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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die für einen Betrieb auf der Grundlage von Tabellendaten konfiguriert ist, und insbesondere eine numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zum Spezifizieren eines Referenzwerts zur Steuerung, um einen Sollzustand auf der Grundlage von Tabellendaten zu erreichen.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Eine Wegetabellen-Betriebsfunktion ist allgemein als ein Verfahren bekannt, um Steuerachsen in gegenseitiger Synchronisierung und mit der Bewegung einer Referenzachse treibzusteuern. In diesem Verfahren werden Positionsinformationen bezüglich der Steuerachsen entsprechend der Position der Referenzachse zuvor in Tabellendaten in einem Speicher oder dergleichen gespeichert. Auf der Grundlage der in den Tabellendaten gespeicherten Informationen werden die Steuerachsen in Synchronisierung mit der Referenzachse betrieben. Gemäß dieser Funktion werden die Tabellendaten (ein Wegetabellen-Programm), in denen eine Zeit, eine Achsposition, eine Spindelposition oder eine Hilfsfunktion, wie ein M-Code, gesetzt sind, vorab in dem Speicher oder einer netzwerkverbundenen Speichervorrichtung gespeichert und sequenziell ausgelesen, wenn die Achsen angesteuert werden.
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Die
japanischen Patentanmeldungsoffenlegungen Nr. 59-177604 und Nr.
2003-303005 offenbaren numerische Steuervorrichtungen auf der Grundlage der sogenannten Wegetabellen-Betriebsfunktion oder einer elektronischen Nockensteuerung. Dadurch kann ein Werkzeugbetrieb unabhängig von einem maschinellen Bearbeitungsprogramm frei durchgeführt werden, so dass eine Verringerung in der maschinellen Bearbeitungszeit und eine Verbesserung in der maschinellen Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden kann.
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Es werden eine Zeit, eine Achsposition oder eine Spindelposition, die als eine Referenz dient (nachstehend als „Referenzwert” bezeichnet) und ein Befehl zum Steuern einer Achse, einer Spindel oder einer Hilfsfunktion entsprechend dem Referenzwert in herkömmlichen Tabellendaten beschrieben. Der Betrieb für den Befehl zum Steuern des Zustands der Achse, der Spindel oder der Hilfsfunktion wird begonnen, wenn der Referenzwert erreicht wird. Für einen Befehl zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der Spindel wird zum Beispiel eine Beschleunigung oder Abbremsung für eine spezifizierte Drehgeschwindigkeit begonnen, wenn der beschriebene Referenzwert erreicht wird. Für einen Spindelindexierungsbefehl wird demgegenüber die Spindelindexierung begonnen, wenn der Referenzwert erreicht wird.
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Eine bestimmte Betriebszeit ist erforderlich, um die spezifizierte Drehgeschwindigkeit nach dem Beginn der Beschleunigung oder Abbremsung der Spindel zu erreichen, und um die Indexierung nach dem Beginn des Spindelindexierungsbetriebs zu vollenden. Für den Befehl zum Steuern des Zustands der Achse, der Spindel oder der Hilfsfunktion ist es erforderlich, eine Betriebszeit zum Erreichen eines Sollzustands auf der Grundlage eines Referenzwerts für die Ausführung eines Betriebsbeginnbefehls zu berücksichtigen. Somit wird der Referenzwert für den Beginn des Betriebs bestimmt, indem vorab die Betriebszeit durch Berechnung oder Messung für jeden Befehl erlangt wird.
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Die Betriebszeit zum Erreichen des Sollzustands für jeden Befehl zum Steuern des Zustands der Achse, der Spindel oder der Hilfsfunktion variiert jedoch abhängig von der Maschinenkonfiguration einer Werkzeugmaschine und der Parametereinstellung. In diesem Fall kann die Betriebszeit die Zeit für die Spindel sein, um die spezifizierte Drehgeschwindigkeit zu erreichen, oder die Zeit zum Vollenden der Spindelindexierung sein. In einigen Fällen können deshalb Differenzen in der Leistungsaufnahme und der Betriebszeit abhängig von der Maschinenkonfiguration der Werkzeugmaschine und der Parametereinstellung verursacht werden, obwohl dieselben Tabellendaten für den Betrieb verwendet wurden. Folglich ist es in dem Fall des Befehls zum Steuern des Zustands der Achse, der Spindel oder der Hilfsfunktion erforderlich, die Betriebszeit zu berechnen, um den Sollzustand nach dem Beginn des Betriebs zu erreichen und die optimalen Tabellendaten für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine und für jede Parametereinstellung zu erstellen. Die Arbeit hierfür kann möglicherweise kompliziert sein.
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Kurzfassung der Erfindung
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Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer numerischen Steuervorrichtung, die eine optimale Steuerung für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine oder für jede Parametereinstellung auf der Grundlage derselben Tabellendaten erreichen kann.
