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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft- bei Werkzeugmaschinen, welche mit
einer Vielzahl von Strukturen, welche zumindest Strukturen zum Halten
eines Werkzeugs und Werkstücks
beinhalten, und Antriebseinrichtungen zum Antreiben der Strukturen
unter den bewegbaren Strukturen, welche ausgestattet sind bewegbar
zu sein, und einer Steuerung zum Steuern der Antriebseinrichtungen
basierend auf einem Bearbeitungsprogramm versehen sind Vorrichtungen
zum Überprüfen von
Störungen,
welche überprüfen, ob
eine Bewegung durch die bewegbaren Strukturen verursachen wird,
dass sich die bewegbaren Strukturen selbst, die anderen Strukturen
außer den
bewegbaren Strukturen oder die Werkzeuge und Werkstücke gegenseitig
stören.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Eine
Drehmaschine, welche eine Art einer Werkzeugmaschine ist, weist
eine Vielzahl von Strukturen auf, und zwar ein Bett, einen Spindelstock,
eine Spindel, einen Schlitten, einen Werkzeughalter und einen Reitstock
zusammen mit Vorschubeinrichtungen, welche den Schlitten, Werkzeug halter
und Reitstock sich hin- und herbewegen lassen, wobei das Werkzeug
im Werkzeughalter und das Werkstück durch
die Spindel gehalten wird. Zudem weist ein Bearbeitungszentrum eine
Vielzahl von Strukturen auf, und zwar ein Bett, einen Ständer, einen
Spindelkopf, eine Spindel, einen Schlitten und einen Maschinentisch
zusammen mit Vorschubeinrichtungen, welche den Ständer, Spindelkopf,
Schlitten und Maschinentisch sich hin- und herbewegen lassen, wobei
das Werkzeug in der Spindel und das Werkstück auf dem Tisch gehalten wird.
Zudem werden die Vorschubeinrichtungen durch eine Steuerung gesteuert,
so dass die Operation derselben nach einem Bearbeitungsprogramm
entsprechend gesteuert wird.
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Dieses
Bearbeitungsprogramm wird nach der Konstruktion für die Form
des Werkstücks
geschrieben und nachdem es geschrieben wurde, wird das Programm
vor der Ist-Bearbeitung
auf Fehler überprüft. Wenn
Fehler vorhanden sind, wird dieser Abschnitt überarbeitet und wenn keine
Fehler vorhanden sind, wird das Bearbeitungsprogramm zum Durchführen einer
kontinuierlichen Bearbeitung verwendet. Diese Vorüberprüfung des
Bearbeitungsprogramms wird auf diese Weise ausgeführt, da,
falls solche Fehler vorhanden sind, ein Risiko schwerer Unfälle besteht,
welche das Werkzeug, das Werkstück
oder andere Strukturen betreffen, welche sich gegenseitig stören.
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Zudem
wird diese Überprüfung (Störungsüberprüfung) auf
herkömmliche
Weise durch das Betätigen
der Werkzeugmaschine, das Laufen des Bearbeitungsprogramms, welches
in einer Versuchsbetriebsart überprüft wird,
welche nicht die Bearbeitung des Werkstücks umfasst, und dadurch durchgeführt, dass
die Bedienperson die Vorschubrichtung des Werkzeugs überprüft, welche
auf einer Bilddisplay vorrichtung entsprechend angezeigt ist (siehe
JP H2-59256A).
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Insbesondere
führt die
Steuerung eine sequenzielle Analyse jedes Blocks des Bearbeitungsprogramms
durch, erkennt die Verschiebungsposition und Vorschubgeschwindigkeit
des Werkzeugs und berechnet die Verschiebungsrichtung, Verschiebungsmenge
und das Verschiebungsverfahren (Schneidvorschub oder schneller Vorschub)
des Werkzeugs basierend auf der folglich erkannten Verschiebungsposition
und Vorschubgeschwindigkeit. Danach werden diese basierend auf der
folglich berechneten Verschiebungsrichtung und Verschiebungsmenge
als Vektoren auf der Bilddisplayvorrichtung angezeigt und das Verschiebungsverfahren
mittels der Displayfarbe angezeigt (weiß bei einem Schneidevorschub
und rot bei einem schnellen Vorschub). Beachten Sie, dass bei der
Analyse des Bearbeitungsprogramms ein Block vor (nachfolgend) dem
Block analysiert wird, welcher ausgeführt wird, um die Verschiebung
des Werkzeugs zu steuern, und folglich die künftige Verschiebungsrichtung
und das Verschiebungsverfahren des Werkzeugs sequenziell auf der
Bilddisplayvorrichtung angezeigt werden.
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Dann überprüft die Bedienperson
den folglich angezeigten Bildschirm, bestimmt die Verschiebungsrichtung,
die Verschiebungsmenge und das Verschiebungsverfahren des Werkzeugs
und überprüft, ob eine
derselben das Werkstück
stören
(folglich prüft
sie nach Fehlern im Bearbeitungsprogramm).
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Im
oben beschriebenen, herkömmlichen
Beispiel werden die Verschiebungsrichtung, die Verschiebungsmenge
und das Verschiebungsverfahren des Werkzeugs jedoch mit Vektoren angezeigt
und es besteht dadurch ein Problem, dass dieses Display alleine
für die
Bedienperson nicht ausreichend. ist, um die Positionsverhältnisse
zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück nach der Verschiebung genau
vorherzusagen, und folglich kann die Bedienperson nicht genau bestimmen,
ob eine Störung
besteht oder nicht.
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Zudem
kann sich eine Störung
in einer Werkzeugmaschine nicht nur zwischen dem Werkzeug und dem
Werkstück
ereignen, sondern vielmehr kann beispielsweise der Werkzeughalter
während
seiner Verschiebung eine andere Struktur stören oder das Werkstück, wenn
die Spindel gerastet ist, so dass das sich um die Mittelachse derselben
drehende Werkstück
eine vorbestimmte Winkelposition der Drehung erreicht, das Werkzeug
oder eine andere Struktur stören,
und deshalb gibt es eine Möglichkeit anderer
Störungsarten,
welche zwischen dem Werkzeug oder dem Werkstück und einer Struktur oder zwischen
Strukturen entstehen, und diese Störverhältnisse können nicht im oben beschriebenen
herkömmlichen
Beispiel überprüft werden.
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Auf
diese Weise können
beim oben beschriebenen herkömmlichen
Beispiel nicht alle Störverhältnisse
genau und effektiv überprüft werden, welche
sich möglicherweise
in einer Werkzeugmaschine ereignen können.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung kam in Anbetracht der oben beschriebenen Situation
zustande und weist als Aufgabe derselben auf, eine Vorrichtung zum Überprüfen einer
Störung
zu liefern, welche fähig
ist das Vorkommen einer Störung
genau und effektiv für
alle Störungsverhältnisse zu überprüfen, welche
sich in einer Werkzeugmaschine ergeben können.
