DE102016124022B4 - Steuerung mit einer Funktion zur Verhinderung eines Absenkens für eine Spaltsteuerungsachse - Google Patents

Abstract

Steuerung (1) zum Steuern einer Maschine, die ein Schneiden eines Werkstücks (6) vornimmt, wobei die Steuerung (1) dazu ausgebildet ist, eine Spaltsteuerung vorzunehmen, wobei der Spalt den Abstand zwischen einer Spitze eines Schneidekopfs (3) und dem Werkstück (6) angibt, so dass sich ein Z-Achsen-Koordinatenwert der Spitze des Schneidekopfs (3) nicht unterhalb einer berechneten effektiven unteren Grenzposition (L') befindet,wobei das Werkstück (6) ein Rohr ist, dessen umhüllende Seitenflächen einen rechteckigen Querschnitt definieren, und das eine durchgehende Aussparung in Längsrichtung an einer Ecke des Querschnitts aufweist, wobei das Rohr relativ zum Schneidekopf (3) um eine parallel zu einer Längsachse des Rohres verlaufende Achse gedreht wird, und wobei die Steuerung (1)eine Werkstückpositionsdetektionseinheit (13), die dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel (a) des Werkstücks (6) zu detektieren; undeine Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit (14), die dazu ausgebildet ist, den Z-Achsen-Koordinatenwert der Spitze des Schneidekopfs (3) im Fall eines unterhalb der berechneten effektiven unteren Grenzposition (L') befindlichen Z-Achsen-Koordinatenwerts der Spitze des Schneidekopfs (3) so auszugleichen, dass sie sich nicht unter der auf Basis des Drehwinkels (a) des Werkstücks (6) und einer vorab festgelegten unteren Grenzposition (L) berechneten effektiven unteren Grenzposition (L') befindet,umfasst,wobei jeweils gerade Linien, die parallel zu den Oberflächen des Werkstücks (6) in der XZ-Ebene verlaufen, mittels der Abstände der jeweiligen Oberflächen des Werkstücks (6) von einem Drehzentrum (O) des Werkstücks (6) definiert sind, wobei die Koordinatenwerte (xa, za, xb, zb, xc, zc, xd, zd) der Schnittpunkte (A, B, C, D) der derart definierten geraden Linien entsprechend des Drehwinkels (a) des Werkstücks (6) transformiert werden, und wobei die effektive untere Grenzposition (L') durch eine Geradengleichung auf Basis der transformierten Koordinatenwerte (xa', za', xb', zb', xc', zc', xd', zd') der Schnittpunkte (A', B', C', D') berechnet wird.

Description

• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung und genauer eine Steuerung, die beim Steuern einer Lasermaschine eine Spaltsteuerung vornimmt, um ein Ausmaß eines Spalts zwischen einem Schneidekopf und einem Werkstück beizubehalten.
• Beschreibung des Stands der Technik
• Bei Lasermaschinen muss die Positionsbeziehung zwischen einem Schneidekopf und einem Werkstück innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs gehalten werden. Um dies zu erreichen, verwenden diese Werkzeugmaschinen die Technik einer derartigen Spaltsteuerung, dass der Abstand (das Ausmaß des Spalts) zwischen dem Schneidekopf und dem Werkstück so gesteuert wird, dass er konstant gehalten wird.
• Wenn der Schneidekopf während der Spaltsteuerung wie in 12 gezeigt eine Stelle passiert, an der das Werkstück nicht vorhanden ist, wird seine Höhe auf Basis einer Oberfläche, die sich weiter unten als das Werkstück befindet, detektiert. Daher kann es in manchen Fällen vorkommen, dass die Spaltsteuerung auf Basis der detektierten Höhe so vorgenommen wird, dass der Schneidekopf abgesenkt wird und auf ein Ende des Werkstücks trifft und es dadurch beschädigt. Um ein derartiges Absenken des Schneidekopfs zu verhindern, wird wie in 13 gezeigt eine Technik vorgeschlagen, bei der ein Werkstück 5 bearbeitet wird, während die Höhe eines Schneidekopfs 3 detektiert wird und so gesteuert wird, dass sie innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs behalten wird. (z.B. JP H07-112348 A , nachstehend als Stand der Technik bezeichnet).
