DE102016004569B4

DE102016004569B4 - Numerische Steuervorrichtung mit Koordinatenwerterfassungsfunktion, die weder ein Skip-Signal noch eine Tastenbetätigung benötigt

Info

Publication number: DE102016004569B4
Application number: DE102016004569.8A
Authority: DE
Inventors: Yuusuke KAWASHIMA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2036-04-16
Also published as: JP6250894B2; US10185301B2; CN106066631B; JP2016206945A; US20160313723A1; DE102016004569A1; CN106066631A

Abstract

Numerische Steuervorrichtung (1), die eine Werkzeugmaschine (2) steuert, um basierend auf einer Position einer durch Handbetrieb gesteuerten bewegbaren Achse einen Koordinatenwert eines zu messenden Objekts zu messen, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst:- eine Koordinatenwerterfassungseinrichtung (100), die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse erfasst,- eine Takteinrichtung (110), die eine ab einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt verstrichene Zeit taktet,- eine Historienspeichereinrichtung (200), die eine Mehrzahl Historieninformationen speichert, die durch Verknüpfen des Koordinatenwerts der bewegbaren Achse und der verstrichenen Zeit gebildet werden, wenn der Koordinatenwert erfasst wird,- eine Historienaufzeichnungseinrichtung (120), die basierend auf dem durch die Koordinatenwerterfassungseinrichtung (100) erfassten Koordinatenwert der bewegbaren Achse und der durch die Takteinrichtung (110) getakteten verstrichenen Zeiteinheit Historieninformationen erzeugt und die erzeugten Historieninformationen in der Historienspeichereinrichtung (200) aufzeichnet,- eine Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130), die basierend auf den in der Historienspeichereinrichtung (200) aufgezeichneten Historieninformationen die Zeit analysiert, zu der Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind, und- eine Koordinatenwerteinstelleinrichtung (140), die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse zu der Zeit einstellt, zu dem die Analyse der Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) durchgeführt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung und im Besonderen eine numerische Steuervorrichtung, die die Notwendigkeit eines Skip-Signals und einer Tastenbetätigung beim Erfassen von Koordinaten eines zu messenden Objekts beseitigen kann.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Wenn ein Werkstück durch Steuern einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird, muss die Position des in einem Bearbeitungsbereich der Werkzeugmaschine platzierten Werkstücks gemessen werden, um ein Werkstückkoordinatensystem des zu bearbeitenden Werkstücks einzustellen. Darüber hinaus müssen die Abmessungen von an der Spindel befestigten Werkzeugen gemessen werden, um einen Werkzeugversatzbetrag einzustellen.
Als herkömmliche Technologie zum Messen eines Koordinatenwerts eines zu messenden Objekts, wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. JP H05 - 066 820 A offenbart, existiert ein bekanntes Verfahren zum Inkontaktbringen eines Berührungssensors (Messfühlers) mit einem Werkstück durch Befestigen des Berührungssensors an einem Achsbewegungsabschnitt einer Vorschubachse einer Werkzeugmaschine und Steuern der Vorschubachse, um diese anzutreiben, und Erfassen eines Koordinatenwerts durch Stoppen (Skip/Überspringen) des Antriebs der Vorschubachse durch ein Skip-Signal, das zu diesem Zeitpunkt eingegeben wird, um basierend auf dem erfassten Koordinatenwert einen Koordinatenwert des zu messenden Objekts zu messen.
Wenn das vorstehend beschriebene ein Skip-Signal verwendende Messverfahren eines Koordinatenwerts angewandt wird, müssen jedoch ein Messfühler zum Ermitteln eines Kontakts und außerdem ein Mechanismus zum Eingeben eines Skip-Signals, wenn der Messfühler einen Kontakt ermittelt, bereitgestellt werden, was zu einem hohen Preis führt und im Hinblick auf die Kosten ein Problem darstellt.
Als weitere herkömmliche Technologie ist, wie in den 9A bis 9C gezeigt, in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. JP 2002 - 116 016 A ein Verfahren zum Verwenden einer Zentrierstange 3 offenbart. Die Zentrierstange 3 umfasst, wie in 9A gezeigt, eine feste Hülse 4 und eine exzentrische Hülse 5 und wird durch Befestigen des Abschnitts der festen Hülse 4 an der Spindel einer Werkzeugmaschine verwendet. Beim Messen der Position eines Werkstücks dreht sich, wie in 9B gezeigt, die Spindel, während eine Mittelachse der exzentrischen Hülse 5 von einer Drehachse der Spindel (Mittelachse der festen Hülse 4) dezentriert ist, und die Zentrierstange 3 wird, wie in 9C gezeigt, durch eine Tastenbetätigung eines Bedienpanels näher an ein Werkstück 6 heran gebracht. Dann wird ein Koordinatenwert der Spindel erfasst, während visuell überprüft wird, ob die Abweichung zwischen der Mittelachse der festen Hülse 4 und der Mittelachse der exzentrischen Hülse 5 durch den Kontakt der exzentrischen Hülse 5 der Zentrierstange 3 mit dem in Kontakt gebrachten Werkstück 6 behoben wurde, und ein Koordinatenwert eines zu messenden Objekts basierend auf dem erfassten Koordinatenwert gemessen.