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Um
die oben beschriebene Aufgabe zu erzielen, ist eine Vorrichtung
zum Überprüfen einer
Störung
nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Überprüfen einer
Störung
für eine
Werkzeugmaschine, welche Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von
Strukturen, welche zumindest eine das Werkzeug haltende Struktur
und eine das Werkstück
haltende Struktur beinhalten, Antriebseinrichtungen, welche jene
der Vielzahl an Strukturen antreiben, welche bewegbar sind, eine
Steuerung, welche einen analytischen Prozessor beinhaltet, welcher
sequenziell ein Bearbeitungsprogramm Block für Block analysiert und zumindest
die Bewegungsbefehle abfragt, welche die bewegbaren Strukturen betreffen,
und einen Steuerungsausführungsprozessor,
welcher basierend auf den Bewegungsbefehlen, welche sequenziell
durch den analytischen Prozessor abgefragt wurden, Steuersignale
erzeugt und die Betätigung
der Antriebseinrichtungen basierend auf den folglich erzeugten Steuersignalen
steuert; wobei die Vorrichtung zum Überprüfen einer Störung nach einer
wechselseitigen Störung
zwischen den bewegbaren Strukturen, anderen Strukturen, dem Werkzeug
und dem Werkstück
prüft,
welche aufgrund der Bewegung der bewegbaren Strukturen entstehen kann,
welche durch die Antriebseinrichtungen angetrieben werden und deren
Betätigung
durch die Steuerung gesteuert wird, und die Vorrichtung zum Überprüfen einer
Störung
Folgendes aufweist: einen Modellierungsdatenspeicher, welcher dreidimensionale Modellierungsdaten,
welche zumindest die dreidimensionalen Formen des Werkzeugs, des
Werkstücks
und der Strukturen definierende Formdaten aufweisen, zusammen mit
Informationen speichert, welche die für das Werkzeug, das Werkstück und die Strukturen
definierten Verschiebungsachsen und/oder Drehachsen betreffen, einen
Störungsdatenspeicher,
welcher wechselseitige Störungsverhältnisse
zwischen dem Werkzeug, dem Werkstück und den Strukturen definierende
Störungsdaten
speichert, und einen Störungsbestimmungsprozessor, welcher:
die Bewegungsbefehle von einem Block, welcher sich zumindest einen
Block vor dem Block befindet, welcher durch die Steuerung des Ausführungsprozessors
der Steuerung ausgeführt
wird, sequenziell vom analytischen Prozessor empfängt; basierend
auf den folglich empfangenen Bewegungsbefehlen und den im Modellierungsdatenspeicher
gespeicherten dreidimensionalen Modellierungsdaten dreidimensional
Modellierungsdaten des Zustands erzeugt, in welchem die Strukturen
nach den Bewegungsbefehlen bewegt wurden; basierend auf den folglich
erzeugten dreidimensionalen Modellierungsdaten und den im Störungsdatenspeicher
gespeicherten Störungsdaten
bestimmt, ob die Bewegung der Strukturen eine wechselseitige Störung zwischen den
bewegbaren Strukturen, den anderen Strukturen, dem Werkzeug und
dem Werkstück
verursachen wird oder nicht; und die im Modellierungsdatenspeicher
gespeicherten dreidimensionalen Modellierungsdaten mit den folglich
erzeugten dreidimensionalen Modellierungsdaten aktualisiert.
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Mit
diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die dreidimensionalen
Modellierungsdaten, welche zumindest Formdaten enthalten, welche
die dreidimensionalen Formen des Werkzeugs, des Werkstücks und
der Strukturen definieren, zusammen mit Informationen bezüglich den
Verschiebungsachsen und/oder Drehachsen, welche für das Werkzeug,
das Werkstück
und die Strukturen definiert sind, im Voraus entsprechend erzeugt
und im Modellierungsdatenspeicher gespeichert.
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Beachten
Sie, dass Beispiele der Strukturen Folgendes enthalten können, wenn
die Werkzeugmaschine beispielsweise eine Drehmaschine ist: das Bett,
den auf dem Bett angeordneten Spindelstock, die durch den Spindelstock
drehbar getragene Spindel, die auf der Spindel befestigte Einspannvorrichtung,
welche das Werkstück
hält, den
auf dem Bett bewegbar angeordneten Schlitten, den auf dem Schlitten
angeordneten Werkzeughalter, welcher das Werkzeug hält, den
bewegbar auf dem Bett angeordneten Reitstock und die im Reitstock
gehaltene Reitstockspindel. Oder, wenn die Werkzeugmaschine beispielsweise
ein Bearbeitungszentrum ist, sind: das Bett, der auf dem Bett angeordnete
Ständer,
der auf dem Ständer
bewegbar getragene Spindelkopf, die drehbar durch den Spindelkopf
getragene Spindel, welche das Werkzeug hält, und der Maschinentisch,
welcher bewegbar auf dem Bett angeordnet ist und das Werkstück hält, auch
Beispiele von Strukturen. Zudem sind üblicherweise auch Abdeckungen und
Schutzvorrichtungen vorgesehen, um das Eindringen von Spänen, Schneidflüssigkeit
und ähnlichem
zu verhindern, und deshalb sind diese Abdeckungen und Schutzvorrichtungen
auch Beispiele von Strukturen.
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Die
Formdaten können
Koordinatendaten des Scheitelpunkts für die Koordinaten verschiedener
Scheitelpunkte, welche die dreidimensionalen Formen des Werkzeugs,
des Werkstücks
und der Strukturen bilden, Gleichungsdaten für die Kanten, welche durch
das Verbinden zweier Scheitelpunkte gebildet sind, Kantendaten,
welche die Kanten und die zwei Punkte in Verbindung bringen, Gleichungsdaten
für Flächen, welche
durch die Einfassung der Kanten gebildet sind, und Flächendaten,
welche die Flächen
und Kanten in Verbindung bringen.
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Die
zuvor erwähnten
Informationen, welche die Verschiebungsachsen und/oder Drehungsachsen betreffen,
sind Informationen, welche definieren, wie sich das Werkzeug, das
Werkstück
oder die Strukturen (bei der Verschiebung oder Drehung) in der Werkzeugmaschine
bewegen. Wenn die Struktur beispielsweise ein Werkzeughalter ist,
sind dies Informationen, welche anzeigen, dass er sich in Richtung der
Achse der Spindel bewegt, und im Fall eines im Werkzeughalter gehaltenen
Werkzeugs, sich das Werkzeug zusammen mit dem Werkzeughalter bewegt,
und deshalb sind dies wieder Informationen, dass es sich in Richtung
der Achse der Spindel bewegt. Wenn die Struktur die Spindel ist,
sind dies zudem Informationen, welche anzeigen, dass sie sich um
ihre Mittelachse dreht, oder im Fall einer auf der Spindel befestigten
Einspannvorrichtung oder eines in der Einspannvorrichtung gehaltenen
Werkstücks, sich
diese beiden zusammen mit der Spindel drehen, und deshalb sind dies
Informationen, welche anzeigen, dass sie sich um die Mittelachse
der Spindel drehen.
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Der
Störungsdatenspeicher
speichert Störungsdaten,
welche die wechselseitigen Störungsverhältnisse
zwischen dem Werkzeug, dem Werkstück und den Strukturen definieren,
welche im Voraus entsprechend konfiguriert wurden. Die Strukturen
können
individuell auf der Werkzeugmaschine angeordnet sein, aber üblicherweise
ist eine Vielzahl derselben auf kombinierte Weise auf dem Bett vorgesehen
und das Werkzeug und das Werkstück
werden immer durch entsprechende Strukturen gehalten. Folglich entstehen keine
Störungsverhältnisse
zwischen einem Werkzeug, Werkstück
und Strukturen, welche die gleiche Anordnung bilden, aber es werden stattdessen
Störungsverhältnisse
zwischen Werkzeugen, Werkstücken
und verschiedenen Strukturen gebildet, welche unterschiedliche Anordnungen
bilden.
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Bei
einer Drehmaschine sind beispielsweise der Spindelstock, die Spindel,
die Einspannvorrichtung und das Werkstück alle als eine Einheit geliefert und
der Schlitten, der Werkzeughalter und das Werkzeug als eine Einheit
geliefert und so werden zwar keine Störungsverhältnisse zwischen dem Spindelstock,
der Spindel, der Einspannvorrichtung und dem Werkstück oder
zwischen dem Schlitten, dem Werkzeughalter und Werkzeug entstehen,
aber es können Störungsverhältnisse
zwischen dem Spindelstock, der Spindel, der Einspannvorrichtung
und dem Werkstück
und dem Werkzeughalter und dem Werkzeug entstehen. Zudem kann eine
Störung
zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück als Bearbeitung des Werkstücks durch
das Werkzeug interpretiert werden (d.h. keine Störung) und so kann die Störung genau genommen
nicht als Bearbeitung interpretiert werden, sofern sie nicht zwischen
der Schneide des Werkzeugs und dem Werkstücks besteht, und deshalb ist
etwas anderes die Störung.
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Die
Störungsdaten
definieren solche Störungsverhältnisse,
welche wechselseitig zwischen dem Werkzeug, dem Werkstück und Strukturen
entstehen, und werden im Störungsdatenspeicher
gespeichert nachdem sie entsprechend im Voraus eingestellt werden.
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Basierend
auf den die bewegbaren Strukturen betreffenden Bewegungsbefehlen
(Verschiebungsposition, Winkelposition bei der Drehung, Verschiebungsgeschwindigkeit,
etc.), welche vom analytischen Prozessor der Steuerung empfangen
werden, den im Modellierungsdatenspeicher gespeicherten dreidimensionalen
Modellierungsdaten und den im Störungsdatenspeicher
gespeicherten Störungsdaten
bestimmt der Störungsbestimmungsprozessor, ob
die Bewegung der Strukturen eine wechselseitige Störung zwischen
den sich bewegenden Strukturen, den anderen Strukturen, dem Werkzeug
und Werkstück
verursachen wird oder nicht.