• Doch wenn durch Anwenden des obigen Stands der Technik bei der Bearbeitung ein Absenken des Schneidekopfs verhindert werden soll, während das Werkstück 5 wie in 14 gezeigt bei seiner Bearbeitung geneigt ist, verändert sich ein Bereich, der als Bereich, in dem sich der Schneidekopf 3 bewegen kann, festgelegt ist, nach diesem Stand der Technik nicht. Daher kann es in einem Bereich (linker Bereich in 14), in dem sich die untere Grenze L des festgelegten Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 unter der Oberfläche des Werkstücks 5 befindet, an einer Stelle, an der das Werkstück 5 nicht vorhanden ist, möglicherweise zu einem Absenken des Schneidekopfs 3 kommen. In einem Bereich (rechter Bereich in 14), in dem sich die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 über der Oberfläche des Werkstücks 5 befindet, kann es im Gegensatz dazu vorkommen, dass der Schneidekopf 3 das Werkstück 5 nicht zufriedenstellend profiliert, was möglicherweise zu einer minderwertigen Bearbeitung führt.
• Überdies verändert sich bei der Bearbeitung eines Rohrs als Werkstück die Höhe der Oberfläche des Werkstücks 6, auf die Strahlen aufgebracht werden, wenn das Werkstück 6 gedreht wird, wie in 15 gezeigt ist. Daher verändert sich bei dem Versuch, durch Anwenden des oben beschriebenen Stands der Technik bei der Bearbeitung des Werkstücks 6 ein Absenken des Schneidekopfs 3 zu verhindern, die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 niemals. Somit besteht wie im Fall von 14 die Möglichkeit, dass der Schneidekopf 3 abgesenkt wird oder dabei versagt, das Werkstück zufriedenstellend zu profilieren, was zu einer minderwertigen Bearbeitung führt.
• DE 10 2012 109 867 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung einer Laserbearbeitung und des Annäherungsvorgangs eines Bearbeitungskopfes, wobei ein Spaltsensor vorgesehen ist, und wobei eine Positionsabweichung eines Servomechanismus erfasst und korrigiert wird.
• DE 10 2005 061 618 A1 zeigt ein System und ein Verfahren zur Ausrichtungs- und Lagekontrolle eines Roboterwerkzeugs, wobei eine Erfassungseinheit die Ausrichtung des Roboterwerkzeugs erfasst und mit einer Referenzrichtung und einem kegelförmigen Toleranzbereich vergleicht.
• Aus US 2003 / 0 120 376 A1 ist eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der interpolierte Positionen eines Bearbeitungspfades erzeugt und mit Hilfe von interpolierten Positionen der Rotationsachsen der Werkzeugmaschine korrigiert werden.
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Entsprechend ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung bereitzustellen, die dazu ausgebildet ist, eine derartige Spaltsteuerung vorzunehmen, dass ein Absenken des Schneidekopfs oder ein unzureichendes Profilieren selbst bei einem geneigten Werkstück verhindert werden kann.
• Bei einer Steuerung gemäß Anspruch 1 wird die Spaltsteuerung auf eine solche Weise vorgenommen, dass jeweils gerade Linien, die parallel zu den Oberflächen des Werkstücks in der XZ-Ebene verlaufen, mittels der Abstände der jeweiligen Oberflächen des Werkstücks von einem Drehzentrum des Werkstücks definiert sind, wobei die Koordinatenwerte der Schnittpunkte der derart definierten geraden Linien entsprechend des Drehwinkels des Werkstücks transformiert werden, und wobei eine effektive untere Grenzposition der Spitze des Schneidekopfs durch eine Geradengleichung auf Basis der transformierten Koordinatenwerte der Schnittpunkte berechnet wird. Dadurch wird erreicht, dass ein als Beweglichkeitsbereich einer Spitze des Schneidekopfs festgelegter Bereich gemäß der Neigung eines platzierten Werkstücks geneigt ist.