Wenn das vorstehend beschriebene eine Zentrierstange verwendende Messverfahren eines Koordinatenwerts angewandt wird, muss der Bediener jedoch die Zentrierstange visuell überprüfen, während er ein Bedienpanel bedient, und, nachdem die Dezentrierung behoben wurde, die Tasteneingabe zum Einstellen des Koordinatenwerts durchführen und gleichzeitig einen Bildschirm betrachten, was eine Bewegung der Blickrichtung und Hände zwischen der Zentrierstange, dem Bildschirm, dem Bedienpanel und einer Tastatur erfordert, wodurch das Problem entsteht, dass der Bediener mit zunehmenden Schwierigkeiten belastet wird.
Aus der US 2004/0237675 A1 ist ein Werkzeugauswerter zum Auswerten eines Werkzeugs als Reaktion auf die Bewegung eines Elements des Werkzeugs bekannt. Der Werkzeugauswerter umfasst einen Aktuator, der konfiguriert ist, um eine Kraft auf das Element aufzubringen, eine Steuerung, die betriebsmäßig mit dem Aktuator verbunden ist und die konfiguriert ist, um den Aktuator zu modulieren, und einen ersten Sensor, der konfiguriert ist, um einen Widerstand gegen die Kraft zu erfassen und eine Kraftmessung an die Steuerung zu übertragen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine numerische Steuervorrichtung bereitzustellen, die dazu fähig ist, ohne ein Skip-Signal oder eine Tastenbetätigung durch einen Bediener einen Koordinatenwert zu erfassen.
Ein erster Aspekt der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die basierend auf einer Position einer durch Handbetrieb gesteuerten bewegbaren Achse einen Koordinatenwert eines zu messenden Objekts misst und die umfasst: eine Koordinatenwerterfassungseinrichtung, die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse erfasst, eine Takteinrichtung, die eine ab einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt verstrichene Zeiteinheit taktet, eine Historienspeichereinrichtung, die eine Mehrzahl Historieninformationen speichert, die durch Verknüpfen des Koordinatenwerts der bewegbaren Achse und der verstrichenen Zeiteinheit gebildet werden, wenn der Koordinatenwert erfasst wird, eine Historienaufzeichnungseinrichtung, die basierend auf dem durch die Koordinatenwerterfassungseinrichtung erfassten Koordinatenwert der bewegbaren Achse und der durch die Takteinrichtung getakteten verstrichenen Zeiteinheit Historieninformationen erzeugt und die erzeugten Historieninformationen in der Historienspeichereinrichtung aufzeichnet, eine Bewegungshistorienanalyseeinrichtung, die basierend auf den in der Historienspeichereinrichtung aufgezeichneten Historieninformationen den Zeitpunkt analysiert, zu dem Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind, und eine Koordinatenwerteinstelleinrichtung, die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse zu dem Zeitpunkt einstellt, zu dem die Analyse der Bewegungshistorienanalyseeinrichtung durchgeführt wird.
Die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen Zeitpunkt, zu dem die Bewegung der bewegbaren Achse zum ersten Mal stoppt, als den Zeitpunkt einzustellen, zu dem die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen Zeitpunkt, zu dem die bewegbare Achse zum zweiten Mal stoppt, nachdem sie sich mit einer ersten Geschwindigkeit oder weniger bewegt hat, als den Zeitpunkt einzustellen, zu dem die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, wenn sich die bewegbare Achse über eine erste Strecke oder weiter mit einer zweiten Geschwindigkeit oder mehr bewegt, nachdem sich eine Bewegungsrichtung der bewegbaren Achse geändert hat, einen Zeitpunkt, zu dem sich die Bewegungsrichtung der bewegbaren Achse ändert, als den Zeitpunkt einzustellen, zu dem die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Ein zweiter Aspekt der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die basierend auf einer Position einer durch Griffbetätigung gesteuerten bewegbaren Achse einen Koordinatenwert eines zu messenden Objekts misst und die umfasst: eine Griffinformationserfassungseinrichtung, die Griffinformationen erfasst, welche Informationen über eine Drehrichtung und eine Drehzahl eines Handgriffs enthalten, eine Koordinatenwerterfassungseinrichtung, die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse erfasst, eine Takteinrichtung, die eine ab einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt verstrichene Zeiteinheit taktet, eine Historienspeichereinrichtung, die eine Mehrzahl Historieninformationen speichert, die durch Verknüpfen der Griffinformationen, des Koordinatenwerts der bewegbaren Achse und der verstrichenen Zeiteinheiten gebildet werden, wenn die Griffinformationen und der Koordinatenwert erfasst werden, eine Historienaufzeichnungseinrichtung, die basierend auf dem durch die Koordinatenwerterfassungseinrichtung erfassten Koordinatenwert der bewegbaren Achse und der durch die Takteinrichtung getakteten verstrichenen Zeiteinheit Historieninformationen erzeugt und die die erzeugten Historieninformationen in der Historienspeichereinrichtung aufzeichnet, eine Bewegungshistorienanalyseeinrichtung, die basierend auf den in der Historienspeichereinrichtung aufgezeichneten Historieninformationen den Zeitpunkt analysiert, zu dem Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind, und eine Koordinatenwerteinstelleinrichtung, die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse zu dem Zeitpunkt einstellt, zu dem die Analyse der Bewegungshistorienanalyseeinrichtung durchgeführt wird.