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Insbesondere
empfängt
der Störungsbestimmungsprozessor
vom analytischen Prozessor sequenziell die Bewegungsbefehle eines
Blocks, welcher sich zumindest einen Block vor dem Block befindet,
welcher durch den Steuerungsausführungsprozessor
der Steuerung ausgeführt
wird, um die Betätigung
der Antriebseinrichtungen zu steuern, und erzeugt basierend auf
den folglich empfangenen Bewegungsbefehlen und den im Modellierungsdatenspeicher
gespeicherten dreidimensionalen Modellierungsdaten dreidimensionale
Modellierungsdaten des Zustands, in welchem die Strukturen gemäß den Bewegungsbefehlen
bewegt wurden.
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Als
nächstes
bestimmt der Prozessor basierend auf den folglich erzeugten dreidimensionalen Modellierungsdaten
und den im Störungsdatenspeicher
gespeicherten Störungsdaten
für jeden
Block in Bezug auf die durch die Störungsdaten definierten Störungsverhältnisse,
ob die Bewegung der Struktur eine wechselseitige Störung zwischen
den sich bewegenden Strukturen, den anderen Strukturen, dem Werkzeug
und dem Werkstück
verursachen wird (d.h. ob sich Kontakt- oder Überlappungsabschnitte zwischen
diesen Sätzen
an dreidimensionalen Modellierungsdaten befinden), und aktualisiert
auch die im Modellierungsdatenspeicher gespeicherten dreidimensio nalen
Modellierungsdaten mit den folglich erzeugten dreidimensionalen
Modellierungsdaten.
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Wenn
sich Überlappungsabschnitte
unter den Sätzen
an dreidimensionalen Modellierungsdaten für verschiedenen Strukturen
oder zwischen dem Satz an dreidimensionalen Modellierungsdaten für das Werkzeug
oder das Werkstück
und dem Satz an dreidimensionalen Modellierungsdaten für eine Struktur
befinden, wird bestimmt, dass die Störung unter den verschiedenen
Strukturen oder zwischen dem Werkzeug oder dem Werkstück und der
Struktur besteht. Wenn eine Überlappung
zwischen dem Satz n dreidimensionalen Modellierungsdaten für das Werkzeug
und dem Satz an dreidimensionalen Modellierungsdaten für das Werkstück besteht,
wird zudem bestimmt, dass diese Überlappung
eine Störung zwischen
dem besagten Werkzeug und Werkstück ist,
wenn sie nicht zwischen der Schneide des Werkzeugs und dem Werkstück entsteht.
Zudem kann auf diese Weise sogar bestimmt werden, dass eine zwischen
der Schneide des Werkzeugs und dem Werkstück entstehende Überlappung
eine Störung
zwischen diesem Werkzeug und dem Werkstück ist, wenn die Vorschubgeschwindigkeit
höher als
eine bestimmte Geschwindigkeit ist.
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Wenn
eine Überlappung
zwischen dem Satz an dreidimensionalen Modellierungsdaten für das Werkzeug
und dem Satz an dreidimensionalen Modellierungsdaten für das Werkstück besteht
wird zudem, wenn diese nicht als Störung definiert wird, oder d.h.,
wenn bestimmt wird, dass diese die Bearbeitung des Werkstücks durch
dieses Werkzeug ist, beim Aktualisieren der dreidimensionalen Modellierungsdaten
dieser Überlappungsbereich
(der störende (Schnitt-)
Bereich) berechnet und die dreidimensionalen Modellierungsdaten
durch das Löschen
dieses Bereichs aktualisiert.
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Auf
diese Weise bestimmt der Störungsbestimmungsprozessor,
ob sich das Werkzeug, das Werkstück
oder die Strukturen gegenseitig stören.
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Beachten
Sie, dass zum Ausführen
dieser Verarbeitung der Störungsbestimmungsprozessor keine
die bewegbaren Strukturen betreffenden Bewegungsbefehle vom analytischen
Prozessor der Steuerung empfangen muss, sondern stattdessen derart
gebildet sein kann, dass er jeden Block des Bearbeitungsprogramms
sequenziell analysiert und die Bewegungsbefehle eines Blocks abfragt,
welcher zumindest eines Block vor dem Block ist, welcher durch den
Steuerungsausführungsprozessor
der Steuerung ausgeführt
wird.
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Zudem
ist der Störungsbestimmungsprozessor
vorzugsweise derart gebildet, dass ein Alarm bzw. eine Warnmeldung
ausgegeben wird, wenn bestimmt wird, dass eine Störung vorliegt.
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Zudem
kann die Vorrichtung zum Überprüfen einer
Störung
außerdem
eine Bilddisplayvorrichtung aufweisen und der Störungsbestimmungsprozessor ist
vorzugsweise derart gebildet, dass er basierend auf den Bewegungsbefehlen
und den im Modellierungsdatenspeicher gespeicherten dreidimensionalen
Modellierungsdaten sequenziell dreidimensionale Modellierungsdaten
und entsprechende dreidimensionale Bilddaten erzeugt, welche die
Strukturen darstellen, welche diesen Bewegungsbefehlen unterzogen
werden und sich auf graduierte Weise bewegen, und dann werden die
folglich erzeugten dreidimensionalen Bilder von Beginn der Bewegung
bis zum Ende derselben sequenziell auf der Bilddisplayvorrichtung
angezeigt.
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Beachten
Sie, dass das Bearbeitungsprogramm beispielsweise im Voraus geschrieben
und dann entsprechend in einem Speicher der Steuerung gespeichert
oder entsprechend als Eingabe in die Steuerung geliefert oder entsprechend
manuell mittels einer MDI-Funktion oder ähnlichem in die Steuerung eingegeben
werden kann.
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Bei
der Vorrichtung zum Überprüfen einer Störung nach
der vorliegenden Erfindung verwendet der Störungsbestimmungsprozessor folglich
dreidimensionale Modellierungsdaten für das Werkzeug, das Werkstück und die
Strukturen, um automatisch das Vorkommen einer Störung in
Bezug auf die Störungsverhältnisse
unter dem Werkzeug, dem Werkstück
und den Strukturen zu überprüfen, welche durch
die Störungsdaten
definiert sind, damit die Störungsüberprüfung in
Bezug auf irgendeine Art eines Störungsverhältnisses genau und effektiv
durchgeführt
werden kann.
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Zudem
wird die Bestimmung einer Störung gemäß den Bewegungsbefehlen
in einem Block vor (nachfolgend) dem Block durchgeführt, welcher durch
den Steuerungsausführungsprozessor
ausgeführt
wird, damit das Vorkommen einer Störung im Voraus überprüft werden
kann, bevor die Antriebsmechanismen angetrieben werden und die Strukturen
tatsächlich
unter der Steuerung des Steuerungsausführungsprozessors bewegt werden,
und folglich ist es möglich
zuverlässig
zu verhindern, dass eine Störung
entsteht.
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Wenn
der Störungsbestimmungsprozessor gebildet
ist, um eine Alarmausgabe zu liefern, wenn bestimmt wird, dass eine
Störung
auftritt, kann diese Alarmausgabe zudem verwendet werden, hörbare Warnmeldungen
ertönen
zu lassen oder ein Leuchten von Warnlampen zu verursachen, und die
Bedienperson kann folglich nach dem Wahrnehmen, dass eine Störung auftreten
wird, die Betätigung
der Antriebsmechanismen unverzüglich
anhalten (die Bewegung der Strukturen anhalten) oder andere Korrekturmaßnahmen
vornehmen.
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Wenn
die Vorrichtung zum Überprüfen einer Störung mit
einer Bilddisplayvorrichtung versehen ist und diese Bilddisplayvorrichtung
dreidimensionale Bilder der Strukturen, welche gemäß den Bewegungsbefehlen
bewegt werden, und anderer Strukturen, dem Werkstück und dem
Werkzeug anzeigt, ist dies zudem praktisch, da die Bedienperson
fähig sein wird,
die Bewegung der Strukturen visuell durch diese Bilder zu überprüfen. Zudem
kann die Stelle, an welcher die Störung auftritt, leicht identifiziert
werden.