• Eine Steuerung nach der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerung zum Steuern einer Maschine, die ein Schneiden eines Werkstücks vornimmt, und nimmt eine derartige Spaltsteuerung vor, dass sich eine Z-Achsen-Position einer Spitze eines Schneidekopfs der Maschine nicht unterhalb einer vorab festgelegten unteren Grenzposition befindet, während der Abstand zwischen der Spitze des Schneidekopfs und dem Werkstück konstant gehalten wird.
• Nach der vorliegenden Erfindung kann selbst im Fall eines geneigten Werkstücks ein Beweglichkeitsbereich eines Schneidekopfs gemäß der Neigung eines platzierten Werkstücks geneigt werden, so dass eine Funktion zur Verhinderung eines Absenkens des Schneidekopfs bei der Spaltsteuerung verwendet werden kann, ohne ein Absenken des Schneidekopfs zu verursachen oder einen Bereich, der eine mangelhafte Bearbeitung erfährt, zu erzeugen. Außerdem kann die Funktion zur Verhinderung eines Absenkens des Schneidekopfs bei der Spaltsteuerung bei der Bearbeitung von Rohren verwendet werden.
• Figurenliste
• Die obige und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei
• 1A und 1B Diagramme sind, die das durch eine Steuerung beispielhaft vorgenommene Festlegen der unteren Grenze eines Beweglichkeitsbereichs eines Schneidekopfs zeigen;
• 2 ein Diagramm ist, das ein beispielhaftes Berechnungsverfahren zum Neigen der unteren Grenze des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs veranschaulicht;
• 3 ein Diagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Transformieren der Koordinatenwerte einer Spitze des Schneidekopfs veranschaulicht;
• 4 ein Diagramm ist, das die Wirkung des Steuerns des Schneidekopfs bei einer Bearbeitung in einer flachen Ebene unter Verwendung der beispielhaften Steuerung veranschaulicht;
• 5 ein Diagramm ist, das die Definition des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Werkstück ein quadratisches Rohr ist, veranschaulicht;
• 6 ein Diagramm ist, das ein Berechnungsverfahren zum Neigen der unteren Grenze eines als Beweglichkeitsbereich des Schneidekopfs festgelegten Bereichs für den Fall, in dem das Werkstück ein quadratisches Rohr ist, veranschaulicht;
• 7 ein Diagramm ist, das die Definition des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs für den Fall, in dem das Werkstück ein rundes Rohr ist, veranschaulicht, wobei dieses Beispiel keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
• 8 ein Diagramm ist, das die Wirkung des Steuerns des Schneidekopfs bei der Rohrbearbeitung unter Verwendung der Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
• 9 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
• 10 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Betrieb zeigt, bei dem eine Maschine durch die Steuerung von 9 gesteuert wird, um ein flaches Werkstück zu bearbeiten;
• 11 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Betrieb zeigt, bei dem die Maschine durch die Steuerung von 9 gesteuert wird, um ein rohrförmiges Werkstück zu bearbeiten;
• 12 ein Diagramm ist, das ein Problem der Spaltsteuerung gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht;
• 13 ein Diagramm ist, das eine herkömmliche Funktion zur Verhinderung eines Absenkens des Schneidekopfs einer Steuerung veranschaulicht;
• 14 ein Diagramm ist, das ein erstes Problem der Funktion zur Verhinderung eines Absenkens des Stands der Technik veranschaulicht; und
• 15 ein Diagramm ist, das ein zweites Problem der Funktion zur Verhinderung eines Absenkens des Stands der Technik veranschaulicht.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Zuerst wird unter Bezugnahme auf 1A und 1B das Festlegen der unteren Grenze eines Beweglichkeitsbereichs eines Schneidekopfs, das durch eine Steuerung nach der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, beschrieben werden.
• Die Steuerung (nicht gezeigt) nach der vorliegenden Erfindung legt eine untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs (nicht gezeigt) fest, um die Höhenebene des Schneidekopfs beizubehalten. 1A zeigt die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs (nicht gezeigt), die festgelegt wird, wenn ein Werkstück 5 nicht geneigt ist.
