DE102015009219B9

DE102015009219B9 - Numerische Steuervorrichtung, die eine Beschleunigung und eine Abbremsung auf der Grundlage einer Anhaltedistanz steuert

Info

Publication number: DE102015009219B9
Application number: DE102015009219.7A
Authority: DE
Inventors: Takahiro UESUGI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2035-07-16
Also published as: US9606528B2; CN105302066B; JP2016024661A; JP6440984B2; US20160026175A1; DE102015009219A1; CN105302066A; DE102015009219B4

Abstract

Numerische Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Beschleunigung und einer Abbremsung auf der Grundlage einer Anhaltedistanz, die konfiguriert ist, um eine Werkzeugmaschine mit einer Vielzahl von Antriebsachsen und einer Sonde, die auf zumindest einer der Antriebsachsen vorgesehen ist, auf der Grundlage eines maschinellen Bearbeitungsprogramms zu steuern und ein Werkstück zu vermessen, indem die Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, und das Werkstück relativ zueinander bewegt werden, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst:eine Befehlsanalyseeinheit (110), die konfiguriert ist, um Befehlsdaten auszugeben, die einen Betrieb der Antriebsachse auf der Grundlage des maschinellen Bearbeitungsprogramms spezifizieren;eine Interpolationseinheit (120), die konfiguriert ist, um auf der Grundlage der Befehlsdaten, die durch die Befehlsanalyseeinheit ausgegeben sind, einen Interpolationsvorgang zum Berechnen von Interpolationsdaten auszuführen, die Positionen der Antriebsachse auf einem Betriebsweg in jeder Interpolationsspanne ausdrücken;eine Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit (130), die konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne auf der Grundlage der Befehlsdaten, die durch die Befehlsanalyseeinheit ausgegeben sind, und der Interpolationsdaten, die durch die Interpolationseinheit berechnet sind, zu berechnen; undeine Anhaltedistanzberechnungseinheit (140), die konfiguriert ist, um eine Anhaltebeschleunigung der Antriebsachse auf der Grundlage einer momentanen Geschwindigkeit und einer Beschleunigung der Antriebsachse zu berechnen, undwobei die Anhaltedistanzberechnungseinheit konfiguriert ist, um:- eine Distanz (LA), um die sich die mit der Sonde versehene Achse von der momentanen Geschwindigkeit in einen Anhaltezustand in dem Fall bewegt, in dem die Antriebsachse mit einer maximalen Beschleunigung angehalten wird, bei der der Werkzeugmaschine kein Stoß widerfährt, mit einer Anhaltedistanz (LS), bei der die Sonde nicht beschädigt wird, zu vergleichen, wobei die Anhaltedistanz vorab in der numerischen Steuervorrichtung eingestellt ist, und- die maximale Beschleunigung, bei der die Werkzeugmaschine kein Stoß widerfährt, als eine Beschleunigung (A1) zu berechnen, um die mit der Sonde versehene Antriebsachse in dem Fall anzuhalten, in dem die Distanz kleiner oder gleich der Anhaltedistanz ist, und um eine Beschleunigung (AS), bei der die Anhaltedistanz möglich ist, als die Beschleunigung zu berechnen, um die Antriebsachse in dem Fall anzuhalten, in dem die Distanz größer als die Anhaltedistanz ist;wobei die Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne auf der Grundlage der Beschleunigung zum Anhalten der Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, zu berechnen, die wiederum durch die Anhaltedistanzberechnungseinheit berechnet ist;wobei die Interpolationseinheit konfiguriert ist, um Daten, die die Antriebsachse steuern, auf der Grundlage der Interpolationsdaten und der Geschwindigkeit der Antriebsache auszugeben, die durch die Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit berechnet sind; undwobei die maximale Beschleunigung, bei der der Werkzeugmaschine kein Stoß wiederfährt, ein Wert ist, der kleiner als eine maximal zulässige Beschleunigung der Werkzeugmaschine ist, wobei die maximal zulässige Beschleunigung vorab in der numerischen Steuervorrichtung eingestellt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft numerische Steuervorrichtungen, und betrifft insbesondere eine numerische Steuervorrichtung, die in der Lage ist, eine Beschleunigung und eine Abbremsung entlang jeder Achse zu steuern, um die Beschädigung von Berührsonden zu vermeiden und den Stoß zu verringern, der einer Werkzeugmaschine widerfährt.