Die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Griffs zum ersten Mal stoppt, als den Zeitpunkt einzustellen, zu dem die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen Zeitpunkt, zu dem der Griff zum zweiten Mal stoppt, nachdem er sich mit einer dritten Drehzahl oder weniger gedreht hat, als den Zeitpunkt einzustellen, zu dem die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, wenn sich der Griff ein drittes Mal oder öfter mit einer vierten Drehzahl oder mehr dreht, nachdem sich eine Drehrichtung des Griffs geändert hat, einen Zeitpunkt, zu dem sich die Drehrichtung des Griffs ändert, als den Zeitpunkt einzustellen, zu dem die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Werkstückkoordinaten unter Verwendung eines Messgeräts, wie etwa einer Zentrierstange, ermittelt werden, ohne einen Mechanismus mit einem kostenintensiven Messfühler bereitzustellen und ohne einen Bediener übermäßig zu belasten.
Figurenliste
Das vorstehende und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anhängigen Zeichnungen hervor. In diesen Zeichnungen zeigt/zeigen:

1A und 1B Diagramme, die eine Koordinatenwerterfassungsfunktion darstellen, mit der eine numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
2 ein Blockdiagramm von Haupteinheiten einer die Koordinatenwerterfassungsfunktion ausführenden numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer durch die numerische Steuervorrichtung gesteuerten Werkzeugmaschine;
3 ein Funktionsblockdiagramm einer die Koordinatenwerterfassungsfunktion ausführenden numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm, das ein erstes Beispiel der Analyse des Positionsanpassungsabschlusszeitpunkts durch die in 3 gezeigte numerische Steuervorrichtung darstellt;
5 ein Diagramm, das ein zweites Beispiel der Analyse des Positionsanpassungsabschlusszeitpunkts durch die in 3 gezeigte numerische Steuervorrichtung darstellt;
6 ein Diagramm, das einen Fall darstellt, in dem der in 5 gezeigte Positionsanpassungsabschlusszeitpunkt unter Verwendung von Griffinformationen analysiert wird;
7 ein Diagramm, das ein drittes Beispiel der Analyse des Positionsanpassungsabschlusszeitpunkts durch die in 3 gezeigte numerische Steuervorrichtung darstellt;
8 ein Diagramm, das einen Fall darstellt, in dem der in 7 gezeigte Positionsanpassungsabschlusszeitpunkt unter Verwendung der Griffinformationen analysiert wird; und
9A bis 9C Diagramme, die eine herkömmliche Technologie eines Messverfahrens von Werkstückkoordinaten darstellen, das eine Zentrierstange verwendet, die aus einer festen Hülse und einer exzentrischen Hülse besteht.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung stellt eine Funktion bereit, die die Bewegung jeder Achse analysiert, die durch einen Bewegungsbetrieb einer bewegbaren Achse eines Bedieners verursacht wird, wenn ein Koordinatenwert unter Verwendung eines Messgeräts, wie etwa einer Zentrierstange oder eines Werkzeugs, gemessen wird, um basierend auf einem Ergebnis der Analyse automatisch einen Koordinatenwert zu erfassen. Die nachstehende Beschreibung umfasst einen Fall, in dem eine Zentrierstange an der Spindel, als Beispiel einer der bewegbaren Achse, befestigt ist.
1A und 1B zeigen ein Beispiel eines Bewegungsbetriebs einer Zentrierstange.