• Wenn die Steuerung detektiert, dass das Werkstück geneigt ist, bevor die Bearbeitung auf Basis der Spaltsteuerung begonnen wird, neigt sie einen Bereich (eine untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs), der als der Beweglichkeitsbereich des Schneidekopfs festgelegt wurde, gemäß der Neigung des Werkstücks 5. Die Neigung des Werkstücks 5 kann zum Beispiel auf Basis der Koordinatenwerte von drei optionalen Punkten (A, B und C) auf dem Werkstück, die vor dem Bearbeiten gemessen werden, berechnet werden.
• 2 ist ein Diagramm, das ein Berechnungsverfahren zum Neigen der unteren Grenze des als der Beweglichkeitsbereich des Schneidekopfs festgelegten Bereichs veranschaulicht.
• Wenn sich die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs wie in 2 gezeigt auf einer waagerechten Ebene befindet, ist die Z-Achsen-Höhe der Ebene Z als z gegeben. Wenn die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs geneigt ist, werden drei Punkte A, B und C auf der geneigten Ebene L', die als eine Ebene ABC definiert ist, gemessen. Wenn die Neigung zu der Ebene Z durch Drehwinkel (α, β, γ) um die X-, die Y- und die Z-Achse eines Werkstückkoordinatensystems dargestellt wird, kann eine Rotationsmatrix P zum Transformieren der Ebene in die Ebene ABC wie folgt angegeben werden: $$P=\left(\begin{array}{lll}\text{cos}\gamma \text{cos}\beta -\text{sin}\gamma \text{sin}\alpha \hfill & \text{cos}\gamma \text{cos}\beta +\text{sin}\gamma \text{cos}\alpha \hfill & -\text{cos}\gamma \text{cos}\beta \hfill \\ -\text{sin}\gamma \text{cos}\beta -\text{cos}\gamma \text{sin}\alpha \hfill & -\text{sin}\gamma \text{cos}\beta -\text{cos}\gamma \text{cos}\alpha \hfill & \text{sin}\gamma \text{sin}\beta \hfill \\ \text{ sin}\beta \text{cos}\alpha \hfill & \text{ sin}\beta \text{sin}\alpha \hfill & \text{ cos}\beta \hfill \end{array}\right)$$

  
• Bei der Vornahme einer Spaltsteuerung eines Schneidekopfs 3 werden in der Steuerung der vorliegenden Erfindung Koordinatenwerte (x1', y1', z1') durch Transformieren von Koordinatenwerten (x1, y1, z1) der Spitze des Schneidekopfs 3 während der Bearbeitung mittels einer inversen Matrix P^-1 berechnet, wie in 3 gezeigt ist. Das Steuern wird so vorgenommen, dass der berechnete Z-Achsen-Koordinatenwert z1' nicht niedriger als eine als die untere Grenze festgelegte Höhenebene z liegt. Alternativ kann eine Ebene z' so erhalten werden, dass die waagerechte Ebene, die die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs angibt, mittels der Rotationsmatrix P transformiert wird, wobei die Koordinatenwerte (x1, y1, z1) der Spitze des Schneidekopfs während der Bearbeitung so gesteuert werden können, dass sie nicht unterhalb der Ebene Z' liegen.
• Durch das Vornehmen der wie oben beschriebenen Spaltsteuerung des Schneidekopfs 3 kann der Beweglichkeitsbereich des Schneidekopfs 3 (die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3) auch bei einem geneigten Werkstück gemäß der Neigung des angeordneten Werkstücks 5 geneigt werden, wie in 4 gezeigt ist. Somit kann eine Funktion zur Verhinderung eines Absenkens verwendet werden, ohne ein Absenken des Schneidekopfs 3 zu verursachen oder einen Bereich zu erzeugen, der eine mangelhafte Bearbeitung erfährt.
• Überdies wird der Beweglichkeitsbereich des Schneidekopfs in der Steuerung nach der vorliegenden Erfindung dann, wenn das Werkstück ein quadratisches oder rundes Rohr ist, auf Basis eines Falls, in dem der Drehwinkel des Rohrs 0 ° beträgt, definiert.
