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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung und im Besonderen eine numerische Steuervorrichtung mit einer Bearbeitungszeitvorhersagefunktion, die eine Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerung berücksichtigt.
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Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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In einem Fall, in dem ein Werkstück unter Verwendung einer Werkzeugmaschine bearbeitet wird, wird die Bearbeitungsgenauigkeit im Allgemeinen schlecht, wenn eine Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Im Gegensatz dazu wird die Bearbeitungsgenauigkeit ausgezeichnet, wenn die Bearbeitungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird, um die Bearbeitungszeit zu verlängern. Aus diesem Grund möchte ein Benutzer, der das Werkstück unter Verwendung der Werkzeugmaschine bearbeitet, „das Werkstück mit einer Bearbeitungsgenauigkeit innerhalb eines voreingestellten zulässigen Bearbeitungsfehlers in einer möglichst kurzen Bearbeitungszeit bearbeiten“. Es ist jedoch nicht einfach, den Umfang der Bearbeitungszeit, in der das Werkstück bearbeitet werden kann, und den Umfang des Bearbeitungsfehlers, mit dem das Werkstück bearbeitet werden kann, zu diesem Zeitpunkt zu ermitteln.
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In diesem Zusammenhang wurden in dem Versuch, durch Durchführen einer Versuchsbearbeitung und gleichzeitiges Ändern der Einstellung eines Parameters, etc. oder durch Vorhersagen der Bearbeitungsgenauigkeit und einer Bearbeitungszeit durch Durchführen einer Simulation, ohne eine Versuchsbearbeitung durchzuführen, eine Bearbeitungszeit zu verkürzen und gleichzeitig die Bearbeitungsgenauigkeit beizubehalten, verschiedene Versuche und Irrtümer wiederholt.
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Beispiele für eine herkömmliche Haupttechnik, die das Vorhersagen einer Bearbeitungszeit betrifft, umfassen Techniken, die in
JP 2003-175439 A ,
JP 2012 -
243152 A ,
JP 11-028643 A ,
JP 2014-038482 A und im
Journal of Technical Disclosure Nr. 2012-502270 offenbart sind.
JP 2003-175439 A offenbart eine Technik zum genauen Vorhersagen einer Bearbeitungszeit durch Sammeln einer Zeitdauer einer Hilfsfunktion für jeden Hilfscode und zum Reflektieren ihres Mittelwerts in einer vorhergesagten Bearbeitungszeit.
JP 2012-243152 A offenbart eine Technik, die eine genauere Bearbeitungszeit- und Bearbeitungsfehlervorhersage durch Simulieren eines Servobetriebs ermöglicht.
JP 11-028643 A offenbart eine Technik zum Vorhersagen einer genaueren Bearbeitungszeit als lediglich einer vorhergesagten Bearbeitungszeit durch Messen einer Zeitspanne, die einer tatsächlichen Bearbeitung während der Bearbeitung entspricht, und zum Addieren einer vorhergesagten Bearbeitungszeit zur tatsächlichen Bearbeitungszeit. Darüber hinaus offenbart
JP 2014-038482 A eine Technik, die unter Berücksichtigung einer Beschleunigungs- und Verlangsamungszeit und einer Programmausführungsreihenfolge durch Aufteilen eines Werkzeugwegs in Einheiten, die kleiner als ein als Segment bezeichneter Block sind, und durch Erhöhen und Einstellen einer Segmentbewegungszeit auf eine Bearbeitungszeit unter Berücksichtigung der Bearbeitungsfähigkeit der numerischen Steuervorrichtung eine genaue Bearbeitungszeitvorhersage ermöglicht. Des Weiteren wird bei einer Technik, die im
Journal of Technical Disclosure Nr. 2012-502270 offenbart ist, eine Bearbeitungszeit durch Berechnen einer auf eine Beschleunigung und Verlangsamung zurückzuführenden Verzögerung, einer auf eine Servosteuerung zurückzuführenden Verzögerung und einer Maschinenbewegungsverzögerung vorhergesagt.