In Werkzeugmaschinen ist das Messen der Form eines Messobjekts, wie eines Werkstücks, für eine hochgenaue maschinelle Bearbeitung extrem wichtig. Eine Technik, die die Form eines Messobjekts misst, indem eine Spitze einer Berührsonde in Kontakt mit einer Oberfläche des Messobjekts verbracht wird, ist als eine solche Technik zum Messen der Form eines Messobjekts bekannt.
In einem Messverfahren gemäß dieser herkömmlichen Technik wird die Berührsonde in einem mobilen Zustand durch eine Antriebsachse getragen. Hierbei wird die Form des Messobjekts auf der Grundlage der Positionen der Antriebsachse gemessen, bei denen die Spitze der Berührsonde das Messobjekt kontaktiert.
Zwischenzeitlich wurde eine Technik für eine Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine offenbart, in der die Tangentialgeschwindigkeit eines Werkzeugs gemäß einer zulässigen Maximalbeschleunigung gesteuert wird, die für jede Achse gesetzt ist, um eine Beschleunigungs- und Abbremsungssteuerung zu erreichen, die die Beschleunigungsleistung von jeder Antriebsachse in einer Werkzeugmaschine in vollem Maße ausnutzt (vgl. z. B. die JP H11 - 338 530 A bzw. ihr Patentfamilienmitglied DE 699 10 119 T2 ).
Wenn die Form eines Messobjekts unter Verwendung von Berührsonden gemessen wird, dann wird bei Kontaktierung der Berührsonden mit dem Messobjekt ein Signal erzeugt und werden die Berührsonden durch eine numerische Steuervorrichtung angehalten, die das Signal zum Ausführen der Anhaltesteuerung auf der Antriebsachse empfängt, die wiederum die Berührsonden in einem mobilen Zustand trägt. Hierin besteht ein Problem dahingehend, dass die Berührsonden beschädigt werden werden, falls die Berührsonden nicht innerhalb einer vorbestimmten Distanz nach Kontaktierung des Messobjekts angehalten werden.
Selbst wenn jedoch die in der JP H11 - 338 530 A offenbarte Technik als ein Beispiel verwendet wird, um die Achsbewegung bei der zulässigen Maximalbeschleunigung zu steuern, liegen Situationen vor, in denen die Berührsonden nicht innerhalb der vorbestimmten Distanz nach Erteilung eines Anhaltebefehls angehalten werden können, was zu einer Beschädigung der Berührsonden führt. Während ein Verfahren, das die zulässige Maximalbeschleunigung auf einen hohen Wert setzt, als ein Weg zur Vermeidung solcher Situationen fassbar ist, führt die Verwendung derartiger Einstellungsverfahren dahin, dass die Antriebsachse immer mit einer Beschleunigung anhält, die sich so nahe wie möglich der zulässigen Maximalbeschleunigung befindet. Obwohl dieses Verfahren die Anhaltedistanz verkürzt und eine Beschädigung der Berührsonden vermeidet, erhöht dieses Verfahren ebenso den Stoß, der einer Werkzeugmaschine beim Anhalten widerfährt, was zu einem Problem dahingehend führt, dass die Werkzeugmaschine stark belastet wird.
Die Druckschrift DE 195 35 869 A1 offenbart eine NC-Werkzeugmaschine, die eine Anzahl von Achsen aufweist, die gemäß einem Programm gesteuert werden, um eine bestimmte Bewegungsbahn zu erzeugen. Das System verfügt über eine Interpolationsschaltung, die eine Reihe von koordinierten Positionsbefehlen erzeugt, um sicherzustellen, dass die gewünschte Bahn erreicht wird. Die Geschwindigkeiten werden Die Geschwindigkeiten werden durch eine kontrollierte Bremswirkung geregelt, um korrekte Werte an verschiedenen Koordinatenpunkten auf der Bewegungskurve zu gewährleisten. Diese Maßnahme wird durch integrierte Filter sichergestellt, die mit den Ausgängen der Interpolationsschaltung gekoppelt sind, um die Eingänge zu den Positions-Servoachsen zu modifizieren.
Die Druckschrift EP 0 583 487 A1 offenbart eine Technik, bei der nach Auslösen einer Notbremsung bei einer numerisch gesteuerten Maschine die von einem Interpolator berechnete Bahn weiterhin abgefahren wird, wobei auf dieser Bahn im Interpolationstakt abgebremst wird. Zur Bestimmung von Bremsinterpolationspunkten wird für jede Achse ein Faktor bestimmt, der die Bedingung erfüllt, dass mindestens eine Achse maximal und die verbleibenden Achsen langsamer verzögert werden.