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Aus
der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen werden die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale,
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung jemanden mit technischen
Fähigkeiten
leicht ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, welches den Aufbau der Vorrichtung
zum Überprüfen einer
Störung
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ist
eine schematische Ansicht von vorne, welche den Aufbau einer numerisch
gesteuerten (NC) Drehmaschine veranschaulicht, welche mit der Vorrichtung
zum Überprüfen einer
Störung
nach dieser Ausführungsform
versehen ist;
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3 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches das Verhältnis
zwischen dem durch den Programmanalysator analysierten Block und
dem durch die Antriebssteuerung ausgeführten Block veranschaulicht;
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4 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches zum Beschreiben der Datenstruktur der dreidimensionalen
Modellierungsdaten verwendet wird;
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5 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches zum Beschreiben der Datenstruktur der dreidimensionalen
Modellierungsdaten verwendet wird;
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6 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen den verschiedenen
Strukturen und Achsendaten verwendet wird;
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7 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches die Datenstruktur der im Störungsdatenspeicher gespeicherten
Störungsdaten
nach dieser Ausführungsform
veranschaulicht;
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8 ist
ein Ablaufplan, welcher eine Reihe von Verfahren zeigt, welche durch
den Prozessor zum Überprüfen einer
Störung
durchgeführt
werden;
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9 ist
ein Ablaufplan, welcher eine Reihe von Verfahren zeig, welche durch
den Prozessor zum Überprüfen einer
Störung
durchgeführt
werden;
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10 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches ein Beispiel eines Bildschirms veranschaulicht, welcher
auf der Bilddisplayvorrichtung angezeigt wird; und
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11 ist
ein erklärendes
Diagramm, welches ein Beispiel eines auf der Bilddisplayvorrichtung angezeigten
Bildschirms veranschaulicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
Folgende ist eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, welche in bezug auf die anhängenden
Zeichnungen gemacht wurde. 1 ist ein
schematisches Blockdiagramm, welches den Aufbau einer Vorrichtung
zum Überwachen
einer Störung
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die Vorrichtung 1 zum Überprüfen einer
Störung
in diesem Beispiel in einer NC-Drehmaschine 20 versehen
und weist eine Modellierungsdatenbank 10, einen Störungsdatenspeicher 11,
einen Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung,
einen Bilddatenerzeuger 13, einer Displaysteuerung 14 und
eine Bilddisplayvorrichtung 15 auf.
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Zuerst
wird die NC-Drehmaschine 20 erklärt werden.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, ist die NC-Drehmaschine 20 durch
das Aufweisen der Strukturen eines Bettes 21, eines auf
dem Bett 21 angeordneten Spindelstocks (nicht gezeigt),
einer Spindel 22, welche getragen wird, um um eine horizontale Mittelachse
durch den Spindelstock (nicht gezeigt) gedreht zu werden (um die
z-Achse (in Richtung der c-Achse)), einer auf der Spindel 22 befestigten
Einspannvorrichtung 23, eines ersten Schlittens 24,
welcher derart auf dem Bett 21 vorgesehen ist, dass er sich
in Richtung der z-Achse bewegen kann, eines zweiten Schlittens 25,
welcher auf dem ersten Schlitten 24 derart vorgesehen ist,
dass er sich in Richtung der y-Achse bewegen kann, welche in einer
horizontalen Ebene senkrecht zur z-Achse ist, eines Werkzeughalters 26,
welcher auf dem zweiten Schlitten 25 derart angeordnet
ist, dass er sich in Richtung der x-Achse bewegen kann, welche sowohl zur
y-Achse als auch z-Achse
senkrecht ist, zusammen mit einer ersten Vorschubeinrichtung 27,
welche den ersten Schlitten 24 in Richtung der z-Achse
bewegt, einer zweiten Vorschubeinrichtung 28, welche den
zweiten Schlitten 25 in Richtung der y-Achse bewegt, einer dritten
Vorschubeinrichtung 29, welche den Werkzeughalter 26 in
Richtung der y-Achse bewegt, einem Spindelmotor 30, welcher
die Spindel 22 um ihre Mittelachse dreht, einer Steuerung 40,
welche die Betätigung
der verschiedenen Vorschubeinrichtungen 27, 28, 29 und
des Spindelmotors 30 steuert, sowie einem Steuerpult, welches
auch als die oben beschriebene Bilddisplayvorrichtung 15 wirkt.
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Beachten
Sie, dass die Einspannvorrichtung 23 einen Einspannkörper 23a und
eine Vielzahl von am Einspannkörper 23a angebrachte
Klemmbacken 23b aufweist, welche das Werkstück W halten,
und der Werkzeughalter 26 mit einem Werkzeughalterkörper 26a und
einer Werkzeugspindel 26b versehen ist, welche auf dem
das Werkzeug T haltenden Werkzeughalterkörper 26a angeordnet
ist. Zudem weist das Werkzeug T einen Werkzeugkörper Ta und eine Spitze (Schneidenabschnitt)
Tb auf, welche am Werkzeugkörper
Ta befestigt ist und das Werkstück W
bearbeitet.
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Die
Steuerung 40 weist die Modellierungsdatenbank 10,
den Störungsdatenspeicher 11,
den Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung,
den Bilddatenerzeuger 13 und die oben beschriebene Displaysteuerung 14 zusammen
mit einem Programmspeicher 41, einem Versatzspeicher 42,
einem Programmanalysator (analytischer Prozessor) 43, einem Speicher 44 des
Analyseergebnisses und einer Antriebssteuerung (Steuerungsausführungsprozessor) 45 auf.
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Der
Programmspeicher 41 beinhaltet ein NC-Programm, welches
im Voraus geschrieben wird, und der Versatzspeicher 42 beinhaltet
Werkzeugversätze
und Werkstücknullpunktversätze und ähnliches.
Beachten Sie, dass für
jedes im Werkzeughalter 26 gehaltene Werkzeug T ein Werkzeugversatz und
für jedes
in der Einspannvorrichtung 23 gehaltene Werkstück W ein
Werkstücknullpunktversatz
gespeichert wird.
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Der
Programmanalysator 43 analysiert sequenziell jeden Block
des im Programmspeicher 41 gespeicherten NC-Programms, fragt
Bewegungsbefehle, welche die Verschiebungsposition und Vorschubgeschwindigkeit
des Werkzeughalters 26 (erster Schlitten 24, zweiter
Schlitten 25) betreffen, und die Drehgeschwindigkeit des
Spindelmotors 30 und ähnlichem
ab und führt
die Verfahren zum Speichern der abgefragten Bewegungsbefehle im
Speicher 44 des Analyseergebnisses durch und sendet sie
auch zum Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung.
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Die
Antriebssteuerung 45 liest sequenziell die Bewegungsbefehle
aus dem Speicher 44 des Analyseergebnisses aus und führt die
Verfahren zum Steuern der Drehung der Spindel 22 und der
Verschiebung des Werkzeughalters 26 und ähnlichem durch.
In Bezug auf die Drehung der Spindel 22 werden insbesondere
Steuersignale basierend auf den Ist-Drehgeschwindigkeitsdaten, welche
als Rückkopplung
vom Spindelmotor 30 geliefert werden, zusammen mit den
zuvor erwähnten
Bewegungsbefehlen erzeugt und die folglich erzeugten Steuersignale zum
Spindelmotor 30 gesendet, um denselben zu steuern. Zudem
werden in Bezug auf die Verschiebung des Werkzeughalters 26 Steuersignale
basierend auf den Werkzeugversätzen
für das
im Werkzeughalter 26 gehaltene Werkzeug T und Werkstücknullpunktversätze für das in
der Einspannvorrichtung 23 gehaltene Werkstück W, welche
im Versatzspeicher 42 gespeichert werden, zusammen mit
Daten der Ist-Position für
den Werkzeughalter 26, welche als Rückkopplung von den Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 geliefert
sind, und den Bewegungsbefehlen erzeugt, und die folglich erzeugten
Steuersignale zu den Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 gesendet,
um dieselben zu steuern.
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Zudem
ist die Antriebssteuerung 45 derart gebildet, dass die
folglich erzeugten Steuersignale auch zum Bilddatenerzeuger 13 gesendet
werden, und die Betätigung
der Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 und
des Spindelmotors 30 auch beim Empfangen eines Alarmsignals
angehalten werden, welches vom Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung
gesendet wird, wie später
beschrieben wird.
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Beachten
Sie, dass der Programmanalysator 43, wie in 3 gezeigt,
derart gebildet ist, dass er sequenziell Blöcke analysiert, welche sich
einige Blöcke
vor (sequenziell über)
dem Block befinden, welcher durch die Antriebssteuerung 45 ausgeführt wird.