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Im Allgemeinen bewirken beim Betrieb einer Maschine eine auf einer in jedem Teil erzeugten Reibkraft basierende Betriebsverzögerung, eine Verzögerung eines Rückkopplungssystems, eine durch Trägheit verursachte Betriebsverzögerung etc. eine sogenannte Maschinenverzögerung, wie etwa eine auf eine Beschleunigung und Verlangsamung zurückzuführende Verzögerung, eine auf eine Servosteuerung zurückzuführende Verzögerung, eine Maschinenbewegungsverzögerung, etc. (
6). Die in
JP 2003-175439 A und
JP 2012-243152 A offenbarten Techniken berücksichtigen eine solche Maschinenverzögerung jedoch nicht, weshalb das Problem besteht, dass in einem Bearbeitungszeitvorhersageergebnis ein Fehler auftritt. Des Weiteren ist bei der in
JP 11-028643 A offenbarten Technik die Vorhersagegenauigkeit nahe dem Ende der Bearbeitung hoch. In der frühen Phase der Bearbeitung wird eine Maschinenverzögerung jedoch nicht ausreichend in einem Vorhersageergebnis reflektiert, weshalb in einem Bearbeitungszeitvorhersageergebnis ein Fehler auftritt. Ferner ist bei den in
JP 2014 -
038482 A und dem
Journal of Technical Disclosure Nr. 2012-502270 offenbarten Techniken, obgleich angeregt wird, eine Maschinenverzögerungszeit zu berechnen, kein Schema zum Berechnen einer spezifischen Maschinenverzögerungszeit offenbart. Darüber hinaus ist es, da eine Charakteristik einer Maschinenverzögerung bei jeder Maschine selbst dann anders ist, wenn ein Rechenschema offenbart wird, schwierig, auf alle Arten von Maschinenverzögerungen zu reagieren und eine genaue Vorhersage ist nicht möglich.
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Im Allgemeinen nimmt eine Maschinenverzögerung zu, wenn ein Steuerobjekt beschleunigt oder verlangsamt wird. Daher wird eine Bearbeitungszeit als genau vorhergesagt angesehen, wenn ein Verfahren zum Messen einer Zeitlücke zwischen einer vorhergesagten Bearbeitungszeit und einer tatsächlichen Bearbeitungszeit, die vorab infolge einer Maschinenverzögerung durch ein Experiment etc. erzeugt wird, und zum Korrigieren der vorhergesagten Bearbeitungszeit basierend auf der gemessenen Zeitlücke und der Anzahl an Beschleunigungen und Verlangsamungen bei der Bearbeitung verwendet wird. In der Praxis ist jedoch eine Maschinenverzögerung, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden in einem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Programmbefehlen erzeugt wird (z.B. eine Maschinenverzögerung, die zwischen einem Befehl G00 und einem Befehl G01 erzeugt wird, wenn der Befehl G01 nach dem Befehl G00 ausgeführt wird), entsprechend einer Kombination von zwei Programmbefehlsarten (eine Kombination, die eine Reihenfolge einschließt) unterschiedlich. Daher besteht ein Problem darin, dass eine Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit einer Bearbeitungszeit selbst dann Grenzen hat, wenn die Zeitlücke lediglich gemessen und verwendet wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In diesem Zusammenhang besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine numerische Steuervorrichtung bereitzustellen, die unter Berücksichtigung einer in einer Maschine erzeugten Maschinenverzögerung eine Vorhersage einer Bearbeitungszeit mit größerer Genauigkeit ermöglicht.
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Bei der Erfindung wird das vorstehend genannte Problem gelöst, indem eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt wird, die eine Konfiguration zum Berechnen einer genaueren Bearbeitungszeit durch Abtasten eines Bewegungsbetrags und eines Fehlerbetrags (Positionsabweichungsbetrag) für jede Steuerperiode pro Zeiteinheit und zum gleichzeitigen Durchführen einer tatsächlichen Bearbeitung mit verschiedenen Kombinationen von Programmbefehlsarten (Kombinationen, die Reihenfolgen einschließen) aufweist, um eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit bei jeder der Kombinationen von Programmbefehlsarten zu erhalten und die erhaltene tatsächliche Verzögerungszeit als Daten zu sammeln, die in einem Simulationsergebnis der Bearbeitungszeitvorhersage reflektiert werden.