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Eine numerische Steuervorrichtung, die für den Betrieb auf der Grundlage von Tabellendaten konfiguriert ist, umfasst gemäß der Erfindung eine Identifikationseinheit, eine Bestimmungseinheit und eine Erstellungseinheit. Die Tabellendaten umfassen eine Zeit, eine Achsposition oder eine Spindelposition, die als eine Referenz dient, einen Betriebsbeginn-Befehl für den Beginn des Betriebs zu der Zeit, der Achsposition oder der Spindelposition als die Referenz, und einen Steuerbefehl zum Steuern einer Achse, einer Spindel oder einer Hilfsfunktion zu der Zeit, der Achsposition oder der Spindelposition als die Referenz. Die Identifikationseinheit identifiziert den Steuerbefehl in den Tabellendaten. Die Bestimmungseinheit berechnet eine Betriebszeit zum Erreichen eines Sollzustands für den Steuerbefehl, der durch die Identifikationseinheit identifiziert ist, und bestimmt eine Zeit, eine Achsposition oder eine Spindelfunktion, die als eine Referenz dient, für den Beginn eines Betriebs auf der Grundlage des identifizierten Steuerbefehls. Schließlich erstellt die Erstellungseinheit den Befehl für den Beginn des Betriebs zu der Zeit, der Achsposition oder der Spindelposition als die Referenz, die durch die Bestimmungseinheit bestimmt ist.
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Die Identifikationseinheit kann eine Identifizierungs-Bedingungs-Bestimmungseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um eine Bedingung zur Identifizierung des Steuerbefehls auf der Grundlage der Tabellendaten, eines Parameters oder einer Signaleingabe zu bestimmen.
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Alternativ kann die Bestimmungseinheit eine Referenzwert-Änderungseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um die bestimmte Zeit, die Achsposition oder die Spindelposition als die Referenz für den Beginn des Betriebs auf der Grundlage einer Eingabe von einer externen Vorrichtung oder eines Signalzustands zu ändern.
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Alternativ kann die Erstellungseinheit eine Beginn-Bedingungs-Hinzufügungseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um eine Bedingung zum Beginnen des Betriebs zu dem erstellten Befehl hinzuzufügen.
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Alternativ kann die Steuervorrichtung, die für den Betrieb auf der Grundlage von Tabellendaten konfiguriert ist, eine Umwandlungsverarbeitungseinheit umfassen, die konfiguriert ist, um die Tabellendaten, die in Form einer Textdatei erstellt sind, in ausführbare Daten umzuwandeln, die ausführbaren Daten in einer Speichereinheit zu speichern und die Achsposition, die Spindelposition oder die Hilfsfunktion zu steuern, während die ausführbaren Daten aus der Speichereinheit gelesen werden. Außerdem kann die Umwandlungs-Verarbeitungseinheit die Identifikationseinheit, die Bestimmungseinheit und die Erstellungseinheit umfassen.
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Des Weiteren kann die numerische Steuervorrichtung eine Befehls-Einfüge-Einheit umfassen, die konfiguriert ist, um den Befehl für den Beginn des Betriebs, der durch die Erstellungseinheit erstellt ist, in die ausführbaren Daten einzufügen, wenn die Umwandlungs-Verarbeitungseinheit die Tabellendaten in ausführbare Daten umwandelt.
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Gemäß der Erfindung, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, kann eine numerische Steuervorrichtung vorgesehen werden, die eine optimale Steuerung für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine oder für jede Parametereinstellung auf der Grundlage derselben Tabellendaten erreichen kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden. Es zeigen:
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1 eine Darstellung, die das Konzept der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A und 2B Darstellungen, die Tabellendaten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigen;
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3 eine Darstellung, die Betriebe einer Spindel und einer Achse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4A und 4B Darstellungen, die Tabellendaten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen;
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5A und 5B Darstellungen, die Betriebe einer Spindel und einer Achse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen;
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6. ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf von Betriebsschritten zum Betrieb auf der Grundlage von Tabellendaten gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
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7 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf von Betriebsschritten gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, in dem eine Identifikation eines Steuerbefehls, eine Berechnung einer Betriebszeit, eine Umwandlung des Steuerbefehls usw. bei der Umwandlung von Tabellendaten in ausführbare Daten, wie Binärdaten, ausgeführt werden;
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8A und 8B Darstellungen, die Tabellendaten gemäß dem herkömmlichen Betrieb zeigen;
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9 eine Darstellung, die Betriebe einer Spindel und einer Achse gemäß dem herkömmlichen Betrieb zeigt;
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10A und 10B Darstellungen, die Tabellendaten gemäß dem konventionellen Betrieb zeigen; und
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11A und 11B Darstellungen, die Betriebe der Spindel und der Achse gemäß dem herkömmlichen Betrieb zeigen.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Zunächst werden herkömmliche Betriebe und deren Probleme beschrieben werden.
