interpolation für einen Endpunkt der in den Bearbeitungsdaten für jeden Block angewiesenen Form abgeschlossen ist, gibt die Interpolationseinheit 6 ein Interpolationspunkt-Berechnungsabschlusssignal an die Interpolationszahl-Zähleinheit 7 aus.
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Die Interpolationszahl-Zähleinheit 7 zählt die von der Interpolationseinheit 6 übertragenen Interpolationspunkt-Berechnungssignale durch Addition, und sie gibt den durch Zählen mittels Addition bestimmten Zählwert an eine Achsverstellzeit-Berechnungseinheit 8 als Zählwert für alle Interpolationen für diesen Block aus, wenn das Interpolationspunkt-Berechnungsabschlusssignal übertragen wird.
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Die Achsverstellzeit-Berechnungseinheit 8 berechnet die Achsverstellzeit des Blocks durch Multiplizieren des Zählwerts für alle Interpolationen für den Block, wie von der Interpolationszahl-Zähleinheit 7 übertragen, und des in der NC-Parameter-Speichereinheit 4 gespeicherten Interpolationszyklus.
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Auf diese Weise wird die Berechnung der Hilfsfunktions-Betriebszeit und der Achsverstellzeit für jeden Block bis zum abschließenden Block des Konstruktionsteil-Programms wiederholt. Dann wird die Rechenzeit für den Zielblock akkumuliert, so dass eine Bearbeitungszeit für den Fall berechnet wird, dass die NC-Werkzeugmaschine durch das Konstruktionsteil-Programm betrieben und gesteuert wird. Die berechnete, genaue Bearbeitungszeit wird an eine Ausgabeeinheit 9, wie eine Kathodenstrahlröhre und einen Drucker, ausgegeben, und sie wird zum Erzeugen eines Produktionsplans oder dergleichen verwendet.
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Die Ausführungsdaten-Speichereinheit 5 kann so aufgebaut sein, dass sie die Bearbeitungsdaten für alle Blöcke des Konstruktionsteil-Programms 1 speichert, oder alternativ kann sie so aufgebaut sein, dass sie die Bearbeitungsdaten für eine erforderliche Anzahl von Blöcken speichert.
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Es ist auch möglich, dass die Interpolationseinheit 6 direkt Bearbeitungsdaten für jeden Block liest, wie durch die Programminterpretiereinheit 2 interpretiert, und sie die Bearbeitungszeit auf Grundlage der gelesenen Daten berechnet, anstatt dass gelesene Bearbeitungsdaten für jeden Block in der Ausführungsdaten-Speichereinheit 5 gespeichert werden.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Ein NC-Parameter ist ein Datenwert, wie er verwendet wird, wenn die Vorrichtung für numerische Steuerung eine NC-Werkzeugmaschine betreibt und ansteuert, und für verschiedene Typen zu steuernder NC-Werkzeugmaschinen und für verschiedene Typen von Vorrichtungen für numerische Steuerung werden verschiedene Werte der NC-Parameter verwendet. Um eine Berechnung einer Achsverstellzeit von NC-Werkzeugmaschinen oder Vorrichtungen für numerische Steuerung verschiedener Typen zu ermöglichen, speichert eine NC-Parameter-Speichereinheit 4-1 bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehrere Typen von NC-Parametern.
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Außerdem speichert eine Interpolationseinheit 6-1 mehrere Typen von Interpolationsalgorithmen, um eine Berechnung der Achsverstellzeit mehrerer Vorrichtungen für numerische Steuerung mit verschiedenen Interpolationsalgorithmen zu ermöglichen.
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Eine Steuerungsvorrichtungs-Auswähleinheit 10 wählt einen NC-Parameter entsprechend der Vorrichtung für numerische Steuerung, für die die Bearbeitungszeit zu berechnen ist, aus den mehreren in der NC-Parameter-Speichereinheit 4-1 gespeicherten NC-Parameter aus. Alternativ wählt die Steuerungsvorrichtungs-Auswähleinheit 10 einen Interpolationsalgorithmus entsprechend der Vorrichtung für numerische Steuerung, für die eine Bearbeitungszeit zu berechnen ist, aus den mehreren in der Interpolationseinheit 6-1 gespeicherten Interpolationsalgorithmen aus.
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Wenn die Interpolationszeit zu berechnen ist, gibt der Bediener in die Steuerungsvorrichtungs-Auswähleinheit 10, entsprechend dem Konstruktionsteil-Programm 1, den Namen der Vorrichtung für numerische Steuerung, für die die Bearbeitungszeit zu berechnen ist, ein, um einen gewünschten NC-Parameter und einen gewünschten Interpolationsalgorithmus auszuwählen. Dann interpoliert, ähnlich wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die Interpolationseinheit 6-1 die durch das Konstruktionsteil-Programm angewiesene Form, und zwar auf Grundlage des durch die Programminterpretiereinheit 2 gelesenen Konstruktionsteil-Programms 1 und unter Verwendung des Interpolationsalgorithmus und des NC-Parameters, wie sie durch die Steuerungsvorrichtungs-Auswähleinheit 10 ausgewählt wurden, und die Achsverstellzeit-Berechnungseinheit 8 berechnet die Achsverstellzeit.