• 5 ist ein Diagramm, das die Definition des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs gemäß einer Ausführungsform, wobei das Werkstück ein quadratisches Rohr ist, veranschaulicht.
• Wenn das Werkstück 6 ein quadratisches Rohr ist, werden vier Punkte A, B, C und D auf dem von einer X-Z-Ebene her gesehenen Werkstück 6 unter Verwendung von Abständen (<1>, <3>, <2> und <4>) von einem Drehzentrum O des Werkstücks 6 definiert. Durch Drehen der definierten vier Punkte A, B, C und D gemäß einem Drehwinkel α des Werkstücks werden vier Punkte A', B', C' und D' erhalten.
• 6 ist ein Diagramm, das ein Berechnungsverfahren zum Neigen der unteren Grenze L des als der Beweglichkeitsbereich des Schneidekopfs 3 für das Werkstück 6 von 5 festgelegten Bereichs zeigt.
• Die Steuerung steuert den Z-Achsen-Koordinatenwert des Schneidekopfs so, dass die folgenden Ausdrücke erfüllt werden. $$\begin{array}{l}\text{a}=0°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie B}\text{'}\text{A}\text{'}\left(\text{xb}\text{'}\le \text{X}\le \text{xa}\text{'}\right).\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}0°<\text{a}<\text{9}°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie B}\text{'}\text{A}\text{'}\left(\text{xb}\text{'}\le \text{X}\le \text{xa}\text{'}\right),\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie A}\text{'}\text{D}\text{'}\left(\text{xa}\text{'}\le \text{X}\le \text{xd}\text{'}\right).\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{a}=90°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie A}\text{'}\text{D}\text{'}\left(\text{xa}\text{'}\le \text{X}\le \text{xd}\text{'}\right).\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}90°<\text{a}<180°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie A}\text{'}\text{D}\text{'}\left(\text{xa}\text{'}\le \text{X}\le \text{xd}\text{'}\right)\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie D}\text{'}\text{C}\text{'}\left(\text{xd}\text{'}\le \text{X}\le \text{xc}\text{'}\right).\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{a}=90°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie D}\text{'}\text{C}\text{'}\left(\text{xd}\text{'}\le \text{X}\le \text{xc}\text{'}\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}180°<a<270°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie C}\text{'}\text{D}\text{'}\left(\text{xd}\text{'}\le \text{X}\le \text{xc}\text{'}\right),\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie C}\text{'}\text{B}\text{'}\left(\text{xc}\text{'}\le \text{X}\le \text{xb}\text{'}\right).\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{a}=270°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie C}\text{'}\text{B}\text{'}\left(\text{xc}\text{'}\le \text{X}\le \text{xb}\text{'}\right).\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}270°<\text{a}<360°:\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie C}\text{'}\text{B}\text{'}\left(\text{xc}\text{'}\le \text{X}\le \text{xb}\text{'}\right),\\ \text{Z}\ge \text{gerade Linie B}\text{'}\text{A}\text{'}\left(\text{xb}\text{'}\le \text{X}\le \text{xa}\text{'}\right).\end{array}$$

  
• 7 ist ein Diagramm, das die Definition des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs für den Fall, in dem das Werkstück ein rundes Rohr ist, veranschaulicht, wobei dieses Beispiel keine Ausführungsform der Erfindung darstellt.
• Wenn ein Werkstück 7 ein rundes Rohr ist, wird der Abstand zwischen einer Koordinate E (xe, ze) der Spitze des Schneidekopfs und dem Drehzentrum O (x1, z1) berechnet. Die Steuerung hält den Schneidekopf an seiner Stelle, indem sie den Z-Achsen-Koordinatenwert des Schneidekopfs so steuert, dass der folgende Ausdruck (2) erfüllt wird: $$<5>\leqq \sqrt{{\left(\text{x}\mathrm{\theta }-\text{x}1\right)}^2+{\left(\text{z}\mathrm{\theta }-\text{z}1\right)}^2}$$

  
• In dem obigen Ausdruck (2) ist <5> wie in 7 gezeigt der Abstand von dem Drehzentrum des Werkstücks 7 (rundes Rohr) zu der unteren Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs.