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In einigen herkömmlichen Betrieben variiert die Betriebszeit von der Ausführung eines Befehls zum Steuern des Zustands einer Achse, einer Spindel oder einer Hilfsfunktion bis ein Sollzustand erreicht ist, abhängig von der Maschinenkonfiguration einer Werkzeugmaschine und einer Parametereinstellung, obwohl dieselben Tabellendaten für den Betrieb verwendet wurden. Daher kann übermäßig viel elektrische Leistung aufgenommen werden und können sich die Betriebsstunden erhöhen.
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Nachfolgend wird eine Beschreibung spezifischer Beispiele angegeben. Zuerst wird beschrieben werden, wie elektrische Leistung übermäßig durch eine Steuerung einer Spindel S auf der Grundlage von Tabellendaten aufgenommen wird. In diesem Beispiel wird eine Zeit, eine Achsposition oder eine Spindelposition, die als eine Referenz für die Ausführung eines Befehls zum Steuern einer Achse, einer Spindel oder einer Hilfsfunktion dient, wie ein M-Code, im Allgemeinen als ein Referenzwert verwaltet.
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8A und 8B zeigen die Tabellendaten. Im Einzelnen zeigt 8A die Tabellendaten <S1> für die Spindel S und zeigt 8B die Tabellendaten <X1> für eine Achse X. In 8A bezeichnet das Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in den Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Die Befehle S0 und S4000 werden verwendet, um eine Beschleunigung oder Abbremsung zum Einstellen der Drehgeschwindigkeit der Spindel auf 0 U/min bzw. 4000 U/min zu beginnen.
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In 8B bezeichnet demgegenüber das Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in den Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Die Befehle X10,0, X45,0 und X50,0 werden als eine Ausweisung von Adressen angenommen, die Maschinenkoordinatenwerte (mm) angeben, die in den Tabellendaten beschrieben sind, bei denen sich die Achse X zu dem Referenzwert befindet. Die Daten gemäß 8B geben an, dass die Achse bei einem Koordinatenwert 45,0 zwischen Referenzwerten L1000 und L2000 positioniert ist und ein Schneidvorgang bei einer Position entsprechend einem Koordinatenwert 50,0 zwischen den Referenzwerten L2000 und L3000 durchgeführt wird.
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Nun sei angenommen, dass die Tabellendaten, die in 8A und 8B gezeigt sind (die Tabellendaten <S1> für die Spindel S gemäß 8A und die Tabellendaten <X1> für die Achse X gemäß 8B) gemeinsam in verschiedenen Werkzeugmaschinen verwendet werden. Von zwei Werkzeugmaschinen A und B wird angenommen, dass sie sich in der Beschleunigungszeit für die Spindel zum Erreichen einer spezifizierten Drehgeschwindigkeit unterscheiden. Im Einzelnen wird angenommen, dass die Beschleunigungszeiten für die Spindeln der Werkzeugmaschinen A und B zum Erreichen der spezifizierten Drehgeschwindigkeit (4000 U/min) 1000 ms bzw. 500 ms betragen.
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9 zeigt den Zustand von Betrieben auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Annahmen. 9(a) zeigt den Betrieb der Spindel S der Werkzeugmaschine, 9(b) zeigt jenen der Werkzeugmaschine B und 9(c) zeigt den Betrieb der Achse X, die für die Werkzeugmaschinen A und B gemeinsam vorliegt.
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Wie in 9(a) gezeigt, beträgt die Beschleunigungszeit für die Spindel der Werkzeugmaschine A zum Erreichen der spezifizierten Drehgeschwindigkeit (4000 U/min) 1000 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 zu beschleunigen, wird deshalb die spezifizierte Drehgeschwindigkeit zu dem Referenzwert L2000 erreicht. Dann beginnt die Achse X den Schneidvorgang zu dem Referenzwert L2000, wie in 9(c) gezeigt, so dass die Spindel die spezifizierte Drehgeschwindigkeit gerade zum richtigen Zeitpunkt erreicht.
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Demgegenüber beträgt die Beschleunigungszeit für die Spindel der Werkzeugmaschine B zum Erreichen der spezifizierten Drehgeschwindigkeit (4000 U/min) 500 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 zu beschleunigen, wird die spezifizierte Drehgeschwindigkeit unweigerlich bei einem Referenzwert L1500 erreicht. Hier ist der Referenzwert für den Beginn der Schneidarbeit der Achse X, der in den Tabellendaten gemäß 8B spezifiziert ist, L2000. Wie in 9(b) gezeigt, muss deshalb der Beginn der Schneidarbeit mit fortlaufend rotierender Spindel bei der spezifizierten Drehgeschwindigkeit abgewartet werden, so dass elektrische Leistung übermäßig aufgenommen wird.
