DE102018005713B4

DE102018005713B4 - Numerische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102018005713B4
Application number: DE102018005713.6A
Authority: DE
Inventors: Takashi Satou; Takeshi Mochida
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: DE102018005713A1; US10739753B2; JP6549648B2; CN109308046B; US20190033823A1; CN109308046A; JP2019025492A

Abstract

Numerische Steuervorrichtung (1), die basierend auf einem Programm (200) eine Werkzeugmaschine zum Durchführen einer Stanzpressbearbeitung an einem Werkstück durch ein an einem Stanzkopf angebrachtes Werkzeug steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst:- eine Befehlsanalyseeinheit (100), die einen aus dem Programm (200) ausgelesenen Befehlsblock analysiert, Befehlsdaten erzeugt und die erzeugten Befehlsdaten ausgibt,- eine Interpolationseinheit (110), die basierend auf den Befehlsdaten eine Interpolationsverarbeitung durchführt, Interpolationsdaten erzeugt und die erzeugten Interpolationsdaten ausgibt,- eine Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140), die die Möglichkeit einer Beeinträchtigung zwischen dem Werkzeug und einem Hindernis auf dem Werkstück bestimmt, und- eine Sperrsteuereinheit (160), die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) die Bewegung der X-/Y-Achsen durch einen nach dem Befehlsblock nächsten Befehlsblock stoppt, bis die Steigbewegung einer Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist; wobei die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) bestimmt, ob das Werkzeug die Position des Hindernisses auf den X/Y-Achsen der Werkzeugmaschine erreicht oder nicht, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist, und, wenn die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) bestimmt, dass das Werkzeug die Position des Hindernisses auf den X/Y-Achsen der Werkzeugmaschine erreicht, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist, dann befiehlt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) der Sperrsteuereinheit (160), die Bewegungen der X/Y-Achsen durch einen nach dem Befehlsblock nächsten Befehlsblock zu stoppen, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung und im Besonderen eine numerische Steuervorrichtung, die eine Wartezeit verringert, die eine Pressachse zur Umgehung eines Hindernisses benötigt.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Bei Stanzpressmaschinen wird, nachdem ein Stanzpunkt auf einem Werkstück basierend auf durch ein Programm angewiesenen Bewegungsbefehlen von X-/Y-Achsen zu einer Position eines Stanzwerkzeugs bewegt worden ist, das durch einen Revolverkopfmechanismus oder dergleichen in einem Stanzkopf ausgewählt wird, durch eine Pressbewegung (Stanzbewegung) eine Stanzpressbearbeitung durchgeführt.
Bei Stanzpressmaschinen wird das Pressen während einer normalen Bearbeitung mit dem kleinstmöglichen Hub (steigende Flanke bis unterer Totpunkt) durchgeführt. Wie in 6 gezeigt, gibt es eine Beeinträchtigungsvermeidungstechnik, die eine Beeinträchtigung zwischen dem Stanzwerkzeug und einem Hindernis vermeidet, wenn das am Stanzkopf angebrachte Stanzwerkzeug während der Bewegung zur nächsten Pressposition über das vorab als Parameter festgelegte Hindernis, wie etwa einen Werkstückhalter, hinweg läuft, indem der Maschine gemeldet wird, dass das Stanzwerkzeugs beim Start der Ausführung eines Blocks über das Hindernis hinweg läuft, in der Stanzpressmaschine eine X-/Y-Achssperre (vorübergehendes Stoppen der Bewegung der Achsen) durchgeführt wird und die Pressachse in eine Rückzugsposition angehoben wird (siehe z.B. offengelegte japanische Patentanmeldung JP H08 - 318 332 A ). Weiteres technisches Grundwissen bezüglich Stanzpressmaschinen ist der JP H06 - 39 452 A , der JP H08 - 194 516 A und der DE 10 2017 010 577 A1 entnehmbar.