Wie in 1A gezeigt, bringt ein Bediener beim Messen eines Koordinatenwerts unter Verwendung einer Zentrierstange im Allgemeinen zunächst die Spindel, an der die Zentrierstange 3 befestigt ist, näher an eine Position eines vorgegebenen Abstands vom Werkstück 6 heran (Annäherungsphase) und wiederholt den Vorgang des Näherbringens der Spindel an das Werkstück 6, um mit diesem in Kontakt zu kommen, und des Wegbewegens der Spindel bei einer zu weiten Bewegung, dabei verlangsamt er die Verfahrgeschwindigkeit und konzentriert sich auf einen exzentrischen Zustand der Zentrierstange 3 (Positionsanpassungsphase). Dann, nachdem er sich vergewissert hat, dass der exzentrische Zustand behoben wurde, trennt der Bediener die Spindel vom Werkstück 6 (Trennungsphase).
1B ist ein Diagramm, das eine zeitliche Veränderung der Koordinatenposition (Position in der X-Achsenrichtung) der Zentrierstange 3 (die an der Spindel befestigt ist) darstellt, wenn der in 1A gezeigte Vorgang durchgeführt wird. Die Koordinatenwerterfassungsfunktion der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung analysiert die in 1B gezeigte Beziehung zwischen einem Koordinatenwert X und einer Zeitspanne t zwischen der Positionsanpassungsphase und der Trennungsphase, um den Koordinatenwert der Zentrierstange vor dem Wegbewegen vom Werkstück zu erfassen, was durch einen Vorgang zum Wegbewegen vom Werkstück ausgelöst wird, nachdem die Position der Zentrierstange angepasst worden ist.
2 ist ein Blockdiagramm von Haupteinheiten einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Ausführen der vorstehenden Funktion und einer Werkzeugmaschine.
Eine numerische Steuervorrichtung 1 umfasst eine CPU (Zentraleinheit) 10, die die numerische Steuervorrichtung 1 insgesamt steuert, wobei ein ROM 11, ein RAM 12, ein nichtflüchtiger Speicher 13, eine PMC 14, eine Anzeige-/MDI-Einrichtung 15 und eine Achssteuerschaltung 16 mit der CPU 10 verbunden sind.
Im ROM 11 ist ein Systemprogramm zum Steuern der numerischen Steuervorrichtung 1 insgesamt gespeichert. Im RAM 12 sind temporäre Daten, die zum Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1 benötigt werden, und ein Bearbeitungsprogramm gespeichert, das von der numerischen Steuervorrichtung 1 zum Steuern einer Werkzeugmaschine 2 verwendet wird. Das Bearbeitungsprogramm wird normalerweise im nichtflüchtigen Speicher 13 gespeichert und zur Speicherung im RAM 12 zur Ausführung aus dem nichtflüchtigen Speicher 13 ausgelesen.
Dann steuert die CPU 10, während das Bearbeitungsprogramm aus dem RAM 12 ausgelesen wird, die Achssteuerschaltung 16 durch sequenzielles Ausführen des Bearbeitungsprogramms und außerdem einen Servomotor jeder in der Werkzeugmaschine 2 enthaltenen Achse über einen Servoverstärker 17. Ein Positions-/Drehzahldetektor ist im Servomotor jeder in der Werkzeugmaschine 2 enthaltenen Achse enthalten und eine Rückkopplungsregelung der Position/Drehzahl wird durch Rückführen eines Positions-/Drehzahlrückkopplungssignals vom Positions-/Drehzahldetektor zur Achssteuerschaltung 16 ausgeführt. In dem Blockdiagramm wurde auf eine Beschreibung der Rückführung der Position/Drehzahl verzichtet.
Die programmierbare Maschinensteuerung (PMC/Programmable Machine Controller) 14 ist ein in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthaltenes Sequenzprogramm und steuert Hilfsgeräte und dergleichen auf Seiten der Werkzeugmaschine.
Die Anzeige-/MDI-Einrichtung 15 umfasst eine Anzeigeeinrichtung 18, die Statusinformationen der numerischen Steuervorrichtung 1 und Informationen über Bearbeitungsbedingungen anzeigt, und eine Tastatur 19, die eine Bedienung eines Bedieners empfängt.
Die durch die numerische Steuervorrichtung 1 gesteuerte Werkzeugmaschine 2 umfasst ein Bedienpanel 20, das vom Bediener zum Bedienen der Werkzeugmaschine 2 verwendet wird. Das Bedienpanel 20 umfasst einen manuellen Impulsgeber 21, der aus Schaltern, einem Griff und dergleichen besteht, wobei der Bediener durch Bedienen des manuellen Impulsgebers 21 jede Achse direkt antreiben kann, um den Servomotor jeder in der Werkzeugmaschine 2 enthaltenen Achse manuell zu steuern.
Die Koordinatenwerterfassungsfunktion, die in der in 2 gezeigten numerischen Steuervorrichtung 1 enthalten ist, ist nachstehend genauer beschrieben.
3 stellt die in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthaltenen Funktionen in Form eines Funktionsblockdiagramms dar.