• Durch Vornehmen der Spaltsteuerung des Schneidekopfs 3 auf die oben beschriebene Weise kann die Funktion zur Verhinderung eines Absenkens des Schneidekopfs 3 der Steuerung der vorliegenden Erfindung wie in 8 gezeigt selbst bei der Rohrbearbeitung verwendet werden, ohne zu verursachen, dass der Schneidekopf abgesenkt wird oder ein Bereich, der eine mangelhafte Bearbeitung erfährt, erzeugt wird.
• 9 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für die oben beschriebene Spaltsteuerung.
• Eine Steuerung 1 umfasst eine Steuereinheit 10, eine Spaltsteuereinheit 11 und eine Motorsteuereinheit 12. Die Steuereinheit 10 analysiert einen Bearbeitungsbefehl 20 und erzeugt für jeden Achsenmotor, der gesteuert werden soll, Bewegungsbefehlsdaten. Die Spaltsteuereinheit 11 gleicht einen auf den Bewegungsbefehlsdaten beruhenden Z-Achsen-Hub auf Basis eines Signals, das von einem Sensor 4 zum Detektieren des Ausmaßes des Spalts zwischen dem Schneidekopf 3 und dem Werkstück 5 rückgemeldet wird, so aus, dass der Abstand zwischen dem Schneidekopf 3 und dem Werkstück 5 konstant gehalten wird. Die Motorsteuereinheit 12 steuert einen Z-Achsen-Motor 2 zum Steuern der Z-Achsen-Position des Schneidekopfs 3. Typische Aufbauelemente der Steuerung, wie etwa verschiedene Achsenmotoren zum Steuern der relativen Positionen des Schneidekopfs 3 und des Werkstücks 5 in verschiedenen Achsenrichtungen, z.B. der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung, und Achsenmotor-Steuereinheiten zum Steuern der Motoren sind in 9 nicht gezeigt.
• Die in 9 gezeigte Steuerung 1 umfasst ferner eine Werkstückpositionsdetektionseinheit 13 und eine Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14. Die Werkstückpositionsdetektionseinheit 13 detektiert die Position des Werkstücks 5 auf Basis von Informationen, die durch einen Sensor detektiert werden, und Informationen, die die Koordinatenwerte der Achsen von den Motorsteuereinheiten für andere Achsen als die Z-Achse enthalten. Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 erhält die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 durch das oben genannte Berechnungsverfahren auf Basis der durch die Werkstückpositionsdetektionseinheit 13 detektierten Position des Werkstücks 5, und begrenzt den durch die Spaltsteuereinheit 11 ausgeglichenen Z-Achsen-Hub in den Bewegungsbefehlsdaten auf Basis der unteren Grenze L.
• Wenn das Werkstück eine flache Platte ist, ist die durch die Werkstückpositionsdetektionseinheit 13 detektierte Position des Werkstücks die Neigung des Werkstücks 5, die wie oben erwähnt auf Basis der Koordinatenwerte der drei Punkte (A, B und C in 1B) von der Oberfläche des Werkstücks von einem Berührungssensor oder einem Abstandssensor (nicht gezeigt) berechnet wird. Und wenn das Werkstück ein quadratisches Rohr ist, ist die Werkstückposition der Drehwinkel des Werkstücks 6, der von den durch einen Sensor oder dergleichen detektierten Koordinatenwerten des Werkstücks 6 und den Achsenmotor-Steuereinheiten erhalten wird.
• 10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb zeigt, bei dem eine Maschine (ein Schneidekopf 3) durch die Steuerung 1 von 1 gesteuert wird, um das flache Werkstück 5 zu bearbeiten.
• [Schritt SA01]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 berechnet auf Basis einer durch die Werkstückpositionsdetektionseinheit 13 detektierten Neigung des Werkstücks 5 eine Umwandlungsmatrix P.
• [Schritt SA02]: Die Steuereinheit 10 bestimmt, ob die Bearbeitung des Werkstücks 5 vorgenommen wird oder nicht. Wenn die Bearbeitung vorgenommen wird, geht die Verarbeitung zu Schritt SA03 über. Wenn nicht, endet diese Verarbeitung.