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Ferner bearbeitet eine erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung ein Werkstück durch Steuern einer Maschine, die wenigstens eine Achse umfasst, basierend auf einem Bearbeitungsprogramm und umfasst eine Bezugsbearbeitungszeitvorhersageeinheit zum Vorhersagen einer Bezugsbearbeitungszeit, die einer Bearbeitungszeit entspricht, bei der eine Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit nicht berücksichtigt ist, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, eine Programmanalyseeinheit zum Extrahieren einer im Bearbeitungsprogramm enthaltenen Kombination wenigstens eines Programmbefehls durch Analysieren des Bearbeitungsprogramms, eine Datenspeichereinheit zum Speichern von Informationen, die eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit betreffen, die bei einer tatsächlichen Bearbeitung durch die Maschine für jede Kombination von Programmbefehlsarten gemessen wird, eine Korrekturzeitberechnungseinheit zum Berechnen einer Korrekturzeit zur Korrektur der Bezugsbearbeitungszeit basierend auf der durch die Programmanalyseeinheit extrahierten Kombination von Programmbefehlen und in der Datenspeichereinheit gespeicherten Informationen, die eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede der Kombinationen von Programmbefehlsarten betreffen, und eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit zum Berechnen einer vorhergesagten Bearbeitungszeit, die durch Korrigieren der Bezugsbearbeitungszeit unter Verwendung der Korrekturzeit erhalten wird.
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Die vorstehende erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung umfasst ferner eine Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit zum Messen einer tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlen und zum Aktualisieren der in der Datenspeichereinheit gespeicherten Informationen, die eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlsarten betreffen, basierend auf der gemessenen tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlen.
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Bei der vorstehenden erfindungsgemäßen numerischen Steuervorrichtung berechnet die Korrekturzeitberechnungseinheit die Korrekturzeit durch Schätzen einer Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit in Bezug auf jede durch die Programmanalyseeinheit extrahierte Kombination von Programmbefehlen basierend auf den in der Datenspeichereinheit gespeicherten Informationen, die die tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlsarten betreffen, und Integrieren jeder geschätzten Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit.
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Erfindungsgemäß ist es möglich, unter Berücksichtigung einer Charakteristik einer Werkzeugmaschine, wie etwa einer Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerung, eine Bearbeitungszeit mit größerer Genauigkeit vorherzusagen.
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Figurenliste
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Das vorstehend beschriebene Ziel und Merkmal der Erfindung sowie andere Ziele und Merkmale gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine Hardwarekonfigurationsdarstellung, die einen Hauptteil einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 2 ein schematisches Funktionsblockdiagramm der numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens zum Messen einer tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit durch eine Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit;
- 4A eine Darstellung, die ein Beispiel für eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede in einer Datenspeichereinheit gespeicherte Kombination von Programmbefehlsarten zeigt;
- 4B eine Darstellung, die ein Beispiel für eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede in der Datenspeichereinheit gespeicherte Kombination von Programmbefehlsarten für jedes Werkstückgewicht zeigt;
- 5 eine Darstellung, die ein Beispiel für eine durch eine Programmanalyseeinheit aus einem Bearbeitungsprogramm extrahierte Kombination von Programmbefehlen zeigt; und
- 6 eine Darstellung zur Beschreibung einer Maschinenverzögerung.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung tastet im Voraus einen Bewegungsbetrag und einen Fehlerbetrag (Positionsabweichungsbetrag) für jede Steuerperiode pro Zeiteinheit ab und führt gleichzeitig eine tatsächliche Bearbeitung mit verschiedenen Kombinationen von Programmbefehlsarten (Kombinationen, die Reihenfolgen einschließen) durch, um eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit bei jeder der Kombinationen von Programmbefehlsarten als Daten in einer Datenspeichereinheit zu speichern. Dann wird, wenn eine die Bearbeitung durch ein Bearbeitungsprogramm betreffende Zeitspanne vorhergesagt wird, eine zwischen jeweiligen Programmbefehlen erzeugte Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit basierend auf in der Datenspeichereinheit gespeicherten Daten für jede im Bearbeitungsprogramm enthaltene Kombination der jeweiligen Programmbefehle durch Analysieren des Bearbeitungsprogramms geschätzt, und eine vorhergesagte Bearbeitungszeit basierend auf der geschätzten Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination der jeweiligen Programmbefehle korrigiert.
