DE102016102902A1 - Numerische Steuereinheit zur Steuerung einer Werkzeugmaschine - Google Patents

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Abstract

Ein Videobild eines Bearbeitungsbereichs einer Werkzeugmaschine wird als bewegtes Bild an einem Anzeigebildschirm einer numerischen Steuereinheit angezeigt, ein Symbol, das einem Betreiber die intuitive Erkennung einer Richtung, in die sich eine bewegliche Achse bewegt, ermöglicht, wird so angezeigt, dass es das bewegte Bild überlappt, ein Symbol an dem Anzeigebildschirm, das einer Betätigung eines Touchpanels durch den Betreiber entspricht, wird bestimmt, und die Bewegung einer beweglichen Achse, die dem bestimmten Symbol zugeordnet ist, wird gesteuert.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuereinheit zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, und betrifft insbesondere eine numerische Steuereinheit zur Betätigung einer Achse einer Werkzeugmaschine unter Verwendung eines Touchpanels.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • In einer Werkzeugmaschine, die ein Werkstück automatisch bearbeitet, ist unvermeidlich eine numerische Steuereinheit eingerichtet. Die Werkzeugmaschine, die das Werkstück unter Verwendung der numerischen Steuereinheit automatisch bearbeitet, weist im Wesentlichen die Funktion auf, eine bewegliche Achse durch einen manuellen Betrieb durch einen Betreiber zu bewegen. Beispiele für einen primären Betrieb, der durch den Betreiber manuell durchgeführt wird, beinhalten eine anfängliche Einrichtungstätigkeit und eine Werkzeugaustauschtätigkeit. Diese Tätigkeiten sind wichtige Tätigkeiten, um die Produktivität von Produkten, die durch die Werkzeugmaschine hergestellt werden, zu steigern.
  • Zur leistungsfähigen Vornahme der anfänglichen Einrichtungstätigkeit und der Werkzeugaustauschtätigkeit ist die numerische Steuereinheit, die die Werkzeugmaschine steuert, mit einem Mittel zum Bewegen der beweglichen Achse der Werkzeugmaschine durch einen manuellen Betrieb ausgestattet. Zum Beispiel kann die bewegliche Achse durch einen manuellen Betrieb unter Verwendung eines Handimpulsgenerators, den die numerische Steuereinheit aufweist, bewegt werden. Alternativ kann die bewegliche Achse durch einen manuellen Betrieb unter Verwendung eines Handvorschubs eines Bedienfelds, das die numerische Steuereinheit aufweist, bewegt werden.
  • Der Betreiber muss eine Sichtprüfung eines Bewegungsausmaßes einer Achse eines Bearbeitungsbereichs vornehmen, wenn er die bewegliche Achse der Werkzeugmaschine durch einen manuellen Betrieb bewegt. Wenn die bewegliche Achse des Bearbeitungsbereichs der Werkzeugmaschine ohne Prüfung bewegt wird, kann es selbst bei einer versehentlichen Bewegung der beweglichen Achse vorkommen, dass die versehentliche Bewegung nicht zur rechten Zeit bemerkt wird. Wenn keine Beschränkung des Bewegungsausmaßes durch Software und dergleichen bereitgestellt ist, besteht die Möglichkeit, dass es zu einem Zusammenstoß mit einer Achse (was bedeutet, dass eine Hauptwelle mit einem Werkstück zusammenstößt oder ein Werkstück mit einem Bestandteil der Werkzeugmaschine, der in einem Bearbeitungsbereich eingerichtet ist, zusammenstößt) kommen wird. Wenn es zu dem Zusammenstoß mit der Achse kommt, wird die Werkzeugmaschine stark beschädigt.
  • Aus diesem Grund muss der Betreiber einen manuellen Betrieb durchführen, während er eine Sichtprüfung sowohl des Bearbeitungsbereichs der Werkzeugmaschine als auch eines Bildschirms der numerischen Steuereinheit, auf dem Koordinaten angezeigt werden, vornimmt. Doch eine Bildschirmanzeigeeinheit der numerischen Steuereinheit und der Bearbeitungsbereich können getrennt eingerichtet sein. Daher muss der Betreiber seine Augen jedes Mal, wenn der Betreiber abwechselnd die Bildschirmanzeigeeinheit und den Bearbeitungsbereich überprüft, hin und her bewegen, was eine große Belastung für den Betreiber darstellt.