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Nachstehend wir eine Beschreibung eines Beispiels angegeben, in dem sich die Betriebsstunden durch die Steuerung der Spindel S auf der Grundlage von Tabellendaten erhöhen. 10A und 10B zeigen die Tabellendaten. Im Einzelnen zeigt 10A Tabellendaten <S2> für die Spindel S und zeigt 10B Tabellendaten <X2> für die Achse X. In 10A bezeichnet das Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in den Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Ein Befehl S3000 wird verwendet, um eine Beschleunigung oder eine Abbremsung zum Einstellen der Drehgeschwindigkeit der Spindel auf 3000 U/min zu beginnen. Außerdem ist G96 ein Befehl zum Beginnen des Indexierens der Spindel.
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In 10B bezeichnet demgegenüber das Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwertes (ms), der in Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Die Befehle X10,0, X45,0 und X50,0 werden als Ausweisung von Adressen angenommen, die Maschinenkoordinatenwerte (mm) angeben, die in Tabellendaten beschrieben sind, zu denen sich die Achse X bei dem Referenzwert befindet. Die Daten gemäß 10B geben an, dass die Achse bei einem Koordinatenwert von 45,0 zwischen den Referenzwerten L1000 und L2000 positioniert ist und ein Schneidvorgang bei einer Position entsprechend einem Koordinatenwert 50,0 zwischen den Referenzwerten L2000 und L3000 durchgeführt wird.
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Nun sei angenommen, dass die Tabellendaten, die in 10A und 10B gezeigt sind (die Tabellendaten <S2> für die Spindel S gemäß 10A und die Tabellendaten <X2> für die Achse X gemäß 10B) gemeinsam in verschiedenen Werkzeugmaschinen verwendet werden. Von zwei Werkzeugmaschinen A und B wird angenommen, dass sie sich in der Spindel-Indexierungszeit unterscheiden. Im Einzelnen wird angenommen, dass die Spindel-Indexierungszeiten der Werkzeugmaschinen A und B 1000 ms bzw. 1500 ms betragen.
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11A und 11B zeigen den Zustand von Betrieben auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Annahmen. 11A(a) zeigt den Betrieb der Spindel S der Werkzeugmaschine A, 11A(b) zeigt den Betrieb der Achse X der Werkzeugmaschine A, 11B(c) zeigt den Betrieb der Spindel S der Werkzeugmaschine B und 11B(d) zeigt den Betrieb der Achse X der Werkzeugmaschine B.
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Wie in 11A(a) gezeigt, beträgt die Spindelindexierungszeit der Werkzeugmaschine A 1000 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 abzubremsen, wird die Indexierung deshalb bei dem Wert L2000 vollendet. Dann beginnt die Achse X den Schneidvorgang bei dem Referenzwert L2000, wie in 11A(b) gezeigt, so dass die Spindelindexierung gerade rechtzeitig vollendet wird.
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Demgegenüber beträgt die Spindelindexierungszeit der Werkzeugmaschine B 1500 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 abzubremsen, wie in 11B(c) gezeigt, wird deshalb die Indexierung unweigerlich bei einem Referenzwert L2500 vollendet. Hierbei ist der Referenzwert für den Beginn der Schneidarbeit der Achse X, der durch die Tabellendaten gemäß 10B spezifiziert ist, L2000. Nachdem die Achse X bei dem Referenzwert L2000 positioniert ist, wie in 11B(d) gezeigt, muss jedoch während des Intervalls von L2000 bis L2500 der Beginn der Schneidarbeit abgewartet werden, bis die Spindelindexierung vollendet ist. Deshalb wird der Schneidvorgang bei dem Referenzwert L2500 nach der Vollendung der Indexierung begonnen. Folglich werden die Referenzwerte, die in den nachfolgenden Tabellendaten beschrieben sind, mit einer Verzögerung entsprechend einer Wartezeit von 500 ms gesteuert, so dass die Betriebsstunden unweigerlich erhöht werden.
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In Anbetracht dieser Probleme berechnet oder misst ein Bediener die Betriebszeit von der Ausführung des Befehls zum Steuern der Achse, der Spindel oder der Hilfsfunktion, bis der Sollzustand für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine und für jede Parametereinstellung erreicht ist und erlangt Referenzwerte für die Übermittlung an den nächsten Prozess. Deshalb ist es erforderlich, optimale Tabellendaten für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine und für jede Parametereinstellung zu erstellen. Um dies zu erreichen, muss jedoch eine Anzahl von Tabellendaten erstellt werden, was möglicherweise komplizierte Arbeit erfordert.
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Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sehen eine Identifikationseinheit, eine Bestimmungseinheit und eine Erstellungseinheit vor. Die Identifizierungseinheit ermöglicht die Spezifizierung des Befehls zum Steuern der Achse, der Spindel oder der Hilfsfunktion und der Zeit, der Achsposition oder der Spindelposition (nachstehen als „Referenzwert” bezeichnet) als die Referenz für die Erreichung des Sollzustands für den Steuerbefehl und identifiziert den Befehl und den Referenzwert. Die Bestimmungseinheit berechnet die Betriebszeit zum Erreichen des Sollzustands für den Befehl und bestimmt den Referenzwert für den Beginn des Betriebs. Die Erstellungseinheit erstellt einen Befehl zum Beginnen des Betriebs auf der Grundlage des identifizierten Befehls. Somit kann eine optimale Steuerung auf der Grundlage derselben Tabellendaten trotz Differenzen in der Maschinenkonfiguration und der Parametereinstellung erreicht werden.