Wenn die vorstehend beschriebene Beeinträchtigungsvermeidungstechnik verwendet wird, wird jedoch eine aufwändige Sperrsteuerung durchgeführt, die die Zykluszeit der Bearbeitung verzögern kann. Wie in 7 gezeigt, ist es, wenn sich ein Hindernis beim Start der Ausführung eines Blocks nahe einer Pressposition befindet, zum Beispiel wenn sich das Hindernis in einer Position A befindet, selbst dann unmöglich, eine Beeinträchtigung zwischen dem Stanzwerkzeug und dem Hindernis zu vermeiden, wenn versucht wird, die Pressachse während der Bewegung der X-/Y-Achsen in die Rückzugsposition anzuheben. Daher ist es nötig, die X-/Y-Achsen zu sperren. Andererseits wird, wenn es bekannt ist, dass ein Hindernis beim Start der Ausführung eines Blocks von einer Pressposition entfernt ist, zum Beispiel wenn sich das Hindernis in einer Position B befindet, der Stanzkopf selbst dann nicht durch das Hindernis beeinträchtigt, wenn die Pressachse während der Bewegung der X-/Y-Achsen in die Rückzugsposition angehoben wird. Daher ist es unnötig, die X-/Y-Achsen zu sperren. Wenn die Beeinträchtigungsvermeidungstechnik gemäß der herkömmlichen Technik verwendet wird, werden die X-/Y-Achsen selbst in letzterem Fall gesperrt (wenn sich das Hindernis anstelle von Position A in Position B befindet). Somit wird die Zykluszeit der Bearbeitung verzögert.
Außerdem wird bei dem in 7 gezeigten Beispiel, wenn sich das Hindernis in der Position A befindet und die X-/Y-Achsen gesperrt werden, der Stanzkopf nach Erreichen der steigender Flanke (nach Abschluss der Pressbewegung) weiter zur Rückzugsposition bewegt. Dadurch wird die zum Bewegen des Stanzwerkzeugs zur Rückzugsposition benötigte Zeit aufgrund einer unnötigen Verzögerung länger, was wiederum dahingehend ein Problem verursacht, dass die Zykluszeit der Bearbeitung verzögert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Demnach besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine numerische Steuervorrichtung bereitzustellen, die das Auftreten einer unnötigen Verzögerung vermeiden kann, wenn während der Bearbeitung eine Beeinträchtigung zwischen einem Stanzwerkzeug und einem Hindernis vermieden wird.
Die numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung löst die vorstehend genannten Probleme durch Steuern der X-/Y-Achsen derart, dass sie, wie in 8 unter (1) gezeigt, nicht gesperrt werden, wenn ein Stanzwerkzeug über ein Hindernis hinweg läuft und das Hindernis nicht erreicht, bis das Stanzwerkzeug eine Rückzugsposition erreicht.
Ferner löst die numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Probleme durch Verlagern des Endpunkts der Pressbewegung von einer steigenden Flanke zur Rückzugsposition, wie in 8 unter (2) gezeigt, wenn basierend auf Informationen eines nächsten vorabgerufenen Blocks erfasst wird, dass das Stanzwerkzeug eine Position durchläuft, in der sich das Hindernis befindet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Endpunkt der Pressachse von der steigenden Flanke zur Pressachse verlagert werden kann, indem ein Sensor zum Erfassen der Entfernung und Position des Hindernisses in eine Werkzeugmaschine eingebaut wird, um der numerischen Steuervorrichtung die Annäherung des Hindernisses zu melden.
Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert eine Werkzeugmaschine zum Durchführen einer Stanzpressbearbeitung an einem Werkstück durch ein an einem Stanzkopf angebrachtes Werkzeug basierend auf einem Programm und umfasst eine Befehlsanalyseeinheit, die einen aus dem Programm ausgelesenen Befehlsblock analysiert, Befehlsdaten erzeugt und die erzeugten Befehlsdaten ausgibt, eine Interpolationseinheit, die basierend auf den Befehlsdaten eine Interpolationsverarbeitung durchführt, Interpolationsdaten erzeugt und die erzeugten Interpolationsdaten ausgibt, eine Beeinträchtigungsbestimmungseinheit, die die Möglichkeit einer Beeinträchtigung zwischen dem Werkzeug und einem Hindernis auf dem Werkstück bestimmt, und eine Sperrsteuereinheit, die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit die Bewegung der X-/Y-Achsen durch einen nach dem Befehlsblock nächsten Befehlsblock stoppt, bis die Steigbewegung einer Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist. Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit bestimmt, ob das Werkzeug die Position des Hindernisses auf den X/Y-Achsen der Werkzeugmaschine erreicht oder nicht, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist. Wenn die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Werkzeug die Position des Hindernisses auf den X/Y-Achsen der Werkzeugmaschine erreicht, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist, dann befiehlt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit der Sperrsteuereinheit, die Bewegungen der X/Y-Achsen durch einen nach dem Befehlsblock nächsten Befehlsblock zu stoppen, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist.