  • Ein Verfahren, um den Bearbeitungsbereich durch den Bildschirm der numerischen Steuereinheit zu überprüfen, kann als Aufgabe angeführt werden. Ferner besteht der Bedarf an einer Technologie zum Bewegen der beweglichen Achse unter Verwendung eines Verfahrens, das durch den Benutzer leicht mittels des Bildschirms der numerischen Steuereinheit ausgeführt werden kann.
  • Es gibt eine herkömmliche Technik ( JP 2006-243875 A ) zur Überprüfung von Bilddaten eines Standbilds des Bearbeitungsbereichs unter Verwendung des Bildschirms der numerischen Steuereinheit. Doch den Bilddaten des Standbilds fehlt es bei einem Vergleich mit der visuellen Erfassung an Echtzeiteigenschafen, und sie können der Betriebsgeschwindigkeit bei einer anfänglichen Einrichtung nicht nachkommen. Ferner benutzt die in JP 2006-248375 A offenbarte Technologie bei der Bilddetektion für eine Stelle, an der ein Symbol dargestellt wird, ein komplexes Detektionsverfahren wie eine Binarisierungsverarbeitung oder eine Kantenerkennung. Aus diesem Grund wird eine Belastung auf die Verarbeitung der numerischen Steuereinheit ausgeübt und kann die Funktion der Darstellung des Symbols durch eine numerische Steuereinheit mit einer schlechten Prozessfähigkeit nicht ausgeführt werden. Zudem ist je nach der Qualität der Bilddaten die Möglichkeit denkbar, dass die Stelle, an der das Symbol darstellt wird, falsch detektiert wird.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • In diesem Zusammenhang ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine numerische Steuereinheit bereitzustellen, bei der ein Bearbeitungsbereich durch einen Bildschirm der numerischen Steuereinheit in Echtzeit überprüft werden kann, ein Bild (ein bewegtes Bild), das durch eine Videokamera aufgenommen wird, an einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung der numerischen Steuereinheit, die durch ein Touchpanel betätigt werden kann, angezeigt werden kann, ein Symbol wie etwa ein Pfeil, das die Bewegung einer beweglichen Achse angibt, ein Videobild überlappen kann, und die bewegliche Achse gemäß der Betätigung des Symbols bewegt werden kann.
  • Eine numerische Steuereinheit einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung ist eine numerische Steuereinheit zur Steuerung der Werkzeugmaschine, die eine oder mehr bewegliche Achsen aufweist. Die numerische Steuereinheit weist ein Touchpanel zum Eingeben von Daten in die numerische Steuereinheit, eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines bewegten Bilds eines Bearbeitungsbereichs der Werkzeugmaschine, das durch eine Bildgabeeinheit aufgenommen wird, eine Anzeigebildbildungseinheit zum Bilden von Bilddaten, um ein Symbol, das einer jeden der beweglichen Achsen, die die Werkzeugmaschine aufweist, entspricht, so anzuzeigen dass das Symbol das bewegte Bild, das an der Anzeigeeinheit angezeigt wird, überlappt, eine Touchpanelkoordinatendatenerlangungseinheit zum Erlangen von Koordinatendaten einer Position, wobei das Touchpanel an der Position betätigt wird, eine Bildschirmkoordinatendatenerlangungseinheit zum periodischen Erlangen von Koordinatendaten auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit, die den durch die Touchpanelkoordinatendatenerlangungseinheit erlangten Koordinatendaten entsprechen, eine Symbolbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Symbols, das den Koordinatendaten auf dem Bildschirm entspricht, aus Symbolen, die durch die Anzeigebildbildungseinheit an der Anzeigeeinheit angezeigt werden, und eine Achsenbewegungssteuereinheit zum Steuern der Bewegung einer beweglichen Achse, die dem durch die Symbolbestimmungseinheit bestimmten Symbol entspricht, auf.