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Als
nächstes
wird die Vorrichtung 1 zum Überprüfen einer Störung beschrieben
werden. Wie oben beschrieben wurde, ist die Vorrichtung 1 zum Überprüfen einer
Störung
mit einer Modellierungsdatenbank 10, einem Störungsdatenspeicher 11,
einem Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung,
einem Bilddatenerzeugter 13, einer Displaysteuerung 14 und
einer Bilddisplayvorrichtung 15 versehen. Beachten Sie,
dass der Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung und
die Displaysteuerung 14 zusammen als Störungsbestimmungsprozessor wirken.
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Die
Modellierungsdatenbank 10 speichert dreidimensionale Modellierungsdaten
für zumindest das
Werkzeug T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
den ersten Schlitten 24, den zweiten Schlitten 25 und
den Werkzeughalter 26, welche im Voraus unter Verwendung
eines dreidimensionalen CAD-Systems oder ähnlichem erzeugt werden. Diese
dreidimensionalen Daten sind derart gebildet, dass sie zumindest
Daten, welche die dreidimensionalen Formen des Werkzeugs T, des
Werkstücks
W, der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23,
des ersten Schlittens 24, des zweiten Schlittens 25 und
des Werkzeughalters 26 definieren, zusammen mit Achsdaten
beinhalten, welche die Verschiebungsachsen und/oder Drehachsen betreffen,
welche für
das Werkzeug T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
den ersten Schlitten 24, den zweiten Schlitten 25 und
den Werkzeughalter 26 definiert sind.
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Die
Formdaten können
Folgendes beinhalten: Koordinatendaten des Scheitelpunkts, welche die
Koordinaten der verschiedenen Scheitelpunkte bilden, welche die
drei dimensionalen Formen des Werkzeugs T, des Werkstücks W, der
Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23, des ersten
Schlittens 24, des zweiten Schlittens 25 und des
Werkzeughalters 26 bilden, zusammen mit Gleichungsdaten
für die Kanten,
welche durch das Verbinden von zwei Scheitelpunkten gebildet sind,
Kantendaten, welche die Kanten und die zwei Scheitelpunkte in Verbindung bringen,
Gleichungsdaten für
Flächen,
welche durch die Einfassung von Kanten gebildet sind, und Flächendaten,
welche die Flächen
und Kanten in Verbindung bringen. Beispielsweise beschreiben die
in 5 gezeigten Formdaten die in 4 veranschaulichte
dreidimensionale Form.
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Die
zuvor erwähnten
Achsdaten sind Daten, welche definierten, wie sich das Werkzeug
T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
der erste Schlitten 24, der zweite Schlitten 25 und
der Werkzeughalter 26 in der NC-Drehmaschine bewegen (verschieben
oder drehen). Beispielsweise sind die Achsdaten für die Spindel 22"c-Achse", da sich die Spindel 22 in
Richtung der c-Achse dreht und die Achsdaten für die Einspannvorrichtung 23 und
das Werkstück
W, welche mit der Spindel 22 verbunden sind, auch "c-Achse", da sie sich zusammen
mit der Drehung der Spindel 22 auch in Richtung der c-Achse
drehen. Zudem sind die Achsdaten für den ersten Schlitten 24"z-Achse", da sich der erste
Schlitten 24 in Richtung der z-Achse verschiebt, aber die
Achsdaten für
den zweiten Schlitten 25"y-Achse und z-Achse", da sich der zweite Schlitten 25 zusammen
mit der Verschiebung des ersten Schlittens 24 in der y-Achse
und auch in der z-Achse verschiebt. Die Achsdaten für den Werkzeughalter 26 sind "x-Achse, y-Achse und z-Achse", da sich der Werkzeughalter 26 zusammen
mit der Verschiebung des ersten Schlittens 24 und zweiten Schlittens 25 in
Richtung der x-Achse und auch in die Richtungen der z-Achse und
y-Achse verschiebt. Die Achsdaten für das Werkzeug T sind ähnlich wie
für den
Werkzeughalter 26 auch "x-Achse,
y-Achse und z-Achse".
Beachten Sie, dass 6 die Datenstrukturen für die Spindel 22,
die Einspannvorrichtung 23 und das Werkstück W veranschaulicht.
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Die
Störungsdaten,
welche die voreingestellten wechselseitigen Störungsverhältnisse zwischen dem Werkzeug
T, dem Werkstück
W, der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23,
dem ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25 und
dem Werkzeughalter 26 definieren, sind im Störungsdatenspeicher 11 gespeichert.
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In
der NC-Drehmaschine 20 werden die Spindel 22,
die Einspannvorrichtung 23 und das Werkstück W als
eine einzelne Einheit behandelt, da die Spindel 22 durch
den Spindelstock (nicht gezeigt) getragen wird, während der
erste Schlitten 24, der zweite Schlitten 25, der
Werkzeughalter 26 und das Werkzeug T als eine einzelne
Einheit behandelt werden, da der erste Schlitten 25 auf
dem Bett 21 angeordnet ist. Folglich entstehen keine Störungsverhältnisse
zwischen der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23 und
dem Werkstück
W, oder dem ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25,
dem Werkzeughalter 26 und dem Werkzeug T, und so entstehen
Störungsverhältnisse
nur zwischen der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23 und
dem Werkstück W
und dem ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25,
dem Werkzeughalter 26 und dem Werkzeug T.
-
Zudem
kann angenommen werden, dass die Störung zwischen dem Werkzeug
T und dem Werkstück
W die Bearbeitung des Werkstücks
W durch das Werkzeug T ist (d.h., keine Störung), aber es kann nicht angenommen
werden, dass diese die Bearbeitung ist, wenn sie nicht zwischen
der Spitze Tb des Werkzeugs T und dem Werkstück W besteht, also wenn nicht,
ist sie eine Störung.
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Wie
in 7 gezeigt, sind folglich insbesondere das Werkzeug
T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
der erste Schlitten 24, der zweite Schlitten 25 und
der Werkzeughalter 26 in Gruppen unterteilt, so dass diese,
welche als eine Einheit betrachtet werden, in die gleiche Gruppe gegeben
werden und folglich als Daten eingestellt werden, welche anzeigen,
ob sie ein Störungsverhältnis oder
ein Schneidverhältnis
bilden.
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Zudem
werden basierend auf diesen Störungsdaten
die Spindel 22, Einspannvorrichtung 23 und das
Werkstück
W zusammen in eine Gruppe als Gruppe 1 eingeteilt, während der
erste Schlitten 24, der zweite Schlitten 25, der
Werkzeughalter 26 und das Werkzeug T als Gruppe 2 eingeteilt
werden. Beachten Sie, dass die Störung, wie oben beschrieben wurde,
nicht unter den einzelnen Elementen der Gruppe 1 oder unter
den einzelnen Elementen der Gruppe 2 entsteht, sondern
Störungsverhältnisse
nur zwischen den einzelnen Elementen der Gruppe 1 und den
der Gruppe 2 entstehen und eine Störung zwischen den einzelnen
Elementen verschiedener Gruppen sogar keine Störung ist, wenn diese einzelnen
Elemente ein Schneidverhältnis
miteinander bilden, oder nämlich,
wenn die störenden,
einzelnen Elemente die Spitze Tb des Werkzeugs T und das Werkstück W sind.
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Der
Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung
empfängt sequentiell
Bewegungsbefehle, welche die Verschiebungsposition und Vorschubgeschwindigkeit
des Werkzeughalters 26 und die Drehgeschwindigkeit des
Spindelmotors 30 betreffen, vom Programmanalysator 43 für jeden
Block des Bearbeitungsprogramms und führt basierend auf den empfangenen
Bewegungsbefehlen und den verschiedenen Daten, welche in der Modellierungsdatenbank 10 und
dem Störungsdatenspeicher 11 gespeichert
sind, gleichzeitig ein erstes Verfahren zum Bestimmen, ob eine wechselseitige
Störung
zwischen dem Werkzeug T, dem Werkstück W, der Spindel 22,
der Einspannvorrichtung 23, dem ersten Schlitten 24,
dem zweiten Schlitten 25 und dem Werkzeughalter 26 besteht,
und ein zweites Verfahren zum Erzeugen von dreidimensionalen Bilddaten für das Werkzeug
T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
den Werkzeughalter 26 und ähnliches basierend auf den
folglich empfangenen Bewegungsbefehlen und den in der Modellierungsdatenbank 10 gespeicherten
verschiedenen Daten gleichzeitig parallel aus.