Die numerische Steuervorrichtung kann eine Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit umfassen, die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit eine Endpunktposition einer Steigbewegung des Werkzeugs in den Befehlsdaten von einer steigenden Flanke zu einer Rückzugsposition verlagert.
Die numerische Steuervorrichtung kann ferner eine Parameterspeichereinheit umfassen, die eine Position des Hindernisses als Parameter speichert, wobei die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit basierend auf der in der Parameterspeichereinheit gespeicherten Position des Hindernisses bestimmt, ob das Werkzeug durch das Hindernis auf dem Werkstück beeinträchtigt wird.
Die Werkzeugmaschine kann einen Sensor umfassen, der eine Position des Hindernisses auf dem Werkstück erfasst, und die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit kann basierend auf der durch den Sensor erfassten Position des Hindernisses bestimmen, ob das Werkzeug durch das Hindernis auf dem Werkstück beeinträchtigt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung treten keine unnötige Sperre und Verzögerung auf, wenn unter Verwendung einer Beeinträchtigungsvermeidungstechnik eine Beeinträchtigung zwischen einem Stanzwerkzeug und einem Hindernis vermieden wird, so dass die Zykluszeit der Bearbeitung verkürzt werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die eine numerische Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform und einen Hauptteil einer durch die numerische Steuervorrichtung angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine zeigt;
2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der numerischen Steuervorrichtung, wenn ein Systemprogramm zum Umsetzen einer Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion in der numerischen Steuervorrichtung von 1 ausgeführt wird;
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Bestimmung der Notwendigkeit einer Verlagerungssteuerung der Endpunktposition der Steigbewegung eines Stanzwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Bestimmung der Notwendigkeit einer Sperrsteuerung der X-/Y-Achsen während der Steigbewegung des Stanzwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Grundzüge eines Verarbeitungsablaufs der Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion zeigt, die in der numerischen Steuervorrichtung von 2 ausgeführt wird;
6 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Grundzüge einer Beeinträchtigungsvermeidungstechnik gemäß einer herkömmlichen Technik;
7 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Problems der Beeinträchtigungsvermeidungstechnik gemäß der herkömmlichen Technik; und
8 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Grundzüge der Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend ist ein Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung zum Umsetzen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Konfiguration der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt und es kann eine beliebige Konfiguration verwendet werden, sofern sich damit das Ziel der Erfindung verwirklichen lässt.
1 ist eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die eine numerische Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform und einen Hauptteil einer durch die numerische Steuervorrichtung angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine zeigt.
Eine in einer numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthaltene CPU 11 liest ein in einem ROM 12 gespeichertes Systemprogramm über einen Bus 20 aus und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 1 gemäß dem Systemprogramm. Ein RAM 13 speichert temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten, verschiedene Daten, die durch einen Bediener über eine nachstehend beschriebene Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegeben werden, und dergleichen.
Ein nichtflüchtiger Speicher 14 ist als Speicher konfiguriert, der selbst dann in einem Speicherzustand gehalten wird, beispielsweise indem er durch eine Batterie (nicht gezeigt) gestützt wird, wenn die Stromversorgung der numerischen Steuervorrichtung 1 abgeschaltet wird. Zusätzlich zu einem über eine Schnittstelle 15 geladenen NC-Programm und einem über die nachstehend beschriebene Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegebenen NC-Programm werden Werkzeugdaten, die einen empfohlenen Wert einer Schnittbedingung eines zur Bearbeitung verwendeten Werkzeugs und dergleichen enthalten, in diesem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert ferner ein zum Betreiben des NC-Programms verwendetes NC-Programmbetriebsverarbeitungsprogramm und dergleichen, wobei diese Programme während der Ausführungszeit im RAM 13 entstehen. Außerdem werden verschiedene Systemprogramme (einschließlich eines Systemprogramms für eine Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion) zum Ausführen einer Editionsmodusverarbeitung, die zum Erstellen und Editieren des NC-Programms erforderlich ist, und anderer notwendiger Verarbeitungen vorab in das ROM 12 geschrieben.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der numerischen Steuervorrichtung 1 und eines externen Geräts 72, wie etwa eines Adapters. Aus dem externen Gerät 72 werden die NC-Programme, verschiedene Parameter und dergleichen geladen. Ferner kann das in der numerischen Steuervorrichtung 1 editierte NC-Programm über das externe Gerät 72 in eine externe Speichereinrichtung gespeichert werden. Eine programmierbare Maschinensteuereinrichtung (PMC) 16 gibt über eine I/O- (Ein-/Ausgabe-) Einheit 17 ein Signal an Peripheriegeräte (z.B. einen Aktor, wie etwa eine Roboterhand zum Werkzeugaustausch) der Werkzeugmaschine aus und steuert die Peripheriegeräte basierend auf einem in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthaltenen Sequenzprogramm. Ferner empfängt die PMC 16 Signale von verschiedenen Schaltern und dergleichen eines am Hauptkörper der Werkzeugmaschine angeordneten Bedienpanels, und übermittelt die Signale nach dem Durchführen einer notwendigen Signalverarbeitung an die CPU 11.