• [Schritt SA03]: Die Steuereinheit 10 analysiert den Bearbeitungsbefehl 20 und erzeugt die Bewegungsbefehlsdaten für die Achsen und gibt sie aus.
• [Schritt SA04]: Die Spaltsteuereinheit 11 bestimmt, ob die Spaltsteuerung eingeschaltet ist oder nicht. Wenn die Spaltsteuerung eingeschaltet ist, wird der Z-Achsen-Hub auf Basis des Spaltbefehls ausgeglichen, wonach die Verarbeitung zu Schritt SA05 übergeht. Wenn die Spaltsteuerung ausgeschaltet ist, werden die Bewegungsbefehlsdaten direkt an die Motorsteuereinheit 12 ausgegeben, wonach die Verarbeitung zu Schritt SA06 übergeht.
• [Schritt SA05]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 erlangt die Koordinatenwerte der Spitze des Schneidekopfs 3 aus den Bewegungsbefehlsdaten und transformiert die erlangten Koordinatenwerte der Spitze des Schneidekopfs 3 durch die in Schritt SA01 berechnete Matrix P invers (transformiert sie durch eine inverse Matrix).
• [Schritt SA06]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 bestimmt auf Basis der Z-Achsen-Koordinatenwerte, die in Schritt SA05 umgekehrt transformiert wurden, ob die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 durch die Spitze des Schneidekopfs 3 erreicht wird oder nicht. Wenn die untere Grenze L erreicht wird, geht die Verarbeitung zu Schritt SA07 über. Wenn nicht, geht die Verarbeitung zu Schritt SA08 über.
• [Schritt SA07]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 begrenzt den durch die Spaltsteuereinheit 11 ausgeglichenen Z-Achsen-Hub so, dass die Spitze des Schneidekopfs 3 die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 nicht erreicht, wonach die Verarbeitung zu Schritt SA02 zurückkehrt.
• [Schritt SA08]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 beseitigt die durch die Spaltsteuereinheit 11 ausgeglichene Grenze für den Z-Achsen-Hub, wonach die Verarbeitung zu Schritt SA02 zurückkehrt.
• 11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb zeigt, bei dem die Maschine (der Schneidekopf 3) durch die Steuerung 1 von 9 gesteuert wird, um ein rohrförmiges Werkstück zu bearbeiten.
• [Schritt SB01]: Die Steuereinheit 10 bestimmt, ob die Bearbeitung vorgenommen wird oder nicht. Wenn die Bearbeitung vorgenommen wird, geht die Verarbeitung zu Schritt SB02 über. Wenn nicht, endet diese Verarbeitung.
• [Schritt SB02]: Die Steuereinheit 10 analysiert den Bearbeitungsbefehl 20 und erzeugt die Bewegungsbefehlsdaten für die Achsen und gibt sie aus.
• [Schritt SB03]: Die Spaltsteuereinheit 11 bestimmt, ob die Spaltsteuerung eingeschaltet ist oder nicht. Wenn die Spaltsteuerung eingeschaltet ist, wird der Z-Achsen-Hub auf Basis des Spaltbefehls ausgeglichen, wonach die Verarbeitung zu Schritt SB04 übergeht. Wenn die Spaltsteuerung ausgeschaltet ist, werden die Bewegungsbefehlsdaten direkt an die Motorsteuereinheit 12 ausgegeben, wonach die Verarbeitung zu Schritt SB01 übergeht.
• [Schritt SB04]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 bestimmt auf Basis der Einstellungen der Steuerung 1 oder dergleichen, ob das Werkstück ein quadratisches Rohr oder ein rundes Rohr ist oder nicht.
• [Schritt SB05]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 berechnet auf Basis der einzelnen Informationen, die durch die Werkstückpositionsdetektionseinheit 13 erhalten werden, die Koordinatenwerte, die durch Drehen der jeweiligen Koordinatenwerte der vier Eckpunkte (A, B, C und D) des Werkstücks 6 mit dem Drehwinkel des Werkstücks 6 erhalten werden.