Die Druckschrift US 6 166 504 A offenbart einen Roboter, der einen Arm innerhalb einer Begrenzungsposition eines vorbestimmten Arbeitsbereiches anhält, wenn der Arm dabei ist, den vorbestimmten Arbeitsbereich zu überschreiten. Die CPU der Steuerung berechnet eine Position und eine Geschwindigkeit eines Arms zu einer nächsten Abtastzeit, wenn eine aktuelle Abtastzeit kommt. Die CPU berechnet einen Betriebsbetrag, der eine Strecke ist, die zu bewegen ist, bis der Arm anhält, wenn der Arm mit einer vorgegebenen Verzögerung abgebremst würde, und eine Position des Arms, wenn der Arm um den Betriebsbetrag nach der Position zur nächsten Abtastzeit arbeiten würde. Wenn eine Anhalteposition als Ergebnis der Abbremsung eine vorgegebene Begrenzungsposition überschreitet, stoppt die CPU den Arm mit der vorgegebenen Abbremsung. Auf diese Weise erhält die CPU jedes Mal die Betriebsgeschwindigkeit des Arms und ändert eine Position zum Starten der Verzögerung basierend auf der Betriebsgeschwindigkeit, der Arm um die Begrenzungsposition des Arbeitsbereichs herum gestoppt werden kann, ohne dass ein Fehler auftritt.
Die Druckschrift „Werkzeugmaschinen 4 - Automatisierung von Maschinen und Anlagen“, Manfred Weck et.al., 6. Auflage, Springer-Verlag, 2006, Seiten 287 bis 305, offenbart eine numerische Steuervorrichtung, die einen Interpreter und eine Interpolation mit Interpolationstakt/Geschwindigkeitsführung umfasst. Ferner sind Funktionen zur satzorientierten Geschwindigkeitsführung und eine Bremseinsatzpunkterkennung, hinterlegt wobei der Endpunkt der Abbremsung exakt und überschwingungsfrei erreicht werden muss. Der zur Verfügung stehende Restweg wird innerhalb des aktuellen Interpolationstaktes überprüft, wobei die Berechnungen unter Beachtung der maximal möglichen Beschleunigung durchgeführt werden. Die maximal mögliche Beschleunigung ergibt sich aus dem Maximalwert der schwächsten Achse.
Die Druckschrift US 2011 / 0 276 303 A1 offenbart ein Verfahren zur Berechnung eines optimalen Abstands für Oberflächenpositionsmessungen, die von einer Koordinatenpositionierungsvorrichtung mit einem Messtaster erfasst werden sollen. Die Koordinaten-Positioniervorrichtung kann eine Werkzeugmaschine umfassen und der Messtaster kann einen schaltenden Messtaster mit einem auslenkbaren Taststift umfassen. Das Verfahren beinhaltet den Schritt der Berechnung eines optimalen Abstands unter Verwendung mindestens einer gemessenen Beschleunigungskennlinie der Koordinaten-Positioniervorrichtung. Auf diese Weise können die Messzykluszeiten optimiert werden.
Die Druckschrift DE 10 2011 122 202 A1 offenbart eine Werkzeugmaschine mit einer Bewegungseinrichtung mit translatorischer Bewegung eines längenveränderlichen Auslegers, der eine hierzu redundant wirksame Zusatzachseneinheit trägt, wobei der Ausleger aus einer Mehrzahl in einer Richtung zueinander verschiebbarer Elemente besteht, so dass dessen erstes Element als eine der Basisachsen bewegbar ist und an dem jeweils letzten Element des Auslegers, die Zusatzachseneinheit in Richtung der Verschiebbarkeit der Elemente untereinander, translatorisch bewegbar ist.
Kurzfassung der Erfindung
Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer numerischen Steuervorrichtung, die in der Lage ist, eine Beschleunigung und eine Abbremsung entlang jeder Achse zu steuern, um die Beschädigung von Berührsonden zu vermeiden und den Stoß zu verringern, der einer Werkzeugmaschine widerfährt.
Gemäß der Offenbarung wird eine numerische Steuervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Eine Entwicklung ist in dem abhängigen Anspruch gezeigt.
