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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, insbesondere eine numerische Steuervorrichtung, die eine Funktion zur Stapelausgabe von Daten aufweist, die eine numerische Steuerung oder ein Peripheriegerät betreffen.
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2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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In den letzten Jahren wurden, um das Ziel zu erreichen, die Qualität einer Bearbeitung zu verbessern, die für die Bearbeitung erforderliche Zeit zu verkürzen und die Ursachen einer fehlerhaften Bearbeitung zu untersuchen, bei einer durch eine Maschine gesteuerten Bearbeitung erzeugte oder erfasste numerische Steuerdaten und dem für die Bearbeitung verwendeten Peripheriegerät entnommene Peripheriegerätdaten gesammelt und die derart erhaltenen Daten analysiert und in der Praxis verwendet. Um die Bearbeitungssituation genauer zu analysieren und die Prozessdaten effizienter zu nutzen, wurden in vielen Fällen nicht nur die Steuerdaten der numerischen Steuervorrichtung, sondern auch die Daten des Peripheriegeräts gesammelt.
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7 ist eine schematische Darstellung, die ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Sammeln von eine Bearbeitung betreffenden Daten veranschaulicht. Wie aus 7 ersichtlich ist, ist die numerische Steuervorrichtung dazu eingerichtet, hinsichtlich der Art der auszugebenden numerischen Steuerdaten sowie des Ziels der Ausgabe durch einen Bediener eingestellt zu werden. Im Hinblick auf das Peripheriegerät wird der Datenausgabevorgang bei jedem Gerät im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie vorstehend angegeben ausgeführt. Beim Stand der Technik muss daher der Bediener die numerische Steuervorrichtung und das Peripheriegerät unabhängig voneinander steuern, um die Prozessdaten zu sammeln.
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Die jeweilige Datenausgabe vom Peripheriegerät an die externen Speicher umfasst Zeitstempel, die auf der Uhr jedes Geräts basieren. Diese Daten sind hinsichtlich ihrer Einheit und ihrem Abtastzyklus nicht vereinheitlicht. Es ist daher schwierig, den relativen Vorgang zwischen Geräten sofort zu vergleichen und zu analysieren. Der Bediener muss die Unterschiede zwischen den Geräten ausgleichen, die Zeitreihen zwischen den Daten anpassen und sie zu einer Reihe vergleichbarer und analysierbarer Prozessdaten aggregieren.
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Als eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Technik wird häufig ein bezüglich des Sammelns und Nutzens von Daten automatisiertes System verwendet, das in 8 gezeigt ist. Bei diesem System wird durch Verbinden des Hostarbeitsplatzrechners mit der numerischen Steuervorrichtung oder durch eine numerische Steuervorrichtung, die die Funktion des Arbeitsplatzrechners aufweist, ein Datenlogger oder eine Anwendung verwendet, wie etwa eine auf einem Arbeitsplatzrechner betriebene Anzeigeanwendung.
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Beispielsweise ist in
JP 2004 - 178 479 A eine Datensammeleinrichtung zum Akkumulieren von Daten offenbart, die als Echtzeitdaten von einem Datengeber erfasst werden, die der Echtzeit entsprechen, zu der die Daten erfasst werden, wobei eine Kompensationsdatenakkumulationseinheit zum Akkumulieren des Erfassungszeitraums der Daten als für einen erwarteten Zeitraum kompensierte Daten bereitgestellt ist. Durch Anwenden einer solchen Anordnung können der Ausgabevorgang durch den Bediener und der Aggregationsvorgang automatisiert werden.