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1 ist eine Hardwarekonfigurationsdarstellung, die einen Hauptteil einer numerischen Steuervorrichtung und einer durch die numerische Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine zeigt. Eine in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthaltene Zentraleinheit (CPU) 11 ist ein Prozessor, der die numerische Steuervorrichtung 1 allgemein steuert. Die CPU 11 liest ein in einem Festwertspeicher (ROM) 12 gespeichertes Systemprogramm über einen Bus 20 aus und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 1 gemäß dem Systemprogramm. Ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 13 speichert temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene Daten, die durch einen Bediener über eine Kathodenstrahlröhren- (CRT-)/Manuelldateneingabe- (MDI-) Einheit 70 eingegeben werden, etc.
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Ein nichtflüchtiger Speicher 14 ist als Speicher konfiguriert, der selbst dann in einem Speicherzustand gehalten wird, wenn der Strom der numerischen Steuervorrichtung 1 abgeschaltet wird, beispielsweise indem er durch eine Batterie gestützt wird (nicht gezeigt). Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert ein über eine Schnittstelle 15 eingelesenes Bearbeitungsprogramm und ein über die CRT-/MDI-Einheit 70 eingegebenes Bearbeitungsprogramm, wie nachstehend beschrieben. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert ferner ein Bearbeitungsprogrammbetriebsverarbeitungsprogramm, das zum Betreiben des Bearbeitungsprogrammes verwendet wird, ein Bearbeitungszeitvorhersageverarbeitungsprogramm, etc., die bei der Ausführung im RAM 13 entstehen. Darüber hinaus werden verschiedene Systemprogramme zum Ausführen einer Verarbeitung im Editionsmodus, etc., die zum Erzeugen und Editieren eines Bearbeitungsprogramms erforderlich sind, vorab in das ROM 12 geschrieben.
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Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der numerischen Steuervorrichtung 1 mit einem externen Gerät 72, wie etwa einem Adapter. Ein Bearbeitungsprogramm, verschiedene Parameter, etc. werden von Seiten des externen Geräts 72 eingelesen. Außerdem kann das in der numerischen Steuervorrichtung 1 editierte Bearbeitungsprogramm über das externe Gerät 72 in einer externen Speichereinrichtung gespeichert werden. Eine programmierbare Maschinensteuereinrichtung (PMC) 16 gibt über eine Ein-/Ausgabe- (I/O-) Einheit 17 ein Signal an ein Peripheriegerät der Werkzeugmaschine (z.B. einen Aktor, wie etwa eine Roboterhand zum Werkzeugaustausch) aus, um durch ein in die numerische Steuervorrichtung 1 eingebautes Sequenzprogramm einen Steuerbetrieb durchzuführen. Außerdem empfängt die PMC 16 Signale von verschiedenen Schaltern eines an einem Hauptkörper der Werkzeugmaschine bereitgestellten Bedienpanels, führt eine erforderliche Signalverarbeitung durch und übermittelt die Signale dann an die CPU 11.
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Die CRT-/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabeeinrichtung, die eine Anzeigeeinrichtung, eine Tastatur, etc. aufweist. Eine Schnittstelle 18 empfängt Befehle und Daten von der Tastatur der CRT-/MDI-Einheit 70 und übermittelt die Befehle und Daten an die CPU 11. Eine Schnittstelle 19 ist mit einem Bedienpanel 71 verbunden, das einen manuellen Impulsgeber, etc. aufweist.
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Eine Achsensteuerschaltung 30 zum Steuern einer in der Werkzeugmaschine enthaltenen Achse empfängt einen Bewegungsbefehlsbetrag der Achse von der CPU 11 und gibt einen Befehl für die Achse an einen Servoverstärker 40 aus. In Antwort auf den Empfang dieses Befehls treibt der Servoverstärker 40 einen Servomotor 50 an, der die in der Werkzeugmaschine enthaltene Achse bewegt. Der Servomotor 50 der Achse umfasst einen Positions-/Drehzahldetektor, führt ein Positions-/Drehzahlrückkopplungssignal vom Positions-/Drehzahldetektor zur Achsensteuerschaltung 30 zurück und führt eine Positions-/Drehzahlrückkopplungsregelung durch.