Durch die Konfiguration der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschrieben ist, wird die Beschleunigung und die Abbremsung einer Antriebsachse gesteuert, die mit Berührsonden versehen ist, um innerhalb einer spezifizierten Distanz unter Verwendung eines Steuervorgangs zum Steuern der Beschleunigung und Abbremsung anzuhalten, um innerhalb einer spezifizierten Distanz nach einem Anhaltebefehl anzuhalten, und eines Steuervorgangs zum Steuern der Beschleunigung und der Abbremsung und zum Beschränken einer Geschwindigkeit, um eine Geschwindigkeit nicht zu überschreiten, bei der das Anhalten innerhalb der spezifizierten Distanz in dem Fall des Anhaltens mit einer Maximalbeschleunigung möglich ist. Dies stellt sicher, dass die Antriebsachse bei der notwendigen Beschleunigung anhält, und es ist somit möglich, eine numerische Steuervorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine Beschädigung der Berührsonden zu vermeiden, und die in der Lage ist, einen Stoß zu verringern, der der Werkzeugmaschine widerfährt.
Figurenliste
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen noch klarer herausgearbeitet werden. Es zeigen:

1 eine Blockdarstellung, die Primärkomponenten einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine Funktionsblockdarstellung, die die numerische Steuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
3 ein Ablaufdiagramm, das einen Anhaltedistanzberechnungsvorgang gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
4 ein Ablaufdiagramm, das einen Beschleunigungs- und Abbremsungssteuervorgang gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Blockdarstellung, die wiederum Primärkomponenten einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Ein Prozessor (CPU) 11 einer numerischen Steuervorrichtung 10 ist ein Prozessor, der die numerische Steuervorrichtung 10 insgesamt steuert. Der Prozessor 11 lädt ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus 20 und steuert die numerische Steuervorrichtung 10 insgesamt gemäß dem Systemprogramm. Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene Arten von Daten, die durch einen Bediener über eine LCD/MDI-Einheit 70 eingegeben werden, usw. werden zeitweilig in einem RAM 13 gespeichert.
Ein SRAM 14, der mit einer (nicht gezeigten) Batterie gepuffert ist, fungiert als ein nicht flüchtiger Speicher, der einen Speicherzustand selbst im stromlosen Zustand der numerischen Steuervorrichtung 10 beibehält. Ein Programm, um die numerische Steuervorrichtung zu veranlassen, einen Beschleunigungs- und Abbremsungssteuervorgang auszuführen, ein maschinelles Bearbeitungsprogramm, das über eine Schnittstelle 15 geladen ist, ein maschinelles Bearbeitungsprogramm, das über die LCD/MDI-Einheit 70 eingegeben ist, usw. werden in dem SRAM 14 gespeichert. Verschiedene Arten von Systemprogrammen zum Ausführen von Vorgängen für einen Editiermodus, der zum Erstellen und Editieren von maschinellen Bearbeitungsprogrammen erforderlich ist, von Prozessen für einen automatischen Betrieb usw. sind vorab in den ROM 12 geschrieben worden.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle für eine externe Vorrichtung, die mit der numerischen Steuervorrichtung 10 verbunden werden kann, und es ist eine externe Vorrichtung 71, wie eine externe Speichervorrichtung, mit dieser verbunden. Maschinelle Bearbeitungsprogramme und dergleichen werden aus der externen Speichervorrichtung geladen. Eine programmierbare Maschinensteuereinrichtung (PMC) 16 steuert Hilfsvorrichtungen oder dergleichen, die bei der Werkzeugmaschinenseite vorgesehen sind, unter Verwendung von Sequenzprogrammen, die in der numerischen Steuervorrichtung 10 installiert sind.
Es werden mit anderen Worten Signale, die durch die Hilfsvorrichtungen erforderlich sind, durch diese Sequenzprogramme umgewandelt und zu den Hilfsvorrichtungen aus einer E/A-Einheit 17 gemäß einer M-Funktion, einer S-Funktion und einer T-Funktion ausgegeben, die durch ein maschinelles Bearbeitungsprogramm angewiesen werden. Hilfsvorrichtungen, wie verschiedene Arten von Stellgliedern und dergleichen, werden in Antwort auf diese Ausgabesignale betrieben. Des Weiteren werden Signale von verschiedenen Arten von Schaltern und dergleichen in einem Konsolenpaneel empfangen, das in einem Hauptkörper der Werkzeugmaschine vorgesehen ist, werden nach Bedarf verarbeitet und zu dem Prozessor 11 weiter gereicht.