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Es besteht jedoch das Problem, dass die Kosten für die Entwicklung oder Anschaffung des Datenloggers (Datensammeleinrichtung) oder der Anzeigeanwendung sowie die Kosten für die Architektur und den Betrieb der Systemgegebenheiten, unter denen der Datenlogger oder die Anzeigeanwendung betrieben wird, eine Belastung darstellen. Des Weiteren muss eine Schnittstelle zum Austauschen einer großen Menge Prozessdaten zwischen dem Datenlogger zum Sammeln von Prozessdaten und der die gesammelten Prozessdaten verwendenden Anwendung bereitgestellt werden. Es besteht ferner das Problem, dass eine Hochleistungsschnittstelle bereitgestellt werden muss, um den Austausch der großen Menge Prozessdaten zu ermöglichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine numerische Steuervorrichtung bereitzustellen, die eine Funktion zum Sammeln von Prozessdaten ohne Verwendung externer Einrichtungen, wie etwa eines Datenloggers, und zum Durchführen einer Stapelausgabe der Daten aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch eine numerische Steuervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
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Beispielhaft wird eine numerische Steuervorrichtung zum Sammeln von bei einer durch eine Maschine gesteuerten Bearbeitung erzeugten oder erfassten numerischen Steuerdaten und dem für die Bearbeitung verwendeten Peripheriegerät entnommenen Peripheriegerätdaten, Erzeugen von Prozessdaten, die durch Aggregieren der numerischen Steuerdaten und der Peripheriegerätdaten erhalten werden, und Ausgeben der Prozessdaten bereitgestellt, die umfasst:
- - eine Sammel-/Ausgabesteuereinheit, die dafür konfiguriert ist, eine Schnittstelle zum Einstellen von Sammelinformationen, die eine Sammelbedingung der numerischen Steuerdaten und der Peripheriegerätdaten definieren, und Aggregationsinformationen, die eine Aggregationsbedingung beim Aggregieren der numerischen Steuerdaten und der Peripheriegerätdaten definieren, sowie eine Schnittstelle zum Ausgeben der erzeugten Prozessdaten bereitzustellen,
- - eine Datenverwaltungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die numerischen Steuerdaten gemäß den Sammelinformationen zu sammeln,
- - eine Datensammeleinheit, die dafür konfiguriert ist, die Peripheriegerätdaten gemäß den Sammelinformationen vom Peripheriegerät zu sammeln, und
- - eine Datenaggregationseinheit, die dafür konfiguriert ist, die durch Aggregieren der numerischen Steuerdaten und der Peripheriegerätdaten gemäß den Aggregationsinformationen erhaltenen Prozessdaten zu erzeugen.
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Gemäß einem anderen Beispiel wird eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt, wobei die Sammelinformationen die Art der gesammelten Daten, die zum Sammeln der Daten erforderliche Zeit, die Anzahl der gesammelten Daten und Peripheriegerätkenninformationen umfassen.
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Gemäß dem anderen Beispiel wird eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt, wobei die Aggregationsinformationen Referenzdaten, basierend auf denen die Daten aggregiert werden, den Umrechnungsfaktor der numerischen Steuerdaten und der Peripheriegerätdaten und die Zeitverschiebung der numerischen Steuerdaten und der Peripheriegerätdaten umfassen.
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Gemäß dem weiteren Beispiel wird eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt, wobei die Datensammeleinheit dazu eingerichtet ist, die Verzögerungszeit eines mit dem Peripheriegerät ausgetauschten Befehls zusammen mit den Peripheriegerätdaten auszugeben, und die Datenaggregationseinheit dazu eingerichtet ist, bei der Aggregation von Daten die Peripheriegerätdaten basierend auf der Verzögerungszeit in einer Zeitachsenrichtung zu verschieben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Sammeln von Prozessdaten leicht durchgeführt werden, da der Bediener die numerische Steuervorrichtung bzw. das Peripheriegerät nicht steuern muss. Die Aggregation von Prozessdaten ist ebenfalls unnötig, da eine von der numerischen Steuervorrichtung ausgegebene Reihe von Prozessdaten bereits hinsichtlich ihrer Zeitstempel angepasst wurde.
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Im Hinblick auf Peripheriegeräte ohne Daten-Ein-/Ausgabeschnittstellen für Arbeitsplatzrechner können Daten durch eine mit der numerischen Steuervorrichtung verbundene I/O- (Ein-/Ausgabe-) Einrichtung gesammelt werden. Daher können Daten von einer Vielzahl unterschiedlicher Peripheriegeräte gesammelt werden. Des Weiteren können, da kein dedizierter Datenlogger bereitgestellt werden muss, die Kosten für die Entwicklung oder Anschaffung des Datenloggers oder der Anzeigeanwendung sowie die Kosten für die Architektur und den Betrieb der Systemgegebenheiten, unter denen der Datenlogger oder die Anzeigeanwendung betrieben wird, gesenkt werden. Die Prozessdaten können sofort in der numerischen Steuervorrichtung bestätigt werden, da keine Zeit aufgewendet werden muss, um die Daten zu übertragen und der Anwendung zu antworten.