Die numerische Steuervorrichtung 1 umfasst eine Koordinatenwerterfassungseinrichtung 100, eine Takteinrichtung 110, eine Historienaufzeichnungseinrichtung 120, eine Bewegungshistorienanalyseeinrichtung 130, eine Koordinatenwerteinstelleinrichtung 140 und eine Historienspeichereinrichtung 200.
Wenn die numerische Steuervorrichtung 1 durch den Bediener auf einen Koordinatenwerterfassungsmodus gestellt wird, erfasst die Koordinatenwerterfassungseinrichtung 100 zur Achssteuerschaltung 16 zurückgeführte Positionsinformationen der Spindel der Werkzeugmaschine 2 als Koordinatenwert und gibt diesen aus.
Die Takteinrichtung 110 gibt eine verstrichene Zeiteinheit aus, die durch Takten einer ab einem Referenzzeitpunkt verstrichenen Zeiteinheit erhalten wird. Die Takteinrichtung 110 kann dazu eingerichtet sein, die aktuelle Zeit (in diesem Fall ist beispielsweise der Referenzzeitpunkt 0 Uhr und die Zeiteinheit 1 s) von der in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthaltenen Echtzeituhr (RTC) als verstrichene Zeiteinheit auszugeben, oder kann dazu eingerichtet sein, die ab dem Umschalten in den Koordinatenwerterfassungsmodus verstrichene Zeit als verstrichene Zeiteinheit auszugeben. Alternativ kann die Takteinrichtung 110 dazu eingerichtet sein, einen internen Betriebszyklus der numerischen Steuervorrichtung 1 als Zeiteinheit einzustellen und den Zählwert der Anzahl interner Betriebszyklen nach dem Starten der Erfassung des Koordinatenwerts als verstrichene Zeiteinheit auszugeben.
Dann speichert die Historienaufzeichnungseinrichtung 120 Historieninformationen der Spindel, in denen der von der Koordinatenwerterfassungseinrichtung 100 ausgegebene Koordinatenwert der Spindel mit der von der Takteinrichtung 110 ausgegebenen verstrichenen Zeiteinheit verknüpft ist, in der Historienspeichereinrichtung 200.
Eine Aufzeichnung von Historieninformationen in der Historienspeichereinrichtung 200 wird durch die Historienaufzeichnungseinrichtung 120 in jedem voreingestellten vorgegebenen Zyklus durchgeführt, wobei, während die numerische Steuervorrichtung 1 auf den Koordinatenwerterfassungsmodus gestellt ist, eine der voreingestellten vorgegebenen Anzahl entsprechende Anzahl an Aufzeichnungen durchgeführt wird. Wenn die Anzahl der aufgezeichneten Historieninformationen die vorgegebene Anzahl übersteigt, werden neue Historieninformationen aufgezeichnet, während alte Historieninformationen gelöscht werden, so dass die vorgegebene Anzahl nicht überschritten wird.
Wenn die numerische Steuervorrichtung 1 auf den Koordinatenwerterfassungsmodus gestellt ist, analysiert die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung 130 den Zeitpunkt, zu dem Positionsanpassungen durch den Bediener abgeschlossen sind, durch Analysieren der zeitlichen Veränderung des Koordinatenwerts der in der Werkzeugmaschine 2 enthaltenen Spindel bis zum jetzigen Zeitpunkt basierend auf durch die Historienspeichereinrichtung 200 erfassten Historieninformationen. Beim Analysieren des Zeitpunkts kann die Analyse nur auf in der Historienspeichereinrichtung 200 gespeicherten Informationen basieren oder es kann ferner der von der Koordinatenwerterfassungseinrichtung 100 ausgegebene aktuelle Koordinatenwert der Spindel oder die von der Takteinrichtung 110 ausgegebene verstrichene Zeiteinheit verwendet werden.
Es können verschiedene Verfahren zum Analysieren des Zeitpunkts, zu dem Positionsanpassungen durch den Bediener abgeschlossen sind, in Betracht gezogen werden. Nachstehend sind einige repräsentative Analyseverfahren gezeigt. In Diagrammen, die jedes Analyseverfahren veranschaulichen, sind zur Vereinfachung der Beschreibung nur Darstellungen der Beziehung zwischen dem X-Achsenkoordinatenwert und der Zeit gezeigt, die Verfahren lassen sich jedoch auch auf die Beziehung zwischen dem Koordinatenwert einer beliebigen Richtung, wie etwa der Y-Achse oder der Z-Achse, und der Zeit anwenden.