  • Durch die numerischen Steuereinheit einer Werkzeugmaschine der Erfindung ist es möglich, eine numerische Steuereinheit bereitzustellen, bei der ein Bearbeitungsbereich durch einen Bildschirm einer Anzeigevorrichtung, die die numerische Steuereinheit aufweist, in Echtzeit überprüft werden kann, ein Bild (ein bewegtes Bild), das durch eine Videokamera aufgenommen wird, an einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung der numerischen Steuereinheit, die durch ein Touchpanel betätigt werden kann, angezeigt werden kann, ein Symbol wie etwa ein Pfeil, das die Bewegung einer beweglichen Achse angibt, ein Videobild überlappen kann, und die bewegliche Achse gemäß der Betätigung des Symbols bewegt werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die oben angeführten und andere Aufgaben und Kennzeichnungen der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen klar. In den Zeichnungen
  • ist 1 ein Diagramm, das einen Aufbau eines Bearbeitungsbereichs einer Werkzeugmaschine und eine numerische Steuereinheit einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
  • ist 2A ein Diagramm zur Beschreibung einer Anzeige der numerischen Steuereinheit von 1;
  • ist 2B ein Diagramm zur Beschreibung, dass an der Anzeige ein Touchpanel angebracht ist; und
  • ist 3 ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang zur Zeit des Bewegens einer Achse veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung betrifft eine manuelle Betätigung durch einen Betreiber einer Werkzeugmaschine, und betrifft insbesondere eine numerische Steuereinheit, die einen Aufbau aufweist, der die Betätigung einer Achse durch ein Touchpanel erleichtert. Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
  • 1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Bearbeitungsbereichs einer Werkzeugmaschine und eine numerische Steuereinheit einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein Bearbeitungsbereich 3 kann durch ein durchsichtiges Fenster 15, das an einer Abdeckung 14 bereitgestellt ist, einer Sichtprüfung durch einen Betreiber unterzogen werden. Ein Werkstückständer 7, auf dem ein Werkstück 6 angeordnet ist, und eine Videokamera 5, die ein bewegtes Bild des Bearbeitungsbereichs 3 aufnimmt, sind an vorherbestimmten Positionen innerhalb des Bearbeitungsbereichs 3, der durch die Abdeckung 14 von der Außenseite abgeschirmt ist, angeordnet.
  • Die Videokamera 15 weist eine Einheit zur Bewegung innerhalb des Bearbeitungsbereichs 3 auf. Alternativ kann die Videokamera 5 an einer vorherbestimmten Position des Bearbeitungsbereichs 3 fixiert sein. Zudem können innerhalb des Bearbeitungsbereichs 3 eine oder mehr Videokameras 5 angeordnet sein. Die Videokamera 5 nimmt eine Stelle auf, an die sich eine bewegliche Achse in dem Bearbeitungsbereich 3 bewegen kann. Ein Signal eines aufgenommenen Bilds wird zu einer numerischen Steuereinheit 2 gesendet, und die numerische Steuereinheit 2 zeigt das aufgenommene Bild als bewegtes Bild an einem Bildschirm einer Anzeige 8 (die einer Anzeigeeinheit in den Ansprüchen entspricht) an.
  • Die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet das Werkstück 6 unter numerischer Steuerung durch die numerische Steuereinheit 2. Die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet das Werkstück 6, das auf dem Werkstückständer 7 angeordnet ist, unter Verwendung eines Werkzeugs 17, das an einer Hauptwelle 16 in dem Bearbeitungsbereich 3 eingerichtet ist. Die Hauptwelle 6 und der Werkstückständer 7 können durch Steuern der beweglichen Achse relativ bewegt werden. Die bewegliche Achse wird durch die numerische Steuereinheit 2 auf Basis eines Bearbeitungsprogramms numerisch gesteuert. Zudem kann die relative Bewegung durch eine manuelle Betätigung durch den Betreiber vorgenommen werden. Beispiele für eine primäre Betätigung, die durch den Betreiber manuell vorgenommen wird, beinhalten eine anfängliche Einrichtungstätigkeit und eine Werkzeugaustauschtätigkeit. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Bewegung der beweglichen Achse der Werkzeugmaschine gesteuert werden, wenn der Betreiber ein Touchpanel 18 (siehe 2B) bedient.
  • Wie in 2A veranschaulicht weist die numerische Steuereinheit 2, die die Werkzeugmaschine 1 steuert, so wie eine herkömmliche bekannte Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und eine Speichervorrichtung (nicht veranschaulicht) auf, und weist sie die Anzeige 8, die verschiedene Anzeigen im Zusammenhang mit der Steuerung der Werkzeugmaschine 1 vornimmt, und eine Betätigungseinheit 11 wie etwa einen Tastschalter, der verschiedene Arten von Daten in die numerische Steuereinheit 2 eingibt und einen Befehl in die numerische Steuereinheit 2 eingibt, auf.