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In der Hardwarekonfigurationsdarstellung von 1 sind eine Achsensteuerschaltung 30, ein Servoverstärker 40 und ein Servomotor 50 dargestellt. In der Praxis werden Achsensteuerschaltungen 30, Servoverstärker 40 und Servomotoren 50 jedoch in einer der Anzahl der in der Werkzeugmaschine enthaltenen Achsen entsprechenden Anzahl bereitgestellt.
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Eine Spindelsteuerschaltung 60 empfängt einen Spindeldrehbefehl für die Werkzeugmaschine und gibt ein Spindeldrehzahlsignal an einen Spindelverstärker 61 aus. In Antwort auf den Empfang dieses Spindeldrehzahlsignals dreht der Spindelverstärker 61 einen Spindelmotor 62 der Werkzeugmaschine mit einer angewiesenen Drehzahl, um das Werkzeug anzutreiben.
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Ein Positionscodierer 63 ist mit dem Spindelmotor 62 durch ein Zahnrad, einen Riemen, etc. verbunden, wobei der Positionscodierer 63 in Synchronisation mit der Drehung einer Spindel einen Rückkopplungsimpuls ausgibt und der Rückkopplungsimpuls durch die CPU 11 gelesen wird.
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2 zeigt ein schematisches Funktionsblockdiagramm gemäß einer Ausführungsform in einem Fall, in dem eine durch die Erfindung bereitgestellte Bearbeitungszeitvorhersagefunktion gemäß einer basierend auf einem Bearbeitungsprogramm durchgeführten Bearbeitung durch ein Systemprogramm in der in 1 gezeigten numerischen Steuervorrichtung 1 implementiert wird. Jede in 2 gezeigte Funktionseinrichtung wird implementiert, wenn die in 1 gezeigte CPU 11 das Systemprogramm ausführt, um jede Funktion bereitzustellen. Die numerische Steuervorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Steuereinrichtung 100, eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 und eine Datensammeleinheit 120.
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Die Steuereinrichtung 100 liest ein Bearbeitungsprogramm 200 sequentiell aus einem Speicher (nicht gezeigt) aus und analysiert es, erzeugt Befehlsdaten zum Antreiben jedes in der Maschine enthaltenen Servomotors oder Spindelmotors basierend auf einem Analyseergebnis und führt eine Bearbeitungssteuerung durch, um die Maschine basierend auf den Befehlsdaten zu steuern. Die Steuereinrichtung 100 ist eine durch die CPU 11 implementierte Funktionseinrichtung, die eine in 1 gezeigte Analyseverarbeitung, die jede Achse steuernde Achsensteuerschaltung 30, den Servoverstärker 40, die Spindelsteuerschaltung 60, den Spindelverstärker 61, etc. ausführt.
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Die Datensammeleinheit 120 ist eine Funktionseinrichtung, die eine Bearbeitung durch eine Bearbeitungssteuerung der Maschine betreffende Informationen in der Datenspeichereinheit 210 sammelt, wenn die Bearbeitungssteuerung durch die numerische Steuervorrichtung 1 durchgeführt wird. Die Datensammeleinheit 120 kann die die Bearbeitung betreffenden Informationen immer dann automatisch in der Datenspeichereinheit 210 sammeln, wenn die Bearbeitungssteuerung der Maschine durch die numerische Steuervorrichtung 1 durchgeführt wird, oder die die Bearbeitung betreffenden Informationen nur dann in der Datenspeichereinheit 210 sammeln, wenn der Bediener eine Sammlung anweist. Die Datensammeleinheit 120 umfasst eine Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121.
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Die Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121 misst eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede im Bearbeitungsprogramm 200 enthaltene Kombination jeweiliger Programmbefehle und speichert die gemessene tatsächliche Verzögerungszeit in der Datenspeichereinheit 210, wenn durch die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Bearbeitungsprogramm 200 eine Bearbeitungssteuerung der Maschine durchgeführt wird.