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1 zeigt eine Darstellung, die das Konzept einiger Ausführungsbeispiele zeigt. Zuerst werden Tabellendaten, wie jene in Schritt SA1, vorab bereitgestellt, die die Korrespondenz zwischen dem Referenzwert und dem Befehl definieren. Diese Tabellendaten können vorab in einem Speicher einer numerischen Steuervorrichtung, einer externen Speichereinheit, die mit der numerischen Steuervorrichtung verbunden ist, einer netzwerkverbundenen Speichervorrichtung usw. vorab gespeichert werden.
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Dann, wie in Schritt SA2 beschrieben, werden die Tabellendaten durch die Identifizierungseinheit gelesen. Der Referenzwert L3000 und ein Steuerbefehl, wie SE1000, werden aus diesen Daten entnommen. SE und SS bezeichnen Befehle für die Vollendung bzw. den Beginn des Betriebs. In der Entnahme kann ein Befehl, der als der Steuerbefehl für den Sollzustand entnommen ist, auf der Grundlage der Tabellendaten, einer Parametereinstellung oder einer Signaleingabe bestimmt werden. Auf diese Weise können Bedingungen für die Entnahme eines optimalen Steuerbefehls für die Maschinenkonfiguration, des Betriebszustands usw. in Antwort auf Steuerbefehle während des Betriebs der Daten für eine Vielzahl von Sollzuständen eingestellt werden, die in den Tabellendaten beschrieben sind. Des Weiteren können die Steuerbefehle für die Sollzustände derart ausgelegt werden, dass sie nicht entnommen werden, während die Abbremsung aufgrund eines Alarms oder Dergleichen angehalten ist. Der Steuerbefehl wird der Bestimmungseinheit in der nächsten Stufe mitgeteilt.
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Wie in Schritt SA3 beschrieben, berechnet die Bestimmungseinheit die Betriebszeit zum Erreichen des Sollzustands für den Steuerbefehl für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine und für jede Parametereinstellung. Der Referenzwert für den Beginn des Betriebs wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Berechnung bestimmt. Damit die Differenz zwischen dem Referenzwert und der Realzeit eingestellt wird, die durch eine Override-Einstellung verursacht wird, wird eine Referenzwertänderungseinheit vorgesehen, um weiterhin den Referenzwert zu ändern, der in der Bestimmungseinheit bestimmt ist. Der entnommene Steuerbefehl und der bestimmte Referenzwert für den Beginn werden der Erstellungseinheit in der nächsten Stufe mitgeteilt.
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Wie in Schritt SA4 beschrieben, erstellt die Erstellungseinheit den Befehl zum Beginnen des Betriebs auf der Grundlage des bestimmten Referenzwerts. Im Einzelnen wird der Referenzwert für den Zeitpunkt zum Beginnen des Betriebs von 3000 ms auf 2500 ms geändert beispielsweise auf der Grundlage der mechanischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine. Ebenso wird eine Beginn-Bedingungs-Hinzufügungseinheit vorgesehen, um Bedingungen zum Beginnen des Betriebs zu dem erstellten Befehl zum Beginnen des Betriebs hinzuzufügen. Ein Steuermodus, ein Eingabesignal usw., um den Beginn des Betriebs zu ermöglichen, können als die Bedingungen zum Beginnen des Betriebs spezifiziert werden.
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Die Betriebe durch die Identifizierungseinheit, die Bestimmungseinheit und die Erstellungseinheit, die in den Schritten SA2, SA3 und SA4 beschrieben sind, sind nicht auf die Ausführung während des Betriebs auf der Grundlage der Tabellendaten beschränkt und können durchgeführt werden, wenn die Tabellendaten in ausführbare Daten umgewandelt werden, wie Binärdaten. Des Weiteren kann der Betriebs-Beginn-Befehl, der durch die Erstellungseinheit erstellt ist, in ausführbare Daten, wie Binärdaten eingefügt werden.
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Somit müssen die Tabellendaten nicht für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine und für jede Parametereinstellung erstellt werden. Dadurch kann eine optimale Steuerung für die Maschinenkonfiguration von jeder Werkzeugmaschine und für jede Parametereinstellung auf der Grundlage derselben Tabellendaten erreicht werden.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend wird eine Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angegeben werden. Zuerst wird beschrieben werden, wie die elektrische Leistungsaufnahme für die Steuerung einer Spindel S auf der Grundlage von Tabellendaten optimiert wird. Ebenso wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zeit, eine Achsposition oder eine Spindelposition, die als eine Referenz für die Ausführung eines Befehls zum Steuern einer Achse, Spindel oder einer Hilfsfunktion dient, wie eines M-Codes, im Allgemeinen als Referenzwert verwaltet.