  • Wie in 2B veranschaulicht ist das Touchpanel 18, das eine durchsichtige Elektrode aufweist, an der Anzeige 8 angebracht. Das Touchpanel 18 und die Anzeige 8 können unabhängige Vorrichtungen verwenden. Wenn der Betreiber eine Pressbetätigung des Touchpanels 18 und dergleichen vornimmt, werden in der numerischen Steuereinheit 2 Koordinatendaten einer betätigten Position erlangt. In der numerischen Steuereinheit werden Koordinatendaten eines Anzeigebildschirms der Anzeige, die den Koordinatendaten, welche durch Betätigen des Touchpanels erlangt wurden, entsprechen, erlangt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Videobild des Bearbeitungsbereichs 3 der Werkzeugmaschine 1 als bewegtes Bild an dem Anzeigebildschirm der Anzeige 8 angezeigt. Zudem wird durch die Bildverarbeitungssoftware (die einer ”Anzeigebildbildungseinheit” in den Ansprüchen entspricht) ein Symbol so angezeigt, dass es das bewegte Bild des Bearbeitungsbereichs 2, das an der Anzeige 8 angezeigt wird, überlappt. Dieses Symbol ermöglicht dem Betreiber, intuitiv eine Richtung zu erkennen, in die sich die bewegliche Achse bewegt. Zum Beispiel entspricht das Symbol in 2A veranschaulichten Pfeilen (einem Pfeil 9 einer Achse 1 und einem Pfeil 10 einer Achse 2).
  • Als eine Funktion der numerischen Steuereinheit 2 wird durch die Bildverarbeitungssoftware eine Symboltabelle 12, worin vorab Arten von Pfeilen aufgezeichnet wurden, an dem Bildschirm der Anzeige 8 angezeigt. Die Symboltabelle 12 kann stets angezeigt werden, und kann angezeigt werden, wenn der beweglichen Achse ein Symbol zugewiesen wird.
  • Der Betreiber kann durch Betätigen des Touchpanels 18 beliebig einen Pfeil aus der Symboltabelle 12, die an dem Anzeigebildschirm der Anzeige 8 angezeigt wird, wählen. Der gewählte Pfeil wird durch eine ”Drag-and-drop”-Tätigkeit und dergleichen unter Verwendung des Touchpanels 18 an einer beliebigen Position an dem Anzeigebildschirm der Anzeige 8 angeordnet. Der Pfeil, der dem Symbol entspricht, wird vorzugsweise an einer Position angeordnet, die die Bildschirmbetätigung nicht behindert. Die Größe, die Länge und der Winkel des Pfeils können durch Betätigen des Touchpanels 18 verändert werden.
  • Durch Betätigen des Touchpanels wird ein Symbol eines Pfeils, das an dem Anzeigebildschirm der Anzeige 8 angeordnet ist, gewählt und ihm die bewegliche Achse, die bewegt werden soll, zugeordnet. Das Einstellen einer positiven Richtung und einer negativen Richtung der beweglichen Achse in Bezug auf den Pfeil kann vorgenommen werden, indem die Formen oder Größen der Pfeile an beiden Enden voneinander unterschiedlich gestaltet werden. Zum Beispiel wird die positive Richtung mit einem großen Pfeil versehen, und wird die negative Richtung mit einem kleinen Pfeil versehen.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang der Bewegung der beweglichen Achse veranschaulicht. Durch das Ablaufdiagramm wird eine Beschreibung der Verarbeitung der Bewegung der beweglichen Achse gegeben werden. Eine Vorschubrate der beweglichen Achse wird vorab festgelegt. Zuerst wird detektiert, ob das Touchpanel durch den Bediener gepresst wird (sa01). Bei Detektion des Umstands, dass das Touchpanel nicht gepresst wird, wird die Bewegung der beweglichen Achse angehalten und die Verarbeitung dieses Zyklus beendet (sa02). Bei Detektion des Umstands, dass das Touchpanel gepresst wird, werden Koordinatendaten einer Position, an der das Touchpanel gepresst wird, erlangt (sa03). Koordinatendaten an dem Anzeigebildschirm, die den Koordinatendaten an dem Touchpanel entsprechen, werden erlangt (sa04). Ein Symbol eines Pfeils, das den erlangten Koordinatendaten an dem Anzeigebildschirm entspricht, wird bestimmt (sa05). Dann wird eine gewählte Richtung des Pfeils des bestimmten Symbols bestimmt (sa06). Die Bewegung der beweglichen Achse, die dem Pfeil des Symbols zugeordnet wurde, in die bestimmte Richtung mit der vorab festgelegten Vorschubrate wird begonnen, und die derzeitige Verarbeitung wird beendet (sa07).
  • Die Verarbeitung des Ablaufdiagramms wird periodisch vorgenommen, weshalb die Bewegung der Achse fortgesetzt wird, wenn das Pressen des Bildschirms des Touchpanels fortgesetzt wird. Die Bewegung der Achse wird angehalten, wenn das Touchpanel nicht gepresst wird.