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Figurenliste
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Das vorstehend beschriebene und andere Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen hervor. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung, die die Funktionen der numerischen Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- 2 ein schematisches Funktionsblockdiagramm der numerischen Steuervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das zwischen den Funktionseinrichtungen der in 2 gezeigten numerischen Steuervorrichtung auszutauschende Daten veranschaulicht;
- 4 eine Darstellung, die ein Beispiel für das Verfahren zum Aggregieren von Daten durch die Datenaggregationseinheit veranschaulicht;
- 5 ein Diagramm, das ein Beispiel für die durch die Datenaggregationseinheit aggregierten Prozessdaten zeigt;
- 6 eine schematische Darstellung zum Erläutern des Verfahrensablaufs zum Ausgeben der durch die Datenaggregationseinheit aggregierten Daten über die Sammel-/Ausgabesteuereinheit an den Bediener;
- 7 eine schematische Darstellung, die das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zum Sammeln von eine Bearbeitung betreffenden Daten veranschaulicht; und
- 8 eine schematische Darstellung, die das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zum Sammeln von eine Bearbeitung betreffenden Daten durch einen Arbeitsplatzrechner veranschaulicht.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Darstellung, die die Funktionen der numerischen Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die numerische Steuervorrichtung 10 hat eine Funktion zum automatischen Sammeln von Peripheriegerätdaten von einem Peripheriegerät 20 gemäß der durch den Bediener definierten Einstellung, Aggregieren einer Reihe von hinsichtlich der Zeitstempel und/oder des Abtastzyklus zwischen numerischen Steuerdaten und den Peripheriegerätdaten vereinheitlichten Prozessdaten und Anzeigen derselben auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 30 oder Ausgeben derselben an einen externen Speicher 40. Die Prozessdaten können durch die numerische Steuervorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung effizient und bei geringen Kosten genutzt werden, ohne Datenlogger oder Anwendungen für Arbeitsplatzrechner einzusetzen, wie etwa Anzeigeanwendungen, da die Anzahl manueller Tätigkeiten des Bedieners verringert und das Sammeln und Aggregieren der Prozessdaten sequenziell durchgeführt werden kann.
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2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das den Befehls-/Betriebsablauf und den Datenfluss veranschaulicht, die in der numerischen Steuervorrichtung 10 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgen. 3 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das die zwischen den in 2 gezeigten Funktionseinrichtungen auszutauschenden Daten genauer veranschaulicht. Die numerische Steuervorrichtung 10 dieser Ausführungsform umfasst eine Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11, eine Datenverwaltungseinheit 12, eine Datensammeleinheit 13 und eine Datenaggregationseinheit 14.
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Die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 ist eine Funktionseinrichtung, die eine Schnittstelle zum Einstellen von Sammelinformationen zum Einstellen der Sammelbedingung, wie etwa eines Gegenstands, von dem Daten zu sammeln sind, und des Zeitraums zum Sammeln von Daten, und von Aggregationsinformationen zum Einstellen der Aggregationsbedingung, wie die Daten aggregiert werden, die durch das auf den Sammelinformationen basierende Sammeln erhalten wurden, sowie eine Schnittstelle zum Ausgeben der durch die Datenaggregationseinheit 14 aggregierten Prozessdaten an den Bediener bereitstellt. Die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 ist dazu eingerichtet, die die numerischen Steuerdaten betreffenden Sammelinformationen, die über die Schnittstelle zum Einstellen der Sammelinformationen durch den Bediener eingestellt werden, und aggregierte Informationen der Datenverwaltungseinheit 12 zu melden, die die Peripheriegerätdaten betreffenden Sammelinformationen der Datensammeleinheit 13 zu melden bzw. die durch den Bediener eingestellten Aggregationsinformationen der Aggregationseinheit 14 zu melden.
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In den über die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 einzustellenden Sammelinformationen sind die Art der zu sammelnden numerischen Steuerdaten, der Datensammelzeitraum, der den Zeitraum zum Sammeln von Daten angibt, und die Anzahl der zu sammelnden Daten als numerische Steuerdaten einzustellen, und die Kennung des Peripheriegeräts 20, von dem Daten zu sammeln sind, die Art der zu sammelnden Peripheriegerätdaten, der Datensammelzeitraum, der den Zeitraum zum Sammeln von Daten angibt, und die Anzahl der zu sammelnden Daten als Peripheriegerätdaten einzustellen.
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Im Hinblick auf die Peripheriegerätdaten hängt der Abtastzeitraum, gemäß dem das Sammeln von Daten durchgeführt werden kann, manchmal von jedem Peripheriegerät 20 ab. In einem solchen Fall kann ein solches Element durch eine durch den Bediener getroffene Auswahl des unter Verwendung des Peripheriegeräts 20 eingestellten Werts eingegeben werden. Bei dem als zu sammelndes Objekt auszuwählenden Peripheriegerät 20 kann es sich um Sensoren, wie etwa einen Beschleunigungssensor oder einen Erschütterungssensor, und um Geräte handeln, die in Zusammenhang mit einer Bearbeitung zu verwenden sind, wie etwa miteinander verbundene Geräte, die Späneförderer oder Roboter umfassen.