<Analyseverfahren 1: Auf Stoppzeit basierendes Verfahren>
Beim Durchführen von Positionsanpassungen einer Zentrierstange überprüft der Bediener durch Bedienen des Bedienpanels, um die Spindel, an der die Zentrierstange befestigt ist, näher an ein Werkstück heran zu bringen oder die Spindel vom Werkstück weg zu bewegen, visuell, ob der exzentrische Zustand der Zentrierstange behoben wurde. Zu diesem Zeitpunkt wird unter Beachtung der Tatsache, dass die Bedienung durch den Bediener stoppt, wenn die Positionsanpassungen abgeschlossen sind, wie in 4 gezeigt, der Zeitpunkt, zu dem für eine vorgegebene Zeitspanne T keine Veränderung des Koordinatenwerts der Spindel erfolgt, als der Zeitpunkt ermittelt, zu dem Positionsanpassungen durch den Bediener abgeschlossen sind, und der Koordinatenwert, der zu diesem Zeitpunkt durch Korrigieren des Koordinatenwerts der Spindel um die dem Radius der Zentrierstange entsprechende Strecke erhalten wird, als der Koordinatenwert des Werkstücks eingestellt.
Die vorgegebene Zeitspanne T kann in der numerischen Steuervorrichtung 1 voreingestellt oder durch den Bediener einstellbar sein, wenn die numerische Steuervorrichtung 1 in den Koordinatenwerterfassungsmodus geschaltet wird.
<Analyseverfahren 2: Auf Verfahrgeschwindigkeit und Stoppzeit basierendes Verfahren >
Beim Durchführen von Positionsanpassungen einer Zentrierstange bedient der Bediener das Bedienpanel, um die Spindel, an der die Zentrierstange befestigt ist, näher an ein Werkstück heran zu bringen oder die Spindel vom Werkstück weg zu bewegen, und führt durch Verlangsamen der Verfahrgeschwindigkeit der Spindel direkt vor dem Beheben des exzentrischen Zustands der Zentrierstange Feinanpassungen durch. Daher wird, wie in 5 gezeigt, wenn für eine vorgegebene Zeitspanne T nach der Bewegung mit einer Geschwindigkeit, die eine vorgegebene Geschwindigkeit tanθ nicht übersteigt, keine Veränderung des Koordinatenwerts der Spindel erfolgt, der Zeitpunkt als der Zeitpunkt ermittelt, zu dem Positionsanpassungen durch den Bediener abgeschlossen sind, und der Koordinatenwert, der zu diesem Zeitpunkt durch Korrigieren des Koordinatenwerts der Spindel um die dem Radius der Zentrierstange entsprechende Strecke erhalten wird, als Koordinatenwert des Werkstücks eingestellt.
Die vorgegebene Geschwindigkeit tanθ und die vorgegebene Zeitspanne T können in der numerischen Steuervorrichtung 1 voreingestellt oder durch den Bediener einstellbar sein, wenn die numerische Steuervorrichtung 1 in den Koordinatenwerterfassungsmodus geschaltet wird.
Bei einem Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts anhand von Informationen eines die Spindelbewegung auslösenden Handgriffs wird, wie in 6 gezeigt, wenn für eine vorgegebene Zeitspanne T keine Drehung des Griffs erfolgt, nachdem der Griff mit einer Drehzahl gedreht wurde, die eine vorgegebene Drehzahl V₃ nicht übersteigt, der Zeitpunkt als der Zeitpunkt ermittelt, zu dem Positionsanpassungen durch den Bediener abgeschlossen sind, und der Koordinatenwert, der zu diesem Zeitpunkt durch Korrigieren des Koordinatenwerts der Spindel um die dem Radius der Zentrierstange entsprechenden Strecke erhalten wird, als Koordinatenwert des Werkstücks eingestellt.
Die vorgegebene Drehzahl V₃ und die vorgegebene Zeitspanne T können in der numerischen Steuervorrichtung 1 voreingestellt oder durch den Bediener einstellbar sein, wenn die numerische Steuervorrichtung 1 in den Koordinatenwerterfassungsmodus geschaltet wird.
Im Vergleich zum Analyseverfahren 1 kann das vorliegende Analyseverfahren eine fehlerhafte Ermittlung des Koordinatenwerts verhindern, wenn beispielsweise die Bedienung durch den Bediener während der Annäherung oder dergleichen aus irgendeinem Grund stoppt.
<Analyseverfahren 3: Verfahren zum Ermitteln von Änderungen der Bewegungsrichtung>
Beim Durchführen von Positionsanpassungen einer Zentrierstange führt der Bediener durch Verlangsamen der Verfahrgeschwindigkeit der Spindel und Heranbringen der Spindel näher an ein Werkstück oder Wegbewegen der Spindel vom Werkstück Feinanpassungen durch und, nachdem der exzentrische Zustand der Zentrierstange behoben wurde, wird durch Erhöhen der Verfahrgeschwindigkeit der Spindel die Spindel vom Werkstück getrennt. Daher wird, wie in 7 gezeigt, der Koordinatenwert der Spindel zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Bewegungsrichtung der Spindel ändert, an der eine Zentrierstange befestigt ist (wenn die Spindel stoppt während sich die Bewegungsrichtung ändert, der Zeitpunkt, zu dem sich die Spindel nach dem Stopp wieder zu bewegen beginnt), in der Historienspeichereinrichtung 200 zwischengespeichert oder markiert und, wenn sich die Spindel ab dem gespeicherten oder markierten Zeitpunkt mit einer Geschwindigkeit, die einer vorgegebenen Geschwindigkeit tanφ oder mehr entspricht, über eine vorgegebene Strecke L bewegt, der Koordinatenwert, der zu dem gespeicherten oder markierten Zeitpunkt durch Korrigieren des Koordinatenwerts um die dem Radius der Zentrierstange entsprechende Strecke erhalten wird, als Koordinatenwert des Werkstücks eingestellt.