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3 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens zum Messen der tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit durch die Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121. Wenn ein in einem Bearbeitungsprogramm enthaltener Programmbefehl zur Achsensteuerung ausgeführt wird, wird der Programmbefehl in der numerischen Steuervorrichtung 1 analysiert und ein an den Servomotor ausgegebener Bewegungsbetrag für jede Steuerperiode basierend auf einem Analyseergebnis erzeugt. Der erzeugte Bewegungsbetrag für jede Steuerperiode wird über die Achsensteuerschaltung und den Servoverstärker für jede Steuerperiode an den Servomotor ausgegeben, der Servomotor bewegt sich um den Bewegungsbetrag für jede Steuerperiode und eine Rückkopplung einer Position/Drehzahl wird vom Servomotor an die Achsensteuerschaltung zurückgeführt. Aus verschiedenen Gründen (eine Bewegungsverzögerung, eine Übergangsbewegung bei einer Beschleunigung und Verlangsamung, etc.) wird jedoch zwischen einer Position, zu der sich der Servomotor ursprünglich in seiner Steuerperiode bewegen soll, und einer tatsächlichen Position des Servomotors ein Abstand erzeugt und ein dem Abstandsbetrag entsprechender Bewegungsbetrag für jede Steuerperiode als Fehlerbetrag erzeugt und ausgegeben, um eine Verschiebung der Position in einer nachfolgenden Steuerperiode zu korrigieren.
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Die Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121 überwacht einen Ausgabestatus eines Bewegungsbetrags und einen Ausgabestatus eines Fehlerbetrags für jede Steuerperiode für jeden Programmbefehl, um eine Zeitspanne zu messen, in der nur der Fehlerbetrag ausgegeben wird, ohne dass der Bewegungsbetrag für jede Steuerperiode ausgegeben wird, und speichert die gemessene Zeitspanne in der Datenspeichereinheit 210 als tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit in Bezug auf eine vor und nach der Zeitspanne ausgeführte Kombination von Programmbefehlen.
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Die Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121 verwendet beispielsweise eine in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthaltene Echtzeituhr (RTC/Real Time Clock), etc. (nicht gezeigt), um eine Zeitspanne zu messen.
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4A und 4B sind Darstellungen, die Beispiele für die tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede in der Datenspeichereinheit 210 gespeicherte Kombination von Programmbefehlsarten zeigen. Bei dem in 4A gezeigten Beispiel speichert die Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121 einen Wert, der durch Sammeln tatsächlicher Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeiten erhalten wird, die in Bezug auf jede Kombination von Programmbefehlen für jede Kombination von Programmbefehlsarten gemessen werden, zusammen mit der Anzahl der Messungen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine zwischen einem Befehl G00 und einem Befehl G01 erzeugte Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit als kumulative Verzögerungszeit/Anzahl der Messungen zu schätzen. Hinsichtlich einer Kombination anderer Programmbefehlsarten als die in 4 gezeigten Arten von Programmbefehlen kann eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit gemessen und gespeichert werden.
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Darüber hinaus kann, da eine Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit vom Gewicht einer bewegten Achse abhängig ist, das Gewicht eines Werkstücks zur gleichen Zeit erhalten werden, zu der die Ist-Bearbeitungsverzögerungszeitmesseinheit 121 eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit misst, wobei eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jedes Gewicht (Gewichtsbereich) des Werkstücks wie in 4B gezeigt gespeichert werden kann.
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Das Gewicht des Werkstücks kann aus Zeichnungsdaten, etc. erhalten werden, die zur Bearbeitung verwendet werden, oder bei der Durchführung der Bearbeitung durch den Bediener eingegeben werden.
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Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 ist eine Funktionseinrichtung, die basierend auf einer tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede in der Datenspeichereinheit 210 gespeicherte Kombination von Programmbefehlsarten eine Bearbeitungszeit vorhersagt. Die Bearbeitungszeit kann durch die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 in Bezug auf alle im Bearbeitungsprogramm 200 enthaltenen Blöcke vorhergesagt werden, bevor die Bearbeitungssteuerung durch die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Bearbeitungsprogramm 200 gestartet wird. Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 umfasst eine Bezugsbearbeitungszeitvorhersageeinheit 111, eine Programmanalyseeinheit 112 und eine Korrekturzeitberechnungseinheit 113.