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Die Aggregationsinformationen, die durch die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 in der Datenaggregationseinheit 14 einzustellen sind, umfassen Referenzdaten, die eine Referenz der Aggregation innerhalb der Daten darstellen, die in den durch den Bediener eingestellten Sammelinformationen als zu sammelndes Objekt angegeben sind, den Umrechnungsfaktor für die Einheitenumrechnung beim Aggregieren von als zu sammelndes Objekt angegebenen Daten und die Zeitverschiebung, die den Betrag der Zeitverschiebung beim Aggregieren jeglicher als zu sammelndes Objekt angegebener Daten angibt. Die Zeitverschiebung ist eine Verzugszeit oder Verzögerungszeit in Bezug auf den Beginn des Datentransfers des Peripheriegeräts 20. Da das Peripheriegerät 20 ab dem Empfang einer Datenausgabeanforderung bis zum tatsächlichen Beginn der Ausgabe der Daten eine vorgegebene Verarbeitungszeit benötigt, neigen die angeforderten Daten dazu, mit einer Verzögerung ausgegeben zu werden (die bei der Ausgabe von <2> in 3 aufgetretene Verzögerungszeit). Die vorab durch den Bediener hinsichtlich jedes Peripheriegeräts ermittelte Verzögerungszeit muss eingestellt werden, da die Verzögerungszeit von jedem Peripheriegerät 20 abhängt.
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Die Datenverwaltungseinheit 12 ist dazu eingerichtet, die numerischen Steuerdaten, wie etwa die zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine 1 verwendeten oder die infolge der numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine 1 erhaltenen, zu verwalten. Die Einheit 12 ist dazu eingerichtet, die durch sie gemäß den von der Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 gemeldeten Sammelinformationen verwalteten numerischen Steuerdaten an die Datenaggregationseinheit 14 zu übertragen.
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Die Datensammeleinheit 13 umfasst eine Schnittstelle zum Peripheriegerät 20 und ist dazu eingerichtet, die Kommunikation mit diesem gemäß den von der Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 gemeldeten Sammelinformationen durch Befehle zu steuern, die Peripheriegerätdaten vom Peripheriegerät 20 in einem Sende-Empfangspuffer zu speichern, die gespeicherten Peripheriegerätdaten zu aggregieren und die Daten an die Datenaggregationseinheit 14 zu übertragen.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 ist über ein Netzwerk oder eine I/O-Einrichtung mit dem Peripheriegerät 20 verbunden, so dass ein System bereitgestellt wird, das Befehle und Daten senden und/oder empfangen kann. Der Befehl ist nicht nur der Universalkommunikationsbefehl, sondern auch das Steuersignal, das zwischen der herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung 10 und dem Peripheriegerät 20 identifizierbar ist. Die bei der Übertragung des Befehls unvermeidliche Verzögerungszeit (die beim Signalaustausch von <1> in 3 aufgetretene Verzögerungszeit) wird vorab gemessen, um sie zu den durch das Sammeln zu erhaltenden Ergebnissen zu addieren.
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Die Datenaggregationseinheit 14 ist dazu eingerichtet, die Prozessdaten zu erzeugen, die durch Aggregieren der von der Datenverwaltungseinheit 12 übertragenen numerischen Steuerdaten und der von der Datensammeleinheit 13 übertragenen Peripheriegerätdaten gemäß den von der Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 gemeldeten Aggregationsinformationen erhalten werden.
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Ein Beispiel für das Verfahren zum Aggregieren der Daten durch die Datenaggregationseinheit 14 ist in 4 gezeigt. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel werden der Kühlmitteldurchsatz als Peripheriegerätdaten, der X-Koordinatenwert als numerische Steuerdaten und das Steuersignal (Modalsignal) gesammelt und die gesammelten Daten gemäß der folgenden Datenaggregationssequenz aggregiert.
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1. Klassifizierung von Daten
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Die gesammelten numerischen Steuerdaten und Peripheriegerätdaten werden in solche mit geringfügiger Zeitreihenabweichung, wie etwa optionale Daten, parametrische Daten und Kompensationsbeträge (die Struktur der Hardware betreffende Daten), und solche mit erheblicher Zeitreihenabweichung, wie etwa Kühlmitteldurchsatz, Koordinatenwert und Steuersignal, eingeteilt.