Momentane Positionen der jeweiligen Achsen der Werkzeugmaschine, Alarme, Parameter und Bildsignale, wie Bilddaten, werden zu der LCD/MDI-Einheit 70 gesendet und in einer Anzeige derer angezeigt. Die LCD/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung, die eine Anzeige, eine Tastatur usw. umfasst. Außerdem empfängt eine Schnittstelle 18 Daten von der Tastatur der LCD/MDI-Einheit und gibt die Daten zu dem Prozessor 11 aus.
Servosteuerschaltungen 30 bis 32 jeweils für die X-, Y- und Z-Achse der Werkzeugmaschine empfangen Befehle von dem Prozessor 11 zur Bewegung entlang jeder der Achsen, und es werden die Befehle für die jeweiligen Achsen zu jeweiligen Servoverstärkern 40 bis 42 ausgegeben. Die Servoverstärker 40 bis 42 empfangen diese Befehle und treiben Servomotoren 50 bis 52 für die jeweiligen Achsen der Werkzeugmaschine. Die Servomotoren 50 bis 52 für die jeweiligen Achsen weisen jeweils einen eingebauten Impulsmessgeber für eine Positionserfassung auf, so dass ein Positionssignal von dem Impulsmessgeber als eine Impulskette rückgekoppelt wird.
Eine Schnittstelle 19 ist mit einer Messvorrichtung 60 verbunden, wie eine Berührsonde, empfängt Erfassungssignale und dergleichen, die aus der Messvorrichtung 60 ausgegeben sind, und reicht die Signale und dergleichen zu dem Prozessor 11 durch.
2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung, die wiederum die numerische Steuervorrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die numerische Steuervorrichtung 10 umfasst ein Befehlsanalysemodul 110, ein Interpolationsmodul 120, ein Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 und ein Anhaltedistanzberechnungsmodul 140.
Verglichen mit herkömmlichen Technologien weist die numerische Steuervorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Merkmal auf, dass sie das Anhaltedistanzberechnungsmodul 140 umfasst, das eine Anhaltedistanz ermittelt.
Das Befehlsanalysemodul 110 analysiert Programmbefehle eines maschinellen Bearbeitungsprogramms, das aus dem SRAM 14 oder dergleichen geladen ist, Anhaltebefehle, die aus dem Systemprogramm ausgegeben sind, usw. und wandelt die Befehle in Daten um, die durch das Interpolationsmodul 120 und das Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 verwendet werden. Das Interpolationsmodul 120 erzeugt Interpolationsdaten, indem Punkte auf einem Befehlsweg bei einer Interpolationsspanne auf der Grundlage der Daten interpoliert werden, die durch das Befehlsanalysemodul 110 ausgegeben sind, und steuert die jeweiligen Servoachsen auf der Grundlage jener Daten und von Daten, die aus dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 ausgegeben sind.
Das Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 führt einen Beschleunigungs- und Abbremsungssteuervorgang aus und berechnet eine Geschwindigkeit von jeder Antriebsachse für jede Interpolationsspanne auf der Grundlage der Daten, die durch das Befehlsanalysemodul 110 ausgegeben sind, der Interpolationsdaten, die durch das Interpolationsmodul 120 ausgegeben sind, und eines Befehls, der als ein Ergebnis eines Anhaltedistanzberechnungsvorgangs ausgegeben wird, der wiederum durch das (nachstehend beschriebene) Anhaltedistanzberechnungsmodul 140 durchgeführt wird. Die Geschwindigkeit von jeder Antriebsachse, die es zu steuern gilt, wird auf der Grundlage einer Sollgeschwindigkeit, die in den durch das Befehlsanalysemodul 110 analysierten Daten umfasst ist, von Konfigurationswerten, wie einer Position und einer Beschleunigung, und einer Abbremsungszeitkonstanten in jeder Interpolationsspanne für jede Achse berechnet, die in den Interpolationsdaten umfasst sind, die wiederum durch das Interpolationsmodul 120 ausgegeben sind, und so fort.
Das Anhaltedistanzberechnungsmodul 140 berechnet eine Anhaltedistanz für eine Antriebsachse, die eine Sonde in einem mobilen Zustand trägt, auf der Grundlage der Geschwindigkeit von jeder Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne, die aus dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 erlangt sind, und eines Beschleunigungswerts, der aus der Geschwindigkeit von jeder Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne berechnet ist, und gibt eine Anhaltebeschleunigung, die auf der Grundlage der berechneten Anhaltedistanz bestimmt ist, zu dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 aus.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Position, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung usw. in jeder Interpolationsspanne Informationsabschnitte sind, die durch herkömmliche Steuervorrichtungen erlangt werden, die Werkzeugmaschinen steuern. Somit werden Verfahren zum Berechnen jener Informationen usw. hier nicht ausführlich beschrieben werden.