  • Die Verarbeitung des Ablaufdiagramms wird näher beschrieben werden. Die Verarbeitung von sa03 entspricht einer Touchpanelkoordinatendatenerlangungseinheit. Die Verarbeitung von sa04 entspricht einer Bildschirmkoordinatendatenerlangungseinheit. Die Verarbeitung von sa05 entspricht einer Symbolbestimmungseinheit. Die Verarbeitung von sa06 entspricht einer Achsenbewegungssteuereinheit.
  • Wenn das Bild des Bearbeitungsbereichs an dem Bildschirm der numerischen Steuereinheit angezeigt wird, braucht der Betreiber seine Augen nicht zwischen dem Bearbeitungsbereich der Werkzeugmaschine und dem Bildschirm der numerischen Steuereinheit hin und her zu bewegen und wird die Belastung des Bedieners verringert. Zudem wird das Bild in Echtzeit auf den Bildschirm der numerischen Steuereinheit projiziert und besteht daher keine Notwendigkeit, eine Bildschirmverarbeitung eines Aufbaus aus dem Bild vorzunehmen.
  • Wenn Symbole jeweiliger Achsen unter Verwendung von Software beliebig an dem Bildschirm, an dem das Bild des Bearbeitungsbereichs angezeigt wird, angezeigt werden und die Symbole betätigt werden, kann der Betreiber nur unter Verwendung des Bildschirms eine anfängliche Einrichtungstätigkeit vornehmen und kann eine Verbesserung der Bedienbarkeit, die in der Vergangenheit nicht erreicht wurde, erwartet werden.
  • Ferner braucht dann, wenn ein Symbol unter Verwendung von Software beliebig an dem Bildschirm angeordnet wird, keine Verarbeitung der Position, an der das Symbol dargestellt wird, unter Verwendung von Software vorgenommen zu werden und können eine Nichtdarstellung des Symbols durch eine numerische Steuereinheit mit schlechter Prozessfähigkeit und eine falsche Detektion beseitigt werden. Zudem ist je nach der Qualität der Bilddaten die Möglichkeit denkbar, dass die Stelle, an der das Symbol dargestellt wird, falsch detektiert wird. Da zudem einem Pfeil im Voraus eine bewegliche Achse zugeordnet ist, braucht der Betreiber keine Achse zu wählen. Ferner kann der Betreiber durch Betätigen mehrerer Pfeile mehrere Achsen gleichzeitig betätigen und wird bei der anfänglichen Einrichtungstätigkeit eine Verbesserung der Bedienbarkeit, die in der Vergangenheit nicht erreicht wurde, erhalten.
  • Im Vorhergehenden wurden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch passendes Verändern der Ausführungsformen auf andere Weisen ausgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2006-243875 A [0007]
    • JP 2006-248375 A [0007]

Claims (1)

  1. Numerische Steuereinheit einer Werkzeugmaschine zur Steuerung der Werkzeugmaschine, die eine oder mehr bewegliche Achsen aufweist, wobei die numerische Steuereinheit Folgendes umfasst: ein Touchpanel zum Eingeben von Daten in die numerische Steuereinheit; eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines bewegten Bilds eines Bearbeitungsbereichs der Werkzeugmaschine, das durch eine Bildgabeeinheit aufgenommen wird; eine Anzeigebildbildungseinheit zum periodischen Bilden von Bilddaten, um ein Symbol, das einer jeden der beweglichen Achsen, die die Werkzeugmaschine aufweist, entspricht, so anzuzeigen, dass das Symbol das bewegte Bild, das an der Anzeigeeinheit angezeigt wird, überlappt; eine Touchpanelkoordinatendatenerlangungseinheit zum Erlangen von Koordinatendaten einer Position, wobei das Touchpanel an der Position betätigt wird; eine Bildschirmkoordinatendatenerlangungseinheit zum Erlangen von Koordinatendaten auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit, die den durch die Touchpanelkoordinatendatenerlangungseinheit erlangten Koordinatendaten entsprechen; eine Symbolbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Symbols, das den Koordinatendaten auf dem Bildschirm entspricht, aus Symbolen, die durch die Anzeigebildbildungseinheit an der Anzeigeeinheit angezeigt werden; und eine Achsenbewegungssteuereinheit zum Steuern der Bewegung einer beweglichen Achse, die dem durch die Symbolbestimmungseinheit bestimmten Symbol entspricht.
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