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2A und 2B zeigen die Tabellendaten. Im Einzelnen zeigt 2A Tabellendaten <S3> für die Spindel S und 2B zeigt Tabellendaten <X3> für eine Achse X. In 2A bezeichnet Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Ein Befehl S0 wird verwendet, um eine Beschleunigung oder Abbremsung zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Spindel auf 0 U/min zu beginnen. Außerdem wird ein Befehl SE4000 verwendet, um die Beschleunigung oder die Abbremsung zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Spindel auf 4000 U/min zu vollenden.
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In 2B bezeichnet demgegenüber das Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Von den Befehlen X10,0, X45,0 und X50,0 wird angenommen, dass sie Adressen ausweisen, die Maschinenkoordinatenwerte (mm) angeben, die in Tabellendaten beschrieben sind, bei denen sich die Achse X zu dem Referenzwert befindet. Die Daten gemäß 2B geben an, dass die Achse bei einem Koordinatenwert 45,0 zwischen den Referenzwerten L1000 und L2000 positioniert ist, und einen Schneidvorgang bei einer Position entsprechend einem Koordinatenwert 50,0 zwischen den Referenzwerten L2000 und L3000 durchgeführt wird.
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Nun sei angenommen, dass die Tabellendaten, die in 2A und 2B gezeigt sind (die Tabellendaten <S3> für die Spindel S gemäß 2A und die Tabellendaten <X3> für die Achse X gemäß 2B) gemeinsam in verschiedenen Werkzeugmaschinen verwendet werden. Von zwei Werkzeugmaschinen A und B wird angenommen, dass sie sich in der Beschleunigungszeit für die Spindel zum Erreichen einer spezifizierten Drehgeschwindigkeit unterscheiden. Im Einzelnen wird angenommen, dass die Beschleunigungszeiten für die Spindeln der Werkzeugmaschinen A und B zum Erreichen der spezifizierten Drehgeschwindigkeit (4000 U/min) 1000 ms bzw. 500 ms betragen. Die Beschleunigungszeit für jede Werkzeugmaschine kann auf der Grundlage eines gegebenen Befehls, der Vorschubrate der Werkzeugmaschine, der Motorleistung usw. berechnet werden.
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3 zeigt den Zustand von Betrieben auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Annahmen. 3(a) zeigt den Betrieb der Spindel S der Werkzeugmaschine A, 3(b) zeigt jenen der Werkzeugmaschine B und 3(c) zeigt den Betrieb der Achse X, die für die Werkzeugmaschinen A und B gemeinsam vorliegt.
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Wie in 3(a) gezeigt, beträgt die Beschleunigungszeit für die Spindel der Werkzeugmaschine A zum Erreichen der spezifizierten Drehgeschwindigkeit (4000 u/min) 1000 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 zu beschleunigen, wird deshalb die spezifizierte Drehgeschwindigkeit bei dem Referenzwert L2000 erreicht. Dann beginnt die Achse X einen Schneidvorgang bei dem Referenzwert L2000, wie in 3(c) gezeigt, so dass die Spindel die spezifizierte Drehgeschwindigkeit gerade rechtzeitig erreicht.
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Die Beschleunigungszeit für die Spindel der Werkzeugmaschine B zum Erreichen der spezifizierten Drehgeschwindigkeit (4000 U/min) beträgt 500 ms. In Anbetracht der Beschleunigungszeit der Werkzeugmaschine B wird deshalb der Beschleunigungsbeginnzeitpunkt von dem Referenzwert L1000 zu einem Referenzwert L1500 geändert. Daraufhin erreicht die Drehgeschwindigkeit der Spindel 4000 U/min bei dem Referenzwert L2000, wie in 3(b) gezeigt. Ebenso in dem Fall der Werkzeugmaschine B muss deshalb der Beginn der Schneidarbeit nicht mit fortlaufend rotierender Spindel abgewartet werden. Somit kann die Spindel die spezifizierte Drehgeschwindigkeit gerade rechtzeitig erreichen, ohne übermäßige elektrische Leistung aufzunehmen. 3(c) zeigt eine Darstellung, die den Betrieb der Achse X zeigt, die für die Werkzeugmaschinen A und B gemeinsam vorliegt.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend wird beschrieben werden, wie die Betriebszeit für die Steuerung einer Spindel S auf der Grundlage von Tabellendaten zu optimieren ist. 4A und 4B zeigen die Tabellendaten. Im Einzelnen zeigt 4A Tabellendaten <S4> für die Spindel S und 4B zeigt Tabellendaten <X4> für eine Achse X. In 4A bezeichnet Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Ein Befehl S3000 wird verwendet, um eine Beschleunigung oder Abbremsung zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Spindel auf 3000 U/min zu beginnen. Außerdem ist GE96 ein Befehl zur Vollendung der Indexierung der Spindel.