Als nächstes wird ein Überblick des Anhaltedistanzberechnungsvorgangs, der durch das Anhaltedistanzberechnungsmodul 140 ausgeführt wird, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
Der Anhaltedistanzberechnungsvorgang gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird während der Anhaltesteuerung zum Anhalten einer Antriebsachse ausgeführt, die Berührsonden in einem mobilen Zustand trägt, nachdem die Berührsonden ein Messobjekt kontaktiert haben, wenn die Form des Messobjekts unter Verwendung der Berührsonden vermessen wird; der Anhaltedistanzberechnungsvorgang berechnet auf der Grundlage der momentanen Geschwindigkeit und Beschleunigung der Antriebsachse eine geeignete Anhaltedistanz, die in der Lage ist, eine Beschädigung der Werkzeugmaschine, der Berührsonden usw. zu vermeiden, durch den nachstehend beschriebenen Vorgang.
Zuerst wird eine maximale Beschleunigung A1 spezifiziert, bei der der Werkzeugmaschine kein Stoß widerfahren wird. Die Maximalbeschleunigung A1 kann vorab als ein Konfigurationsparameter oder dergleichen der numerischen Steuervorrichtung 10 gesetzt werden, der in dem SRAM 14 oder dergleichen gespeichert ist.
Als nächstes wird eine Anhaltedistanz LA, wenn die Berührsonden das Messobjekt bei einer Geschwindigkeit V kontaktieren und mit der Beschleunigung A1 anhalten, durch die nachfolgende Gleichung 1 berechnet $L A = \frac{V^{2}}{2 \times A 1}$
Des Weiteren wird bestimmt, ob Gleichung 2 wahr ist oder nicht, wobei LS als eine Anhaltedistanz fungiert, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden. Es sei darauf hingewiesen das die Anhaltedistanz LS, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden, vorab als ein Konfigurationsparameter oder dergleichen der numerischen Steuervorrichtung 10 gesetzt werden kann, der in dem SRAM 14 oder dergleichen gespeichert ist. $L A \leq L S .$
Dann wird in dem Fall, in dem die Anhaltedistanz LA, wenn die Berührsonden mit der Beschleunigung A1 angehalten werden, und die Anhaltedistanz LS, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden, die Gleichung 2 erfüllen, ein Befehl zum Anhalten mit der Beschleunigung A1 zu dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 ausgegeben. Demgegenüber wird in dem Fall, in dem Gleichung 2 nicht erfüllt ist, eine Beschleunigung AS zum Anhalten mit der Anhaltedistanz LS durch die Gleichung 3 berechnet, und wird ein Befehl zum Anhalten mit der Beschleunigung AS zu dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 ausgegeben. $A S = \frac{V^{2}}{2 \times L S}$
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Anhaltedistanzberechnungsvorgang zeigt, der durch das Anhaltedistanzberechnungsmodul 140 durchgeführt wird.
[S301] Die Anhaltedistanz LA zum Anhalten mit der Beschleunigung A1 wird auf der Grundlage der Maximalbeschleunigung A1, bei der der Werkzeugmaschine kein Stoß widerfährt, und der Geschwindigkeit V der Berührsonden berechnet.
[S302] Die Anhaltedistanz LA zum Anhalten mit der Beschleunigung A1, die in Schritt S301 berechnet ist, wird mit der Anhaltedistanz LS verglichen, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden. Der Vorgang geht zu Schritt S303 in dem Fall über, in dem die Anhaltedistanz LA zum Anhalten mit der Beschleunigung A1 kleiner oder gleich der Anhaltedistanz LS ist, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden; demgegenüber geht der Vorgang zu Schritt S304 in dem Fall über, in dem die Anhaltedistanz LA zum Anhalten mit der Beschleunigung A1 größer als die Anhaltedistanz LS ist, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden.
[S303] Es wird ein Befehl zum Anhalten mit der Beschleunigung A1 zu dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 ausgegeben.
[S304] Die Beschleunigung AS zum Anhalten mit der Anhaltedistanz LS wird berechnet.
[S305] Es wird ein Befehl zum Anhalten der Beschleunigung AS zu dem Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 ausgegeben.