Die Anzeige-/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabeeinrichtung, die eine Anzeigeeinrichtung, eine Tastatur und dergleichen umfasst, und eine Schnittstelle 18 empfängt Befehle und Daten von der Tastatur der Anzeige-/MDI-Einheit 70 und übermittelt diese an die CPU 11. Eine Schnittstelle 19 ist mit einem Bedienpanel 71 verbunden, das einen manuellen Impulsgeber und dergleichen umfasst, der zum manuellen Antreiben jeweiliger Achsen verwendet wird.
Eine Achsensteuerschaltung 30 zum Steuern der in der Werkzeugmaschine enthaltenen Achse empfängt einen Bewegungsbefehlsbetrag der Achse von der CPU 11 und gibt den Befehl der Achse an einen Servoverstärker 40 aus. In Antwort auf diesen Befehl treibt der Servoverstärker 40 einen Servomotor 50 an, der die in der Werkzeugmaschine enthaltene Achse bewegt. Der Servomotor 50 der Achse enthält einen Positions-/Drehzahldetektor und führt ein Positions-/Drehzahlrückkopplungssignal von diesem Positions-/Drehzahldetektor zur Achsensteuerschaltung 30 zurück, um eine Rückkopplungsregelung der Position/Drehzahl durchzuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Hardwarekonfigurationsdarstellung von 1 nur eine Achsensteuerschaltung 30, ein Servoverstärker 40 und ein Servomotor 50 dargestellt sind, diese aber tatsächlich entsprechend der Anzahl zu steuernder Achsen bereitgestellt werden, die in der Werkzeugmaschine der jeweiligen Systeme enthalten sind. Bei einer Stanzpressmaschine werden die Achsensteuerschaltungen 30, die Servoverstärker 40 und die Servomotoren 50 beispielsweise jeweils zum Steuern einer X-Achse und einer Y-Achse zum Ändern der relativen Positionen eines Stanzkopfs und eines Werkstücks in horizontaler Richtung und zum Steuern einer Pressachse zum Durchführen einer Pressbewegung (zum Ändern der relativen Positionen des Stanzkopfs und des Werkstücks in vertikaler Richtung) bereitgestellt.
2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das einen Hauptteil der numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn ein Systemprogramm zum Umsetzen einer Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion der vorliegenden Erfindung in der in 1 gezeigten numerischen Steuervorrichtung ausgeführt wird.