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2. Einheitenumrechnung von Daten
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Einheitenumrechnungsvorgänge hinsichtlich der numerischen Steuerdaten und Peripheriegerätdaten werden basierend auf dem von der Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 als Aggregationsinformation gemeldeten Umrechnungsfaktor oder einem vorab für jegliche Daten eingetragenen Umrechnungsfaktor ausgeführt.
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3. Anpassung des Datensammelzeitraums
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Die von der Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 als Aggregationsinformationen gemeldeten Daten werden als Referenzdaten definiert. Sofern die Referenzdaten nicht in den Aggregationsinformationen angegeben sind, werden die numerischen Steuerdaten, die den längsten Datensammelzeitraum erfordern, oder Peripheriegerätdaten als Referenzdaten definiert. Die gesammelten Daten werden längs der Zeitachse der Referenzdaten verteilt.
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4. Berechnung des Abtastzyklus
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Der Abtastzyklus jeglicher numerischer Steuerdaten und Peripheriegerätdaten kann anhand des Datensammelzeitraums und der Anzahl der gesammelten Daten ermittelt werden.
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5. Interpolation von Daten
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Die numerischen Steuerdaten und die Peripheriegerätdaten, abgesehen von den Referenzdaten, werden auf den Abtastzyklus der Referenzdaten interpoliert.
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6. Verschiebung von Daten
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Die in den Aggregationsinformationen enthaltene Zeitverschiebung und die im Sammelergebnis enthaltene Verzögerungszeit werden aufaddiert, um die numerischen Steuerdaten bzw. die Peripheriegerätdaten auf der Zeitachse der Referenzdaten zu verschieben.
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Ein Beispiel für die gemäß der vorstehend genannten Datenverarbeitungssequenz aggregierten Prozessdaten ist in 5 gezeigt.
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Der Bediener kann auf den ersten Blick aus 5 die Tatsache erfassen, dass der Schneidvorgang begonnen hat, bevor der Durchsatz des Kühlmittels den Beharrungswert erreicht hat, wobei die bei der Bearbeitung verwendeten Programme und die Einstellung jedes Peripheriegeräts gemäß den erfassten Informationen rückbestätigt werden können.
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6 ist eine schematische Darstellung zum Erläutern des Verfahrensablaufs zum Ausgeben der durch die Datenaggregationseinheit 14 aggregierten Daten über die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 an den Bediener. Die Datenaggregationseinheit 14 ist dazu eingerichtet, die aggregierten Prozessdaten an die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 zu übertragen. Die Sammel-/Ausgabesteuereinheit 11 ist dazu eingerichtet, die Prozessdaten an den Bediener auszugeben oder die Prozessdaten an den externen Speicher 40 zu übertragen, um sie durch Erneuern Anzeigeschnittstelle aufzuzeichnen, um die Prozessdaten über den Sende-Empfangspuffer anzuzeigen.
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Bei der numerischen Steuervorrichtung 10 der vorstehend genannten Anordnung kann das Sammeln der Prozessdaten leicht durchgeführt werden, da eine unabhängige Steuerung der Ausgabe der numerischen Steuervorrichtung 10 und des Peripheriegeräts 20 nicht erforderlich ist. Des Weiteren müssen die Prozessdaten nicht durch den Bediener aggregiert werden, da eine Reihe von durch die numerische Steuervorrichtung 10 ausgegebenen Daten hinsichtlich ihrer Zeitstempel und anderem aneinander angepasst wurde.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 kann außerdem mit dem Peripheriegerät 20, wie etwa einem Arbeitsplatzrechner ohne Schnittstelle zur Datensammeleinrichtung zum Ein-/Ausgeben von Daten, Daten austauschen. Die numerische Steuervorrichtung 10 kann das Sammeln von Daten über ein Netzwerk oder eine I/O-Einrichtung durchführen, das/die mit einem solchen Peripheriegerät 20 verbunden ist, und sie kann in größerem Umfang als die generische Datensammeleinrichtung Daten von zahlreichen Peripheriegeräten sammeln. Des Weiteren können die Kosten für die Entwicklung oder Anschaffung des Datenloggers oder der Anzeigeanwendung sowie die Kosten für die Architektur und den Betrieb der Systemgegebenheiten, unter denen der Datenlogger oder die Anzeigeanwendung betrieben wird, gesenkt werden. Die Prozessdaten können sofort in der numerischen Steuervorrichtung 10 bestätigt werden, da keine Zeit aufgewendet werden muss, um Daten zu übertragen und der Anwendung zu antworten.