Die vorstehende Beschreibung beschrieb, als den Anhaltedistanzberechnungsvorgang, der durch das Anhaltedistanzberechnungsmodul 140 ausgeführt ist, ein Beispiel der Berechnung einer geeigneten Anhaltedistanz, die in der Lage ist, einen Schaden an der Werkzeugmaschine, den Berührsonden usw. zu vermeiden, während der Anhaltsteuerung, die ausgeführt wird, nachdem die Berührsonden in Kontakt mit dem Messobjekt gelangten, wenn die Form des Messobjekts unter Verwendung der Berührsonden vermessen wird. Als ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 jedoch ebenso konfiguriert sein, um einen Befehl zum Steuern der Geschwindigkeit der Antriebsachse auszugeben, die die Berührsonden trägt, so dass wenn die Form des Messobjekts unter Verwendung der Berührsonden vermessen wird, die Berührsonden innerhalb einer Distanz anhalten können, die in dem Fall spezifiziert ist, in dem die Berührsonden abbremsen und schließlich anhalten bei einer maximal zulässigen Beschleunigung, nachdem sie in Kontakt mit dem Messobjekt gelangten.
Als nächstes wird ein Überblick des Beschleunigungs- und Abbremsungssteuervorgangs gegeben werden, der durch das Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
Als erstes wird eine maximal zulässige Beschleunigung A2 definiert, bei der der Maschine ein Stoß widerfährt, die Beschleunigung aber zulässig ist. Die maximal zulässige Beschleunigung A2 kann vorab als ein Konfigurationsparameter oder dergleichen der numerischen Steuervorrichtung 10 gesetzt werden, der in dem SRAM 14 oder dergleichen gespeichert wird.
Als nächstes wird eine zulässige Geschwindigkeit VS, mit der die Berührsonden bei der Anhaltedistanz LS ohne Beschädigung angehalten werden können, in dem Fall, in dem die Berührsonden bei der maximal zulässigen Beschleunigung A2 nach Kontaktierung des Messobjekts angehalten werden, durch die Gleichung 4 berechnet. $V S = \sqrt{2 \times L S \times A 2}$
Des Weiteren wird bestimmt, ob Gleichung 5 wahr ist, wobei V eine Geschwindigkeit darstellt, die durch einen Bewegungsbefehl spezifiziert ist, der durch das Befehlsanalysemodul 110 erlangt ist, das wiederum das maschinelle Bearbeitungsprogramm analysiert. $V \leq V S$
In dem Fall, in dem bestimmt wird, dass die spezifizierte Geschwindigkeit V kleiner oder gleich der zulässigen Geschwindigkeit VS ist, wird eine Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne zum Beschleunigen und Abbremsen auf die Geschwindigkeit V berechnet und zu dem Interpolationsmodul 120 ausgegeben. Demgegenüber wird in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass die spezifizierte Geschwindigkeit größer als die zulässige Geschwindigkeit VS ist, eine Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne zum Beschleunigen und Abbremsen auf die Geschwindigkeit VS berechnet und zu dem Interpolationsmodul 120 ausgegeben.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Beschleunigungs- und Abbremsungssteuervorgang zeigt, der durch das Beschleunigungs- und Abbremsungssteuermodul 130 durchgeführt wird.
[S401] Die zulässige Geschwindigkeit VS, mit der die Berührsonden mit der Anhaltedistanz LS anhalten können, ohne beschädigt zu werden, wird auf der Grundlage der Anhaltedistanz LS, bei der die Berührsonden nicht beschädigt werden, und der maximal zulässigen Beschleunigung A2 berechnet.
[S402] Die Geschwindigkeit V, die durch den Bewegungsbefehl spezifiziert ist, der aus der Analyse des maschinellen Bearbeitungsprogramms erlangt ist, wird mit der zulässigen Geschwindigkeit VS verglichen, die in S401 berechnet ist. Der Vorgang geht zu Schritt S403 in dem Fall über, in dem die Geschwindigkeit V kleiner oder gleich der zulässigen Geschwindigkeit VS ist, und geht zu S404 in dem Fall über, in dem die Geschwindigkeit V größer als die zulässige Geschwindigkeit VS ist.
[S403] Die Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne zum Beschleunigen und Abbremsen auf die Geschwindigkeit V wird berechnet und zu dem Interpolationsmodul 120 ausgegeben.
[S404] Die Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne zum Beschleunigen und Abbremsen auf die Geschwindigkeit VS wird berechnet und zu dem Interpolationsmodul 120 ausgegeben.