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Die Bezugsbearbeitungszeitvorhersageeinheit
111 analysiert das Bearbeitungsprogramm
200 entsprechend einem Bearbeitungszeitvorhersageziel und sagt ohne Berücksichtigung einer Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit, die mit der auf dem Bearbeitungsprogramm
200 basierenden Bearbeitung einhergeht, eine Bearbeitungszeit vorher. Beispielsweise können die in
JP 2003-175439 A und
JP 2012-243152 A offenbarten herkömmlichen Techniken dazu verwendet werden, die Bearbeitungszeit ohne Berücksichtigung der Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit vorherzusagen.
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Die Programmanalyseeinheit 112 analysiert das Bearbeitungsprogramm 200 entsprechend einem Bearbeitungszeitvorhersageziel und extrahiert alle im Bearbeitungsprogramm 200 enthaltenen Kombination von Programmbefehlen. Wie in 5 gezeigt, extrahiert die Programmanalyseeinheit 112 sequentiell zwei aufeinanderfolgende Programmbefehle der Reihe nach aus einem Kopf des Bearbeitungsprogramms 200 als Satz Programmbefehle.
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Die Korrekturzeitberechnungseinheit 113 schätzt eine zwischen Kombinationen der jeweiligen Programmbefehle erzeugte Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit basierend auf einer tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede in der Datenspeichereinheit gespeicherte Kombination von Programmbefehlsarten in Bezug auf jede durch die Programmanalyseeinheit 112 extrahierte Kombination von Programmbefehlen. Wenn beispielsweise eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede in 4A gezeigte Kombination von Programmbefehlsarten gespeichert ist, schätzt die Korrekturzeitberechnungseinheit 113 eine Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit, die zwischen einem Block N0004 und einem Block N0005 erzeugt wird, welche in 5 gezeigt sind, unter Bezugnahme auf eine Spalte einer Kombination von Programmbefehlsarten (G00, G01) aus 4A auf 21.425/105 ≈ 204,0 [ms]. Wenn eine Kombination von Programmbefehlsarten, die der durch die Programmanalyseeinheit 112 extrahierten Kombination von Programmbefehlen entspricht, nicht in der Datenspeichereinheit 210 gespeichert ist, schätzt die Korrekturzeitberechnungseinheit 113, dass bei der Kombination der Programmbefehle keine Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit erzeugt wird. Dann berechnet die Korrekturzeitberechnungseinheit 113 eine Korrekturzeit durch Integrieren der Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit, die in Bezug auf jede durch die Programmanalyseeinheit 112 extrahierte Kombination der Programmbefehle geschätzt wird.
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Dann berechnet die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 eine vorhergesagte Bearbeitungszeit unter Berücksichtigung einer Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit durch Addieren der durch die Korrekturzeitberechnungseinheit 113 berechneten Korrekturzeit zu einer durch die Bezugsbearbeitungszeitvorhersageeinheit 111 berechneten Bearbeitungszeit, bei der eine Verzögerungszeit aufgrund einer Maschinenverzögerung, die mit einer auf dem Bearbeitungsprogramm 200 basierenden Bearbeitung einhergeht, nicht berücksichtigt ist.
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Bei der numerischen Steuereinrichtung 1, die eine solche Konfiguration aufweist, wird eine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlsarten, die bei einer in der Vergangenheit durch die Bearbeitungssteuerung der Maschine durchgeführten tatsächlichen Bearbeitung gemessen wurde, in der Datenspeichereinheit 210 gespeichert und eine Bearbeitungszeit, bei der eine Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit berücksichtigt ist, kann bei einer späteren Bearbeitung unter Bezugnahme auf die Datenspeichereinheit 210 vorhergesagt werden. Daher ist es möglich, eine Bearbeitungszeit im Vergleich zu einer herkömmlichen Technik mit großer Genauigkeit vorherzusagen. Wenn bei einem anfänglichen Betrieb der numerischen Steuervorrichtung keine tatsächliche Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlsarten in der Datenspeichereinheit 210 gespeichert wird, besteht das Problem, dass eine Bearbeitungszeit nicht mit großer Genauigkeit vorhergesagt werden kann. Es ist jedoch möglich, ein solches Problem durch Senden und Verwenden einer tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede Kombination von Programmbefehlsarten aus der Datenspeichereinheit 210, die in einer anderen numerischen Steuervorrichtung gleichen Typs enthalten ist, oder durch Bereitstellen von Daten einer tatsächlichen Servosteuerungs- und Maschinenbewegungsverzögerungszeit für jede durch einen Hersteller der numerischen Steuervorrichtung erstellen Kombination von Programmbefehlen auf einfache Weise zu bewältigen.