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Das
erste Verfahren weist das sequenzielle Ausführen der in den 8 und 9 gezeigten
Verfahren auf. Zuerst werden die dreidimensionalen Modellierungsdaten
für das
Werkzeug T, das Werkstück W,
die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23, den ersten
Schlitten 24, den zweiten Schlitten 25 und den Werkzeughalter 26,
welche in der Modellierungsdatenbank 10 gespeichert sind,
und die im Störungsdatenspeicher 11 gespeicherten
Störungsdaten
eingelesen und in einem geeigneten Speicher (nicht gezeigt) gespeichert
(Schritt S1). Dann werden in Bezug auf die Störungsdaten innerhalb dieses
Speichers (nicht gezeigt) die Gruppen, zu welchen das Werkzeug T,
das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
der erste Schlitten 24, der zweite Schlitten 25 und
der Werkzeughalter 26 jeweils gehören, und ob sie ein Schneidverhältnis oder ein
Störungsverhältnis bilden
erkannt (Schritt S2).
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Als
nächstes
wird der Zähler
n auf 1 eingestellt (Schritt S3). Für den ersten Block des Bearbeitungsprogramms
werden Bewegungsbefehle, welche die Verschiebungsposition und Vorschubgeschwindigkeit
des Werkzeughalters 26 betreffen (erster Schlitten 24,
zweiter Schlitten 25) und die vom Programmanalysator 43 gesendete
Drehgeschwindigkeit des Spindelmotors 30 empfangen (Schritt S4).
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Als
nächstes
wird basierend auf den dreidimensionalen Modellierungsdaten, welche
im geeigneten Speicher (nicht gezeigt) gespeichert sind, und der
Verschiebungsposition des Werkzeughalters 26 und der Drehgeschwindigkeit
des Spindelmotors 30, welche im Schritt S4 empfangen wurden,
die dreidimensionalen Modellierungsdaten erzeugt, nachdem sich der
erste Schlitten 24, der zweite Schlitten 25 und
der Werkzeughalter 26 verschoben haben und die Spindel 22 gedreht
hat. Zu diesem Zeitpunkt wird durch das Bezug nehmen auf die Achsdaten
für das Werkzeug
T, das Werkstück
W und die Einspannvorrichtung 23 erkannt, dass sie sich
zusammen mit dem Werkzeughalter 26 verschieben bzw. zusammen
mit der Spindel 22 drehen, damit dreidimensionale Modellierungsdaten
erzeugt werden zur Bewegung des Werkzeughalters 26 und
der Spindel 22 zu passen. Beachten Sie, dass die Verhältnisse
unter den Positionen, an welchen das Werkzeug T, das Werkstück W, die
Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23, der erste
Schlitten 24, der zweite Schlitten 25 und der
Werkzeughalter 26 angeordnet sind, durch Bezug auf Daten
bestimmt werden, welche im Voraus abhängig von der Art oder dem Modell
(dem Aufbau) des Werkzeugs T, des Werkstücks W, der Einspannvorrichtung 23 und
der NC-Drehmaschine 20 entsprechend
eingestellt werden.
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Danach
wird basierend auf den im geeigneten Speicher (nicht gezeigt) gespeicherten
Störungsdaten
und den im Schritt S5 erzeugten dreidimensionalen Modellierungsdaten
eine Überprüfung durchgeführt, ob
die Verschiebung des ersten Schlittens 24, des zweiten
Schlittens 25 und des Werkzeughalters 26 und die
Drehung der Spindel 22 eine wechselseitige Störung unter
dem Werkzeug T, dem Werkstück
W, der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23, dem
ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25 und
dem Werkzeughalter 26 verursachen wird, oder nämlich eine Überprüfung für das Vorkommen
von Kontakt- oder Überlappungsabschnitten
unter den dreidimensionalen Modellierungsdatensätzen für Strukturen durchgeführt, welche
zu unterschiedlichen Gruppen gehören
(und zwar unter den dreidimensionalen Modellierungsdatensätzen für die Spindel 22,
die Einspannvorrichtung 23 und das Werkstück W, welche
zur Gruppe 1 gehören,
und den dreidimensionalen Modellierungsdatensätzen für den ersten Schlitten 24,
den zweiten Schlitten 25, den Werkzeughalter 26 und
das Werkzeug T, welche zur Gruppe 2 gehören) (Schritt S6).
-
Wenn
im Schritt S6 bestimmt wird, dass eine Berührung oder Überlappung besteht, geht das
Verfahren zum Schritt S7 weiter, an welchem eine Überprüfung durchgeführt wird,
ob die Berührung
oder Überlappung
unter den einzelnen Elementen aufgetreten ist, welche ein Schneidverhältnis zueinander bilden,
d.h., ob sie zwischen der Spitze Tb des Werkzeugs T und dem Werkstück W aufgetreten
ist (Schritt S7). Falls dies so bestimmt wird, geht das Verfahren
zum Schritt S8 weiter, wo basierend auf der Vorschubgeschwindigkeit
des Werkzeughalters 26 und der Drehgeschwindigkeit des
Spindelmotors 30, welche im Schritt S4 empfangen wurde,
eine Überprüfung durchgeführt wird,
ob die Vorschubgeschwindigkeit weniger als die maximale Vorschubgeschwindigkeit
zum Schneiden beträgt
(Schritt S8).
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Wenn
bestimmt wird, dass die Vorschubgeschwindigkeit weniger als die
maximale Vorschubgeschwindigkeit zum Schneiden im Schritt S8 beträgt, geht
das Verfahren zum Schritt S9 weiter, wo bestimmt wird, dass die
Berührung
oder Überlappung
in den dreidimensionalen Modellierungsdaten durch das Werkstück W verursacht
wurde, welches durch das Werkzeug T bearbeitet wird, und dass der Überlappungsbereich
(der störende
(Schnitt-) Bereich) durch eine logische Verknüpfung berechnet wird (Schritt
S9).
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Wenn
bestimmt wird, dass die Berührung oder Überlappung
im Schritt S7 nicht unter einzelnen Elementen aufgetreten ist, welche
ein Schneidverhältnis
zueinander bilden (d.h. sie ist nicht zwischen der Spitze Tb des
Werkzeugs T und dem Werkstück W
aufgetreten), wird andererseits bestimmt, dass die Störung zwischen
der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23 und
dem Werkstück
W und dem ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25,
dem Werkzeughalter 26 und dem Werkzeug T aufgetreten ist, oder
wenn bestimmt wird, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Schritt
S8 höher
als die maximale Vorschubgeschwindigkeit zum Schneiden ist, dann kann
sie nicht als Bearbeitung des Werkstücks W durch das Werkzeug T
betrachtet werden und wird folglich bestimmt eine Störung zu
sein, damit ein Alarmsignal zur Antriebssteuerung 45 und
Displaysteuerung 14 gesendet (Schritt S10) und das Antrieben
angehalten wird, um diese Reihe an Verfahren zu beenden.
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Wenn
im Schritt S6 bestimmt wird, dass keine Kontakt- oder Berührungsabschnitte vorhanden sind
(keine Störung
aufgetreten ist), und die Verarbeitung des Schritts S9 vollständig ist,
geht das Verfahren zum Schritt S11 weiter, wo die dreidimensionalen Modellierungsdaten,
welche im entsprechenden Speicher (nicht gezeigt) gespeichert sind,
mit den im Schritt S5 erzeugten dreidimensionalen Modellierungsdaten
aktualisiert werden, und auch, wenn bestimmt wird, dass das Werkzeug
T das Werkstück
W geschnitten hat, werden diese dreidimensionalen Modellierungsdaten
derart aktualisiert, dass der im Schritt S9 berechnete Schnittbereich
aus dem Werkstück
W gelöscht
wird (Schritt S11).
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Danach
wird das oben beschriebene Verfahren für alle Blöcke des Bearbeitungsprogramms durchgeführt, während der
Zähler
n aktualisiert wird (Schritte S12, S13) und dann endet die Reihe
an Verfahren.