Claims

Numerische Steuervorrichtung (10) zum Steuern einer Beschleunigung und einer Abbremsung auf der Grundlage einer Anhaltedistanz, die konfiguriert ist, um eine Werkzeugmaschine mit einer Vielzahl von Antriebsachsen und einer Sonde, die auf zumindest einer der Antriebsachsen vorgesehen ist, auf der Grundlage eines maschinellen Bearbeitungsprogramms zu steuern und ein Werkstück zu vermessen, indem die Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, und das Werkstück relativ zueinander bewegt werden, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Befehlsanalyseeinheit (110), die konfiguriert ist, um Befehlsdaten auszugeben, die einen Betrieb der Antriebsachse auf der Grundlage des maschinellen Bearbeitungsprogramms spezifizieren; eine Interpolationseinheit (120), die konfiguriert ist, um auf der Grundlage der Befehlsdaten, die durch die Befehlsanalyseeinheit ausgegeben sind, einen Interpolationsvorgang zum Berechnen von Interpolationsdaten auszuführen, die Positionen der Antriebsachse auf einem Betriebsweg in jeder Interpolationsspanne ausdrücken; eine Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit (130), die konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne auf der Grundlage der Befehlsdaten, die durch die Befehlsanalyseeinheit ausgegeben sind, und der Interpolationsdaten, die durch die Interpolationseinheit berechnet sind, zu berechnen; und eine Anhaltedistanzberechnungseinheit (140), die konfiguriert ist, um eine Anhaltebeschleunigung der Antriebsachse auf der Grundlage einer momentanen Geschwindigkeit und einer Beschleunigung der Antriebsachse zu berechnen, und wobei die Anhaltedistanzberechnungseinheit konfiguriert ist, um: - eine Distanz (LA), um die sich die mit der Sonde versehene Achse von der momentanen Geschwindigkeit in einen Anhaltezustand in dem Fall bewegt, in dem die Antriebsachse mit einer maximalen Beschleunigung angehalten wird, bei der der Werkzeugmaschine kein Stoß widerfährt, mit einer Anhaltedistanz (LS), bei der die Sonde nicht beschädigt wird, zu vergleichen, wobei die Anhaltedistanz vorab in der numerischen Steuervorrichtung eingestellt ist, und - die maximale Beschleunigung, bei der die Werkzeugmaschine kein Stoß widerfährt, als eine Beschleunigung (A1) zu berechnen, um die mit der Sonde versehene Antriebsachse in dem Fall anzuhalten, in dem die Distanz kleiner oder gleich der Anhaltedistanz ist, und um eine Beschleunigung (AS), bei der die Anhaltedistanz möglich ist, als die Beschleunigung zu berechnen, um die Antriebsachse in dem Fall anzuhalten, in dem die Distanz größer als die Anhaltedistanz ist; wobei die Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Antriebsachse in jeder Interpolationsspanne auf der Grundlage der Beschleunigung zum Anhalten der Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, zu berechnen, die wiederum durch die Anhaltedistanzberechnungseinheit berechnet ist; wobei die Interpolationseinheit konfiguriert ist, um Daten, die die Antriebsachse steuern, auf der Grundlage der Interpolationsdaten und der Geschwindigkeit der Antriebsache auszugeben, die durch die Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit berechnet sind; und wobei die maximale Beschleunigung, bei der der Werkzeugmaschine kein Stoß wiederfährt, ein Wert ist, der kleiner als eine maximal zulässige Beschleunigung der Werkzeugmaschine ist, wobei die maximal zulässige Beschleunigung vorab in der numerischen Steuervorrichtung eingestellt ist.
Numerische Steuervorrichtung, die eine Beschleunigung und eine Abbremsung auf der Grundlage einer Anhaltedistanz steuert, gemäß Anspruch 1, wobei die Beschleunigungs- und Abbremsungssteuereinheit konfiguriert ist, um eine zulässige Geschwindigkeit zu berechnen, wobei die zulässige Geschwindigkeit eine Geschwindigkeit der Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, und eine Geschwindigkeit ist, bei der die Sonde innerhalb einer Distanz angehalten werden kann, bei der die Sonde nicht beschädigt wird, in dem Fall, in dem die Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, bei der maximal zulässigen Beschleunigung der Werkzeugmaschine von der Geschwindigkeit angehalten wird, und eine Geschwindigkeit der Antriebsachse, die mit der Sonde versehen ist, zu berechnen, um in einen Bereich zu fallen, der die zulässige Geschwindigkeit nicht überschreitet.