• [Schritt SB06]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 berechnet auf Basis der in Schritt SB05 berechneten Koordinatenwerte nach der Drehung der vier Eckpunkte eine Geradengleichung, um die untere Grenze des Beweglichkeitsbereichs zu erhalten.
• [Schritt SB07]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 berechnet den Abstand zwischen dem Drehzentrum des Werkstücks 7 und den Koordinatenwerten der Spitze des Schneidekopfs 3, wonach die Verarbeitung zu Schritt SB08 übergeht.
• [Schritt SB08]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 bestimmt auf Basis der Berechnung in Schritt SB06 oder SB07, ob die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs 3 durch die Spitze des Schneidekopfs 3 erreicht wird oder nicht. Wenn die untere Grenze L erreicht wird, geht die Verarbeitung zu Schritt SB09 über. Wenn nicht, geht die Verarbeitung zu Schritt SB10 über.
• [Schritt SB09]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 begrenzt den durch die Spaltsteuereinheit 11 ausgeglichenen Z-Achsen-Hub so, dass die Spitze des Schneidekopfs 3 die untere Grenze L des Beweglichkeitsbereichs des Schneidekopfs nicht erreicht, wonach die Verarbeitung zu Schritt SB01 zurückkehrt.
• [Schritt SB10]: Die Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit 14 beseitigt die durch die Spaltsteuereinheit 11 ausgeglichene Grenze für den Z-Achsen-Hub, wonach die Verarbeitung zu Schritt SB01 zurückkehrt.
• Obwohl hier eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann sie passend abgeändert und in verschiedenen Formen ausgeführt werden.

Claims (1)

1. Steuerung (1) zum Steuern einer Maschine, die ein Schneiden eines Werkstücks (6) vornimmt, wobei die Steuerung (1) dazu ausgebildet ist, eine Spaltsteuerung vorzunehmen, wobei der Spalt den Abstand zwischen einer Spitze eines Schneidekopfs (3) und dem Werkstück (6) angibt, so dass sich ein Z-Achsen-Koordinatenwert der Spitze des Schneidekopfs (3) nicht unterhalb einer berechneten effektiven unteren Grenzposition (L') befindet, wobei das Werkstück (6) ein Rohr ist, dessen umhüllende Seitenflächen einen rechteckigen Querschnitt definieren, und das eine durchgehende Aussparung in Längsrichtung an einer Ecke des Querschnitts aufweist, wobei das Rohr relativ zum Schneidekopf (3) um eine parallel zu einer Längsachse des Rohres verlaufende Achse gedreht wird, und wobei die Steuerung (1) eine Werkstückpositionsdetektionseinheit (13), die dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel (a) des Werkstücks (6) zu detektieren; und eine Untere-Grenzpositions-Begrenzungseinheit (14), die dazu ausgebildet ist, den Z-Achsen-Koordinatenwert der Spitze des Schneidekopfs (3) im Fall eines unterhalb der berechneten effektiven unteren Grenzposition (L') befindlichen Z-Achsen-Koordinatenwerts der Spitze des Schneidekopfs (3) so auszugleichen, dass sie sich nicht unter der auf Basis des Drehwinkels (a) des Werkstücks (6) und einer vorab festgelegten unteren Grenzposition (L) berechneten effektiven unteren Grenzposition (L') befindet, umfasst, wobei jeweils gerade Linien, die parallel zu den Oberflächen des Werkstücks (6) in der XZ-Ebene verlaufen, mittels der Abstände der jeweiligen Oberflächen des Werkstücks (6) von einem Drehzentrum (O) des Werkstücks (6) definiert sind, wobei die Koordinatenwerte (xa, za, xb, zb, xc, zc, xd, zd) der Schnittpunkte (A, B, C, D) der derart definierten geraden Linien entsprechend des Drehwinkels (a) des Werkstücks (6) transformiert werden, und wobei die effektive untere Grenzposition (L') durch eine Geradengleichung auf Basis der transformierten Koordinatenwerte (xa', za', xb', zb', xc', zc', xd', zd') der Schnittpunkte (A', B', C', D') berechnet wird.

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