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Um
das zweite Verfahren zu beschreiben, werden danach die Bewegungsbefehle,
welche die Verschiebungsposition und Vorschubgeschwindigkeit des
Werkzeughalters 26 betreffen, und die sequenziell vom Programmanalysator 43 für jeden Block
gesendete Drehgeschwindigkeit des Spindelmotors 30 empfangen
und basierend auf den folglich empfangenen Bewegungsbefehlen und
den in der Modellierungsdatenbank 10 gespeicherten dreidimensionalen
Modellierungsdaten für
das Werkzeug T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23 und
den Werkzeughalter 26 werden die dreidimensionalen Modellierungsdaten
und die entsprechenden dreidimensionalen Bilddaten sequenziell erzeugt,
welche den sich auf graduierte Weise verschiebenden Werkzeughalter 26 und
die sich auf graduierte Weise drehende Spindel 22 zeigen,
und die folglich erzeugten dreidimensionalen Bilddaten zur Displaysteuerung 14 gesendet.
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Zu
diesem Zeitpunkt werden auf die gleiche Weise, wie oben durch das
Bezug nehmen auf die Achsdaten für
das Werkzeug T, das Werkstück
W und die Einspannvorrichtung 23 erkannt, dass sie sich
zusammen mit dem Werkzeughalter 26 verschieben bzw. zusammen
mit der Spindel 22 drehen, damit dreidimensionale Modellierungsdaten
erzeugt werden der Bewegung des Werkzeughalters 26 und der
Spindel 22 zu entsprechen. Wenn ein Schnittbereich vorhanden
ist, wird dieser Schnittbereich zudem durch eine logische Verknüpfung berechnet
und die dreidimensionalen Bilddaten mit den dreidimensionalen Modellierungsdaten
für dieses
Werkstück
W erzeugt, welche derart aktualisiert werden, dass dieser Bereich
aus dem Werkstück
W gelöscht
wird.
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Der
Bilddatenerzeuger 13 empfängt die von der Antriebssteuerung 45 gesendeten
Steuersignale, welche die Ist-Bewegung betreffen, erkennt die Verschiebungsposition
und Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeughalters 26 und
die Geschwindigkeit des Spindelmotors 30 und erzeugt basierend
auf der Verschiebungsposition, der Vorschubgeschwindigkeit und der
Motorgeschwindigkeit, welche folglich erkannt wurden, zusammen mit
den in der Modellierungsdatenbank 10 gespeicherten dreidimensionalen
Modellierungsdaten für
das Werkzeug T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23 und
den Werkzeughalter 26 dreidimensionale Modellierungsdaten
und entsprechende dreidimensionale Bilddaten, welche zeigen, dass
sich der Werkzeughalter 26 auf graduierte Weise verschiebt und
sich die Spindel 22 auf graduierte Weise dreht, und sendet
die folglich erzeugten dreidimensionalen Bilddaten zur Displaysteuerung 14.
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Zu
diesem Zeitpunkt werden auf die gleiche Weise wie oben basierend
auf den Achsdaten für
das Werkzeug T, das Werkstück
W und die Einspannvorrichtung 23 die dreidimensionalen
Modellierungsdaten und dreidimensionalen Bilddaten nach dem Erkennen
ihrer Bewegung (ihres Verhaltens) erzeugt. Zudem wird jeder Störungsbereich
(Schnittbereich) zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W berechnet
und die entsprechenden dreidimensionalen Bilddaten erzeugt, wobei
dieser Schnittbereich aus den dreidimensionalen Modellierungsdaten
für das
Werkstück
W gelöscht
ist.
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Beachten
Sie, dass die Verhältnisse
unter den Positionen, an welchen das Werkzeug T, das Werkstück W, die
Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23 und der
Werkzeughalter 26 angeordnet sind, durch Bezug auf die
Daten bestimmt werden, welche im Voraus abhängig von dem Typ oder Modell
(Aufbau) des Werkzeugs T, des Werkstücks W, der Einspannvorrichtung 23 und
der NC-Drehmaschine 20 entsprechend eingestellt wurden.
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Die
Displaysteuerung 14 empfängt die dreidimensionalen Bilddaten,
welche vom Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung und
vom Bilddatenerzeuger 13 gesendet wurden, und kann, wie
in den 10 und 11 gezeigt,
beispielsweise die dreidimensionalen Bilddaten vom Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung
(zum Überprüfen einer Störung verwendete
Bilder) als eine Teilanzeige (der Abschnitt ist durch das Symbol
S angezeigt) und die dreidimensionalen Bilddaten vom Bilddatenerzeuger 13 (Bilder
der Ist-Bewegung) als eine Hauptanzeige (der durch das Symbol M
angezeigte Abschnitt) auf der Bilddisplayvorrichtung 15 anzeigen.
Zudem kann dann, wenn ein Alarmsignal vom Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung
empfangen wird, eine Warnmeldungsanzeige beispielsweise durch das Verursachen
angezeigt werden, dass das Displaybild in der Teilanzeige S aufblinkt.
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Beachten
Sie, dass 10 den Zustand veranschaulicht,
in welchem das Werkstück
W durch das Werkzeug T bearbeitet wird, wie in der Teilanzeige S
derselben gezeigt, wohingegen 11 den
Zustand veranschaulicht, in welchem eine Störung zwischen dem Werkstück W und
dem Werkzeug T besteht. Zudem ist der Werkzeughalter 26 groß, so dass
nur ein Abschnitt der Werkzeugspindel 26b desselben gezeigt
wird.
-
Mit
der Vorrichtung 1 zum Überprüfen einer Störung dieser
Ausführungsform,
welche wie oben beschrieben gebildet ist, werden die dreidimensionalen
Modellierungsdaten für
zumindest das Werkzeug T, das Werkstück W, die Spindel 22,
die Einspannvorrichtung 23, den ersten Schlitten 24,
den zweiten Schlitten 25 und den Werkzeughalter 26 im
Voraus in der Modellierungsdatenbank 10 gespeichert und
die Störungsdaten,
welche die wechselseitigen Störungsverhältnisse
unter dem Werkzeug T, dem Werkstück
W, der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23, dem
ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25 und
dem Werkzeughalter 26 definieren, im Voraus im Störungsdatenspeicher 11 gespeichert.
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Im
Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung
wird basierend auf den die Verschiebungsposition und die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkzeughalters 26 und die Geschwindigkeit des Spindelmotors 30 betreffenden
Bewegungsbefehlen vom Programmanalysator 43 für jeden
Block des Bearbeitungsprogramms und den dreidimensionalen Modellierungsdaten
und Störungsdaten,
welche in der Modellierungsdatenbank 10 und dem Störungsdatenspeicher 11 gespeichert
sind, eine Bestimmung durchgeführt,
ob eine wechselseitige Störung
unter dem Werkzeug T, dem Werkstück
W, der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23,
dem ersten Schlitten 24, dem zweiten Schlitten 25 und
dem Werkzeughalter 26 besteht. Wenn eine Störung festgestellt
wird, wird ein Alarmsignal zur Displaysteuerung 14 und
der Antriebssteuerung 45 gesendet. Zudem werden die dreidimensionalen
Bilddaten für
das Werkzeug T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
den Werkzeughalter 26 und ähnliches basierend auf den
Bewegungsbefehlen und dreidimensionalen Modellierungsdaten erzeugt.
-
Zudem
werden im Bilddatenerzeuger 13 basierend auf den von der
Antriebssteuerung gesendeten Steuersignalen (Verschiebungsposition
und Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeughalters 26, Geschwindigkeit
des Spindelmotors 30) und den in der Modellierungsdatenbank 10 gespeicherten
dreidimensionalen Modellierungsdaten die dreidimensionalen Bilddaten
für das
Werkzeug T, das Werkstück W,
die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23 und den
Werkzeughalter 26 erzeugt.
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Zudem
zeigt die Displaysteuerung 14 sequenziell auf der Bilddisplayvorrichtung 15 Displaybilder,
wie in den 10 und 11 gezeigt,
basierend auf den dreidimensionalen Bilddaten für das Werkzeug T, das Werkstück W, die
Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23 und den
Werkzeughalter 26 vom Beginn der Bewegung bis zum Ende
derselben (vom ersten bis zum letzten Block des NC-Programms) an, welche
durch den Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung bzw.
dem Bilddatenerzeuger 13 erzeugt wurden.
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Beachten
Sie, dass die durch den Bilddatenerzeuger 13 erzeugten
dreidimensionalen Bilddaten mit der Ist-Bewegung des Werkzeughalters 26 und der
Spindel 22 synchronisiert sind und als Hauptanzeige angezeigt
werden, während
die durch den Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung erzeugten dreidimensionalen
Bilddaten den Zustand der Bewegung des Werkzeughalters 26 und
der Spindel anzeigen, wenn das Bearbeitungsprogramm um mehrere Blöcke (nach
vorn) fortgeschritten ist, und als Teilanzeige angezeigt werden.