Jeder der in 2 gezeigten Funktionsblöcke wird durch Ausführen des Systemprogramms für die Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion durch die CPU 11 umgesetzt, die in der in 1 gezeigten numerischen Steuervorrichtung 1 enthalten ist, um den Betrieb jeder Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 zu steuern. Die numerische Steuervorrichtung 1 umfasst eine Befehlsanalyseeinheit 100, eine Interpolationseinheit 110, Servosteuereinheiten 130x, 130y und 130p, eine Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140, eine Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 und eine Sperrsteuereinheit 160. Außerdem ist eine Parameterspeichereinheit 210, die Parameter speichert, wie etwa eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante jeder Achse, eine Position einer steigenden Flanke, eine Position eines unteren Totpunkts und eine Rückzugsposition, die zum Steuern der Stanzpressbewegung verwendet werden, in dem nichtflüchtigen Speicher 14 bereitgestellt. In der Parameterspeichereinheit 210 kann ein Bereich zum Speichern von Parametern, die eine Koordinatenposition und dergleichen eines Hindernisses angeben, nach Bedarf gesichert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Parameter, der zum Steuern der Stanzpressbewegung verwendet wird, und die Parameter, die die Koordinatenposition und dergleichen des Hindernisses angeben, die in der Parameterspeichereinheit 210 gespeichert werden, vorab durch einen Arbeiter über die Anzeige-/MDI-Einheit 70 oder dergleichen festgelegt werden können. Außerdem sind in 2 die Servomotor 50x, 50y und 50p Servomotoren, die die X-Achse, die Y-Achse bzw. die Pressachse antreiben.
Die Befehlsanalyseeinheit 100 liest einen Befehlsblock aus, der in einem im nichtflüchtigen Speicher 14 gespeicherten NC-Programm 200 enthalten ist, analysiert diesen ausgelesenen Befehlsblock und erzeugt Befehlsdaten zum Antreiben einer zu steuernden Achse. Diese Befehlsanalyseeinheit 100 ruft eine vorgegebene Anzahl im NC-Programm 200 enthaltener Befehlsblöcke vorab ab und analysiert diese vorabgerufenen Blöcke. Informationen, die durch Vorabrufen und Analysieren durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erhalten werden, werden von der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 verwendet.
Die Interpolationseinheit 110 erzeugt in jeder Interpolationsperiode Interpolationsdaten, die durch Interpolieren von Punkten auf dem Befehlspfad, der durch die durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erzeugten Bewegungsbefehlsdaten angewiesen wird, und gibt die Interpolationsdaten an die Servosteuereinheiten 130x, 130y und 130p aus. Außerdem ändert die Interpolationseinheit 110 in Antwort auf einen Befehl von der Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 den Endpunkt der Steigbewegung der Pressachse in dem aktuell ausgeführten Block von der Position der steigenden Flanke zur Rückzugsposition. Ferner stoppt die Interpolationseinheit 110 in Antwort auf einen Befehl von der Sperrsteuereinheit 160 die Ausgabe der Bewegungsbeträge (Interpolationsdaten) der X-/Y-Achsen an die Servosteuereinheiten 130x und 130y durch einen nach dem aktuell ausgeführten Block nächsten Block (d.h. sperrt die X-/Y-Achsen), bis die Pressbewegung der Pressachse abgeschlossen ist.
Basierend auf den von der Interpolationseinheit 110 empfangenen Interpolationsdaten steuern die Servosteuereinheiten 130x, 130y und 130p die Servomotoren 50x, 50y und 50p, die jeweils die zu steuernden Achsen antreiben.
Basierend auf den durch Vorabrufen und Analysieren durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erhaltenen Informationen und den Informationen über die Koordinatenposition des Hindernisses bestimmt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 die Möglichkeit einer Beeinträchtigung zwischen dem Stanzwerkzeug und dem Hindernis.
Genauer gesagt bestimmt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 basierend auf den durch Vorabrufen und Analysieren durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erhaltenen Informationen und den Informationen über die Koordinatenposition des Hindernisses, ob das Stanzwerkzeug die Position durchläuft, in der sich das Hindernis befindet. Wenn die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 bestimmt, dass das Stanzwerkzeug die Position durchläuft, in der sich das Hindernis befindet, berücksichtigt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140, dass die Möglichkeit besteht, dass das Stanzwerkzeug durch das Hindernis beeinträchtigt wird, und weist die Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 an, den Endpunkt der Steigbewegung der Pressachse in dem aktuell ausgeführten Block von der Position der steigenden Flanke zur Rückzugsposition zu verlagern.
Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 kann die Position des Hindernisses beispielsweise anhand der in der Parameterspeichereinheit 210 gespeicherten Parameter erhalten, die die Koordinatenposition und dergleichen des Hindernisses angeben. Außerdem kann die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 die Position des Hindernisses von einem Sensor oder dergleichen erhalten, der an einer Stanzpressmaschine (nicht gezeigt) angebracht ist. In diesem Fall kann der an der Stanzpressmaschine angebrachte Sensor ein beliebiger Sensor sein, der die Position eines vorgegebenen Ziels erfassen kann, wie etwa ein Ultraschallsensor oder ein optoelektronischer Sensor, und die Position des Hindernisses kann so festgelegt werden, dass sie anhand der absoluten Position im Koordinatensystem der Werkzeugmaschine oder anhand der vom Stanzkopf aus gesehenen relativen Position erhalten werden kann.