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Obgleich bisher die Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht nur auf die Beispiele der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und lässt sich auf verschiedene Art und Weise durch Vornehmen geeigneter Änderungen umsetzen.
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Obgleich in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielsweise ein Beispiel zur Vorhersage einer Bearbeitungszeit mittels der Blöcke des gesamten Bearbeitungsprogramms beschrieben ist, kann eine Bearbeitungszeit beispielsweise lediglich für einige Blockgruppen, die eine Beschleunigung und Verlangsamung umfassen, vorhergesagt werden. Obgleich in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Konfiguration beschrieben ist, bei der die Datenspeichereinheit 210 in der numerischen Steuervorrichtung enthalten ist, ist es auch möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der die Datenspeichereinheit 210 in einem Host-Computer in einer Fabrik bereitgestellt ist und durch jeweilige numerische Steuervorrichtungen gemeinsam genutzt wird, wobei die jeweiligen numerischen Steuervorrichtungen über ein Netzwerk auf Daten Bezug nehmen bzw. diese aktualisieren, die in der im Host-Computer bereitgestellten Datenspeichereinheit gespeichert sind. Ferner ist es möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der die Datenspeichereinheit in einem durch den Hersteller der numerischen Steuervorrichtung installierten Server bereitgestellt ist und durch numerische Steuereinrichtungen von Clients gemeinsam genutzt werden kann.
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Unter den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist eine Ausführungsform beschrieben, bei der sowohl die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 als auch die Datensammeleinheit 120 enthalten ist. Wenn beispielsweise jedoch ausreichend verlässliche Daten vorab in der Datenspeichereinheit 210 gesammelt wurden, auf die Konfiguration der Datensammeleinheit 120 verzichtet wird und nur die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 (jede in der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 enthaltene Funktionseinrichtung) und die Datenspeichereinheit 210 in der numerischen Steuervorrichtung 1 installiert sind, kann die numerische Steuervorrichtung 1 als numerische Steuervorrichtung 1 verwendet werden, die eine Bearbeitungszeit mit großer Genauigkeit vorhersagt., Selbst wenn die Datenspeichereinheit 210 bei der Durchführung einer Bearbeitung unter Verwendung derselben Maschine nicht neu aktualisiert wird, ist es in diesem Fall möglich, eine Bearbeitungszeit mit ausreichend großer Genauigkeit vorherzusagen, ohne die Datenspeichereinheit 210 zu aktualisieren (Einstellen von Daten entsprechend einer Umgebung).
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Ferner beschreiben die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Konfiguration, bei der die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 110 und die Datensammeleinheit 120 unterschiedliche Funktionseinrichtungen aufweisen. Eine solche Inklusionsrelation ist jedoch nicht notwendig und Funktion und Effekt der Erfindung ändern sich selbst dann nicht, wenn jede Funktionseinrichtung als unabhängige Funktionseinrichtung installiert wird.
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Obgleich die Ausführungsformen der Erfindung vorstehend beschrieben sind, ist die Erfindung nicht nur auf die Beispiele der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und lässt sich auf verschiedene Art und Weise durch Vornehmen geeigneter Änderungen umsetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003175439 A [0004, 0005, 0034]
- JP 2012 [0004]
- JP 243152 A [0004]
- JP 11028643 A [0004, 0005]
- JP 2014038482 A [0004]
- JP 2012243152 A [0004, 0005, 0034]
- JP 2014 [0005]
- JP 038482 A [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Journal of Technical Disclosure Nr. 2012-502270 [0004, 0005]