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Wenn
durch die Antriebssteuerung 45 empfangen, hält zudem
ein vom Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung gesendetes
Alarmsignal die Betätigung
der verschiedenen Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 und
des Spindelmotors an. Zudem verursacht es, wenn es durch die Antriebssteuerung 14 empfangen
wird, eine Warnmeldungsanzeige, in welcher das in der Teilansicht
S gezeigte Bild aufblinkt.
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Bei
der Vorrichtung 1 zum Überprüfen einer Störung nach
dieser Ausführungsform
verwendet der Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung auf
diese Weise die dreidimensionalen Modellierungsdaten für das Werkzeug
T, das Werkstück
W, die Spindel 22, die Einspannvorrichtung 23,
den ersten Schlitten 24, den zweiten Schlitten 25 und
den Werkzeughalter 26, um das Vorkommen einer Störung in
Bezug auf die durch die Störungsdaten
definierten Störungsverhältnisse
zwischen dem Werkzeug T, dem Werkstück W, der Spindel 22,
der Einspannvorrichtung 23, dem ersten Schlitten 24,
dem zweiten Schlitten 25 und den Werkzeughalter 26 automatisch
zu überprüfen, damit
eine Störungsüberprüfung in
Bezug auf jede Art eines Störungsverhältnisses
genau und effektiv durchgeführt
werden kann.
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Zudem
wird die Bestimmung einer Störung gemäß den Bewegungsbefehlen
in einem Block vor dem Block durchgeführt, welcher in der Antriebssteuerung 45 ausgeführt wird,
um die Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 und
den Spindelmotor 30 zu steuern, und die Betätigung der
Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 und
des Spindelmotors 30 angehalten, wenn bestimmt wird, dass
eine Störung
besteht, damit das Vorkommen einer Störung im Voraus überprüft werden
kann, bevor die Vorschubeinrichtungen 27, 28 und 29 und
der Spindelmotor 30 angetrieben und der Werkzeughalter 26 und
die Spindel 22 tatsächlich
bewegt werden, und folglich ist es möglich eine Störung zuverlässig zu
verhindern.
-
Zudem
kann die Bedienperson durch das Beobachten der dreidimensionalen
Bilder des Werkzeugs T, des Werkstücks W, der Spindel 22,
der Einspannvorrichtung 23 und des Werkzeughalters 26, welche
auf der Bilddisplayvorrichtung 15 angezeigt werden, den
Ist-Zustand der Bewegung des Werkzeughalters 26 und der
Spindel 22 und den zukünftigen
Zustand der Bewegung des Werkzeughalters 26 und der Spindel 22 überprüfen, was
praktisch ist, da beim Beobachten des tatsächlichen Werkzeugs T, des Werkstücks W, der
Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23 und des
Werkzeughalters 26, eine Störung wegen den Positionsverhältnissen
der Elemente und den Positionen der auf den Bearbeitungsbereich
umgebenden Abdeckungen und Schutzvorrichtungen vorgesehenen Beobachtungsfenster
oft schwer visuell zu beobachten ist. Zudem kann es auch schwierig
sein die Stelle zu identifizieren, an welcher die Störung auftritt.
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Das
Obengenannte ist eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, aber die bestimmte Ausführungsweise der vorliegenden
Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt.
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Die
obige Ausführungsform
stellte die NC-Drehmaschine 20 als ein Beispiel der Werkzeugmaschine
dar, aber die Vorrichtung 1 zum Überprüfen einer Störung nach
dieser Ausführungsform
kann auch in einem Bearbeitungszentrum oder verschiedenen anderen
Arten von Werkzeugmaschinen vorgesehen sein. In Bezug auf die Achskonfiguration
der Werkzeugmaschine, ist die vorliegende Erfindung auch für Werkzeuge
jeder anderen Achskonfiguration anwendbar.
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Zudem
ist die obige Ausführungsform
derart gebildet, dass die dreidimensionalen Bilddaten des Werkzeugs
T, des Werkstücks
W, der Spindel 22, der Einspannvorrichtung 23 und
des Werkzeughalters 26 auf einem Bildschirm angezeigt werden,
aber es besteht keine Beschränkung
darauf, da auch Bilder des ersten Schlittens 24 oder Werkzeughalters 26 oder Bilder
des gesamten Werkzeughalters 26 angezeigt werden können.
-
Zudem
ist der Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung derart
gebildet, dass das erste und zweite Verfahren basierend auf den
vom Programmanalysator 43 gesendeten Bewegungsbefehlen
ausgeführt
werden, aber es besteht keine Beschränkung darauf, da der Aufbau
derart sein kann, dass das in Programmspeicher 41 gespeicherte
NC-Programm direkt
ausgelesen und sequenziell Block für Block analysiert wird und
dann Bewegungsbefehle abgefragt werden, welche die Verschiebungsposition
oder Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeughalters 26 und
die Geschwindigkeit des Spindelmotors 30 betreffen, und
das erste und zweite Verfahren basierend auf den folglich abgefragten
Bewegungsbefehlen ausgeführt
werden. Beachten Sie, dass auch in diesem Fall der Prozessor 12 zum Überprüfen einer Störung derart
gebildet ist, dass er sequenziell Blöcke analysiert, welche sich
einige Blöcke
vor dem Block befinden, welcher durch die Antriebssteuerung 45 ausgeführt wird.
-
Zudem
ist der Programmanalysator 43 derart gebildet, dass er
ein entsprechend manuell von einer Tastatur mittels einer MDI-Funktion
eingegebenes NC-Programm empfangen und analysieren kann und wenn
dies zutrifft, die Störungsüberprüfung durch den
Prozessor 12 zum Überprüfen einer
Störung
auf die gleiche Weise wie oben bei der Eingabe des NC-Programms
mittels der MDI-Funktion durchgeführt werden kann.
-
Zudem
können
die in der Modellierungsdatenbank 10 gespeicherten dreidimensionalen
Modellierungsdaten durch jede Einrichtung erzeugt werden, aber zum
Durchführen
einer hochgenauen Störungsüberprüfung wird
vorgezogen vielmehr Daten zu verwenden, welche genau erzeugt wurden,
als Daten, welche einfach erzeugt wurden.
-
Hier
folgt eine kurze Beschreibung verschiedener Verfahren zum Erzeugen
von dreidimensionalen Daten.
-
In
einem ersten Beispiel eines solchen Verfahrens nehmen zwei CCD-Kameras,
welche in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind,
geeignete Bilder der Strukturen aus drei senkrechten Richtungen
in der x-Achse,
y-Achse und z-Achse auf und erzeugen folglich zwei Sätze von zweidimensionalen
Bilddaten von allen Strukturen in jede Richtung, und basierend auf
den zwei Sätzen von
zweidimensionalen Bilddaten in jede Richtung werden die Koordinatenpositionen
der sichtbaren Außenlinien
(Umrisslinien) der Struktur im dreidimensionalen Raum durch Triangulation
berechnet und danach werden basierend auf den Koordinatenpositionen
der Umrisslinien, welche für
jede der Richtungen und das relative Positionsverhältnis zwischen
den CCD-Kameras berechnet wurden, die dreidimensionale Form der
Struktur durch das Nehmen dieser Umrisslinien die entsprechenden
Kanten zu sein geschätzt,
wodurch folglich dreidimensionale Modellierungsdaten erzeugt werden,
welche zumindest Formdaten beinhaltet, welche die dreidimensionale Form
definieren.
-
In
einem zweiten Beispiel solch eines Verfahrens können für die Form des Werkzeugs und
die Form der Einspannvorrichtung die Koordinaten der Form der Oberfläche und
der Tiefe oder die Koordinaten der Form derselben im Längsschnitt
eingegeben, welche um die Drehachse zentriert sind, und die dreidimensionalen
Modellierungsdaten basierend auf diesen eingegebenen Koordinaten
erzeugt werden.
-
Die
Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt werden, ohne vom Wesen
oder den wesentlichen Kennzeichen derselben abzuweichen. Die in dieser
Anmeldung offenbarten Ausführungsformen gelten
in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht beschränkend. Der
Bereich der Erfindung ist vielmehr durch die anhängenden Ansprüche als durch
die vorangehende Beschreibung gezeigt, und alle Änderungen, welche innerhalb
der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz der Ansprüche liegen,
sollen darin erfasst sein.