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In 4B bezeichnet demgegenüber das Zeichen L eine Echtzeitadresse eines Referenzwerts (ms), der in Tabellendaten für die Ausführung eines Befehls beschrieben ist. Von den Befehlen X10,0, X45,0 und X50,0 wird angenommen, Adressen auszuweisen, die wiederum Maschinenkoordinatenwerte (mm) angeben, die in Tabellendaten beschrieben sind, zu denen sich die Achse X bei dem Referenzwert befindet. Die Daten gemäß 4B geben an, dass die Achse bei einem Koordinatenwert 45,0 zwischen den Referenzwerten L1000 und L2000 positioniert ist und ein Schneidvorgang bei einer Position entsprechend einem Koordinatenwert 50,0 zwischen den Referenzwerten L2000 und L3000 durchgeführt wird.
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Nun sei angenommen, dass die Tabellendaten, die in 4A und 4B gezeigt sind (die Tabellendaten <S4> für die Spindel S gemäß 4A und die Tabellendaten <X4> für die Achse X gemäß 4B) gemeinsam in verschiedenen Maschinenwerkzeugen verwendet werden. Von zwei Werkzeugmaschinen A und B wird angenommen, dass sie sich in der Spindelindexierungszeit unterscheiden. Im Einzelnen sei angenommen, dass die Spindelindexierungszeiten der Werkzeugmaschinen A und B 1000 ms bzw. 1500 ms betragen.
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5A und 5B zeigen den Zustand der Betriebe auf der Grundlage der vorstehen beschriebenen Annahmen. 5A(a) zeigt den Betrieb der Spindel S der Werkzeugmaschine A, 5A(b) zeigt den Betrieb der Achse X der Werkzeugmaschine A, 5B(c) zeigt den Betrieb der Spindel S der Werkzeugmaschine B und 5B(d) zeigt den Betrieb der Achse X der Werkzeugmaschine B.
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Wie in 5A(a) gezeigt, beträgt die Spindelindexierungszeit der Werkzeugmaschine A 1000 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 abzubremsen, ist deshalb die Indexierung bei dem Referenzwert L2000 vollendet. Dann beginnt die Achse X einen Schneidvorgang bei dem Referenzwert L2000, wie in 5A(b) gezeigt, so dass die Spindelindexierung gerade rechtzeitig vollendet wird.
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Demgegenüber beträgt die Spindelindexierungszeit der Werkezugmaschine B 1500 ms. Wenn die Spindel beginnt, sich bei dem Referenzwert L1000 abzubremsen, ist deshalb die Spindelindexierung unweigerlich bei einem Referenzwert L2500 vollendet. In Anbetracht der Zeit zum Indexieren der Spindel der Werkzeugmaschine B wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Abbremsungs-Beginn-Zeitpunkt von dem Referenzwert L1000 auf den Referenzwert L500 geändert. Daraufhin wird die Positionierung der Achse X bei dem Referenzwert L2000 vollendet, wie in 5B(d) gezeigt, so dass die Spindelindexierung gerade rechtzeitig vollendet wird. Somit kann eine unnötige Wartezeit verringert werden, um eine optimale Steuerung unter Verwendung derselben Tabellendaten sowohl für die Werkzeugmaschine A als auch die Werkzeugmaschine B zu erreichen.
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Im folgendem wird eine sequenzielle Beschreibung von Schritten des Ablaufdiagramms gemäß 6B gemäß dem Ausführungsbeispiel zum Betrieb auf der Grundlage der Tabellendaten angegeben.
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(Schritt SB1) Es wird bestimmt, ob irgendein Befehl in den Tabellendaten vorliegt oder nicht. Liegt ein Befehl vor (JA), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SB2 über. Wenn dem nicht so ist (NEIN), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SB9 über.
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(Schritt SB2) Der Befehl wird gelesen.
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(Schritt SB3) Es wird bestimmt, ob irgendein Steuerbefehl erteilt wird oder nicht. Wird ein Steuerbefehl erteilt (JA), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SB4 über. Wenn dem nicht so ist (NEIN), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SB8 über.
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(Schritt SB4) Der Steuerbefehl wird entnommen.
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(Schritt SB5) Die Zeit, die für den in Schritt SB4 entnommenen Steuerbefehl erforderlich ist, wird für jede Werkzeugmaschine berechnet.
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(Schritt SB6) Der Referenzwert für den Beginn des Betriebs wird auf der Grundlage der erforderlichen Zeit für den Steuerbefehl bestimmt, die in Schritt S65 berechnet ist.
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(Schritt SB7) Der Betriebssteuerbefehl wird in den Betriebs-Beginn-Befehl auf der Grundlage des Beginn-Referenzwerts geändert, der in Schritt SB6 bestimmt ist.
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(Schritt SB8) Die Erreichung des Referenzwerts wird bestimmt, wenn der Befehl ausgeführt wird, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt SB1 zurückkehrt.