Die vorgegebene Geschwindigkeit tanφ und die vorgegebene Strecke L können in der numerischen Steuervorrichtung 1 voreingestellt oder durch den Bediener einstellbar sein, wenn die numerische Steuervorrichtung 1 in den Koordinatenwerterfassungsmodus geschaltet wird.
Bei einem Verfahren zum Ermitteln des Zeitpunkts anhand von Informationen eines Handgriffs wird, wie in 8 gezeigt, der Koordinatenwert der Spindel zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Drehrichtung des Griffs ändert (oder, in einem Fall, in dem der Griff stoppt, während sich die Drehrichtung ändert, zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Griff nach dem Stopp des Griffs wieder zu bewegen beginnt) in der Historienspeichereinrichtung 200 zwischengespeichert oder markiert und, wenn der Griff ab dem gespeicherten oder markierten Zeitpunkt für eine vorgegebene Zeitspanne T₃ mit einer Drehzahl gedreht wird, die einer vorgegebenen Drehzahl V₄ oder mehr entspricht, der Koordinatenwert, der zu dem gespeicherten oder markierten Zeitpunkt durch Korrigieren des Koordinatenwerts um die dem Radius der Zentrierstange entsprechende Strecke erhalten wird, als Koordinatenwert des Werkstücks eingestellt.
Die vorgegebene Drehzahl V₄ und die vorgegebene Zeitspanne T₃ können in der numerischen Steuervorrichtung 1 voreingestellt oder durch den Bediener einstellbar sein, wenn die numerische Steuervorrichtung 1 in den Koordinatenwerterfassungsmodus geschaltet wird.
Der Bewegungsbetrag der Spindel kann durch eine Vergrößerung vorgegeben werden, wenn der Bewegungsbetrieb der Spindel durch einen Griff durchgeführt wird. Demgemäß kann, wenn die Vergrößerung gering ist, die Verfahrgeschwindigkeit der Spindel auch dann gering sein, wenn die Drehzahl des Griffs hoch ist. Selbst wenn der Griff beim Trennen der Spindel nach der Feinanpassung der Position der Spindel schnell gedreht wird, kann ein Fall eintreten, in dem die Verfahrgeschwindigkeit der Spindel eine vorgegebene Geschwindigkeit tancp nicht erreicht, so dass eine Trennbewegung der Spindel in manchen Fällen nicht bestimmt werden kann. Eine solche Trennbewegung kann jedoch durch Analysieren der Drehzahl des Griffs bestimmt werden.
Dann stellt die Koordinatenwerteinstelleinrichtung 140 den Koordinatenwert der Spindel zu dem Zeitpunkt, zu dem die Analyse der Bewegungshistorienanalyseeinrichtung 130 durchgeführt wird, als den gemessen Koordinatenwert des Werkstücks ein.
Daher kann die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Werkstückkoordinaten unter Verwendung einer Zentrierstange ermitteln, ohne einen Mechanismus mit einem kostenintensiven Messfühler bereitzustellen und ohne den Bediener übermäßig zu belasten.
Beispielsweise kann bei dem Analyseverfahren durch die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung 130 nur ein Analyseverfahren in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthalten sein, oder es kann eine Mehrzahl Analyseverfahren in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthalten sein, so dass das Analyseverfahren ausgewählt werden kann, wenn ein Bediener die numerische Steuervorrichtung 1 auf den Koordinatenwerterfassungsmodus stellt, oder es kann eine Mehrzahl gleichartiger Analyseverfahren kombiniert werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass Informationen, wie etwa die Bewegungsrichtung oder die Verfahrgeschwindigkeit einer Achse, basierend auf der zeitlichen Veränderung des Koordinatenwerts einer bewegbaren Achse analysiert werden, es kann jedoch auch beispielsweise eine Konfiguration bereitgestellt werden, die die Drehrichtung und die Drehzahl eines in einen Impulsgeber eingebauten Griffs erfasst, so dass Informationen, wie etwa die Bewegungsrichtung oder die Verfahrgeschwindigkeit einer Achse, anhand von Informationen bestimmt werden, die einen Betrieb des Griffs betreffen.

Claims

Numerische Steuervorrichtung (1), die eine Werkzeugmaschine (2) steuert, um basierend auf einer Position einer durch Handbetrieb gesteuerten bewegbaren Achse einen Koordinatenwert eines zu messenden Objekts zu messen, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst: - eine Koordinatenwerterfassungseinrichtung (100), die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse erfasst, - eine Takteinrichtung (110), die eine ab einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt verstrichene Zeit taktet, - eine Historienspeichereinrichtung (200), die eine Mehrzahl Historieninformationen speichert, die durch Verknüpfen des Koordinatenwerts der bewegbaren Achse und der verstrichenen Zeit gebildet werden, wenn der Koordinatenwert erfasst wird, - eine Historienaufzeichnungseinrichtung (120), die basierend auf dem durch die Koordinatenwerterfassungseinrichtung (100) erfassten Koordinatenwert der bewegbaren Achse und der durch die Takteinrichtung (110) getakteten verstrichenen Zeiteinheit Historieninformationen erzeugt und die erzeugten Historieninformationen in der Historienspeichereinrichtung (200) aufzeichnet, - eine Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130), die basierend auf den in der Historienspeichereinrichtung (200) aufgezeichneten Historieninformationen die Zeit analysiert, zu der Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind, und - eine Koordinatenwerteinstelleinrichtung (140), die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse zu der Zeit einstellt, zu dem die Analyse der Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) durchgeführt wird.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) dazu eingerichtet ist, einer Zeit, zu der die Bewegung der bewegbaren Achse zum ersten Mal stoppt, als die Zeit einzustellen, zu der die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) dazu eingerichtet ist, eine Zeit, zu der die bewegbare Achse zum zweiten Mal stoppt, nachdem sie sich mit einer ersten Geschwindigkeit oder weniger bewegt hat, als die Zeit einzustellen, zu der die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) dazu eingerichtet ist, wenn sich die bewegbare Achse über eine erste Strecke oder weiter mit einer zweiten Geschwindigkeit oder mehr bewegt, nachdem sich eine Bewegungsrichtung der bewegbaren Achse geändert hat, eine Zeit, zu der sich die Bewegungsrichtung der bewegbaren Achse ändert, als die Zeit einzustellen, zu der die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Numerische Steuervorrichtung (1), die eine Werkzeugmaschine (2) steuert, um basierend auf einer Position einer durch Griffbetätigung gesteuerten bewegbaren Achse einen Koordinatenwert eines zu messenden Objekts zu messen, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst: - eine Griffinformationserfassungseinrichtung, die Griffinformationen erfasst, welche Informationen über eine Drehrichtung und eine Drehzahl eines Handgriffs enthalten, - eine Koordinatenwerterfassungseinrichtung (100), die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse erfasst, - eine Takteinrichtung (110), die eine ab einem vorgegebenen Referenzzeitpunkt verstrichene Zeiteinheit taktet, - eine Historienspeichereinrichtung (200), die eine Mehrzahl Historieninformationen speichert, die durch Verknüpfen der Griffinformationen, des Koordinatenwerts der bewegbaren Achse und der verstrichenen Zeiteinheiten gebildet werden, wenn die Griffinformationen und der Koordinatenwert erfasst werden, - eine Historienaufzeichnungseinrichtung (120), die basierend auf dem durch die Koordinatenwerterfassungseinrichtung (100) erfassten Koordinatenwert der bewegbaren Achse und der durch die Takteinrichtung (110) getakteten verstrichenen Zeiteinheit Historieninformationen erzeugt und die die erzeugten Historieninformationen in der Historienspeichereinrichtung (200) aufzeichnet, - eine Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130), die basierend auf den in der Historienspeichereinrichtung (200) aufgezeichneten Historieninformationen die Zeit analysiert, zu der Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind, und - eine Koordinatenwerteinstelleinrichtung (140), die den Koordinatenwert der bewegbaren Achse zu der Zeit einstellt, zu der die Analyse der Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) durchgeführt wird.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) dazu eingerichtet ist, einen Zeitpunkt, zu dem die Drehung des Griffs zum ersten Mal stoppt, als die Zeit einzustellen, zu der die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) dazu eingerichtet ist, eine Zeit, zu der die Drehung des Griffs zum zweiten Mal stoppt, nachdem er sich mit einer dritten Drehzahl oder weniger gedreht hat, als die Zeit einzustellen, zu der die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Bewegungshistorienanalyseeinrichtung (130) dazu eingerichtet ist, wenn sich der Griff ein drittes Mal oder öfter mit einer vierten Drehzahl oder mehr dreht, nachdem sich eine Drehrichtung des Griffs geändert hat, eine Zeit, zu der sich die Drehrichtung des Griffs ändert, als die Zeit einzustellen, zu der die Positionsanpassungen der bewegbaren Achse abgeschlossen sind.