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(Schritt SB9) Das Vorhandensein irgendeines Befehls in dem Prozess wird bestimmt. Wenn ein Befehl in dem Prozess vorliegt (JA), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SB10 über. Wenn dem nicht so ist (NEIN), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SB11 über.
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(Schritt SB10) Die Erreichung des Referenzwerts wird bestimmt, wenn der Befehl ausgeführt wird, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt SB9 zurückkehrt.
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(Schritt SB11) Eine Betriebs-Anhalte-Verarbeitung wird durchgeführt.
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Nachfolgend wird eine sequenzielle Beschreibung von Schritten gemäß dem Ablaufdiagramm gemäß 7 für das Ausführungsbeispiel angegeben, in dem eine Identifizierung des Steuerbefehls, eine Berechnung der Betriebszeit, eine Umwandlung des Steuerbefehls usw. bei der Umwandlung von Tabellendaten in ausführbare Daten, wie Binärdaten, durchgeführt werden.
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(Schritt SC1) Es wird bestimmt, ob irgendein Befehl in den Tabellendaten vorliegt oder nicht. Wenn ein Befehl vorliegt (JA), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SC2 über. Wenn dem nicht so ist (NEIN), dann endet die Umwandlung der Tabellendaten.
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(Schritt SC2) Der Befehl wird gelesen.
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(Schritt SC3) Es wird bestimmt, ob irgendein Steuerbefehl erteilt wird oder nicht. Wird ein Steuerbefehl erteilt (JA), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SC4 über. Wenn dem nicht so ist (NEIN), dann geht die Verarbeitung zu Schritt SC8 über.
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(Schritt SC4) Der Steuerbefehl wird entnommen.
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(Schritt SC5) Die Zeit, die für den in Schritt SC4 entnommenen Steuerbefehl erforderlich ist, wird für jede Werkzeugmaschine berechnet.
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(Schritt SC6) Der Referenzwert für den Beginn des Betriebs wird auf der Grundlage der erforderlichen Zeit für den Steuerbefehl bestimmt, die in Schritt SC5 berechnet ist.
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(Schritt SC7) Der Betriebssteuerbefehl wird in den Betriebs-Beginn-Befehl auf der Grundlage des Beginn-Referenzwerts geändert, der in Schritt SC6 bestimmt ist.
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(Schritt SC8) Die Tabellendaten werden in ausführbare Daten umgewandelt, wie Binärdaten, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt SC1 zurückkehrt.
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In dem vorstehend beschriebenen Beispiel unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 7 werden die Identifizierung des Steuerbefehls, die Berechnung der Betriebszeit, die Umwandlung des Steuerbefehls usw. durchgeführt, wenn die Tabellendaten in die ausführbaren Daten, wie Binärdaten, umgewandelt werden. Alternativ kann jedoch eine Steuerung derart durchgeführt werden, dass der Betriebs-Beginn-Befehl, der durch die Erstellungseinheit erstellt ist, in die ausführbaren Daten, wie Binärdaten, eingefügt wird, die durch die Umwandlung erlangt sind.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Zeit als der Referenzwert verwendet, der in den Tabellendaten definiert ist, und werden die Drehgeschwindigkeit der Spindel, die Positionierung der X-Achse und der Schneidvorgang angewiesen. Alternativ kann jedoch die Position der Achse oder der Spindel, die zu steuern ist, anstelle der Zeit als der Referenzwert verwendet werden. Des Weiteren kann eine andere maschinelle Bearbeitung anstelle der Positionierung der X-Achse oder des Schneidvorgangs angewiesen werden. Des Weiteren kann alternativ der Betrieb der Spindel oder einer Y- oder Z-Achse, nicht der X-Achse, angewiesen werden, oder es kann eine Hilfsfunktion angewiesen werden, wie ein M-Code.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben wurde, wird des Weiteren der Befehl, der als der Steuerbefehl für den Sollzustand entnommen ist, durch die Tabellendaten spezifiziert, die in dem Speicher oder dergleichen gespeichert sind. Die Spezifizierung durch die Tabellendaten kann jedoch durch eine Parametereinstellung oder eine Signaleingabe ersetzt werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird des Weiteren die Zeit zum Beginnen des Betriebs auf der Grundlage der Leistungsfähigkeit von jeder Werkzeugmaschine oder dergleichen eingestellt. Der Faktor, der die Einstellung des Betriebs-Beginn-Zeitpunkts beeinflusst, ist jedoch nicht auf die Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine beschränkt. Alternativ kann deshalb der Betriebs-Beginn-Zeitpunkt auf der Grundlage einiger anderer Faktoren eingestellt werden, wie einer weiteren Einstellung der Differenz von dem Referenzwert, die durch eine Override-Einstellung oder dergleichen verursacht wird.
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Bei dem Beginn des Betriebs kann des Weiteren eine zusätzliche Bedingung verwendet werden, so dass ein Steuermodus derart einzustellen ist, um den Beginn des Betriebs zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 59-177604 [0003]
- JP 2003-303005 [0003]