Beispielsweise kann die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140, wie in 3 gezeigt, wenn sich im Bewegungsbereich des Stanzwerkzeugs ein Hindernis befindet, basierend auf dem Ergebnis, das durch Vorabrufen und Analysieren von Block 2 durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erhalten wird, die Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 anweisen, den Endpunkt der Steigbewegung der Pressachse eines vorgegebenen Blocks (als Block 1 bezeichnet), durch den Block 2 (z.B. ein linearer Bereich von den Koordinatenpositionen (x_s, y_s) der X-/Y-Achsen am Startpunkt eines nach Block 1 nächsten Blocks (Block 2) zu den Koordinatenpositionen (x_e, y_e) der X-/Y-Achsen am Endpunkt oder, noch sicherer, ein rechteckiger Bereich, bei dem jede Seite parallel zu den X-/Y-Achsen ist, wobei die Koordinatenpositionen (x_s, y_s) der X-/Y-Achsen am Startpunkt von Block 2 und die Koordinatenpositionen (x_e, y_e) der X-/Y-Achsen am Endpunkt als gegenüberliegende Eckpunkte dienen), zur Rückzugsposition zu verlagern, während jeder Servomotor basierend auf den Befehlsdaten gesteuert wird, die basierend auf dem Ergebnis erzeugt werden, das durch Analysieren von Block 1 durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erhalten wird.
Basierend auf den durch Vorabrufen und Analysieren durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erhaltenen Informationen und den Informationen über die Koordinatenposition des Hindernisses bestimmt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 ferner, ob das Stanzwerkzeug die Position des Hindernisses erreicht, während sich die Pressachse in die Rückzugsposition bewegt. Wenn die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 bestimmt, dass das Stanzwerkzeug die Position des Hindernisses erreicht, während sich die Pressachse in die Rückzugsposition bewegt, berücksichtigt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140, dass die Möglichkeit besteht, dass das Stanzwerkzeug durch das Hindernis beeinträchtigt wird, und weist die Sperrsteuereinheit 160 an, die X-/Y-Achsen zu sperren, bis die Pressbewegung abgeschlossen ist. Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 kann eine Zeitspanne, die durch Addieren einer der Sicherheit dienenden vorgegebenen Sicherheitszeit zu einer Zeitspanne, die die Pressachse benötigt, um sich in die Rückzugsposition zu bewegen, erhalten wird, als Rückzugszeit behandeln. Diese Sicherheitszeit kann beispielsweise als Parameter in der Parameterspeichereinheit 210 oder im NC-Programm 200 festgelegt werden.
Unter Verwendung von 4 werden Verfahren zum Berechnen einer Rückzugszeit t durch die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 (eine Zeitspanne, ab dem Erreichen der Rückzugsposition durch die Pressachse bis zum Ablauf einer Sicherheitszeit t_s) und eines Bewegungsbetrags b beschrieben, um den sich die X-/Y-Achsen während der Rückzugszeit t bewegen.
In 4 ist die Rückzugszeit t, eine Zeitspanne, die die Pressachse benötigt, um sich in die Rückzugsposition zu bewegen, t₀, die Sicherheitszeit t_s, eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante der Pressachse τ_a, eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante der X-/Y-Achsen τ_b, eine Befehlsgeschwindigkeit der Pressachse F_a, eine Befehlsgeschwindigkeit der X-/Y-Achsen F_b, der verbleibende Bewegungsbetrag der Pressachse beim Start des Blocks a und der Bewegungsbetrag der X-/Y-Achsen ab dem Erreichen der Rückzugsposition durch die Pressachse bis zum Ablauf der Sicherheitszeit t_s b. Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn die in dem folgenden Ausdruck (1) gezeigte Bedingung erfüllt wird, der verbleibende Bewegungsbetrag a der Pressachse durch den folgenden Ausdruck (2) berechnet werden. Somit kann die Rückzugszeit t durch den folgenden Ausdruck (3) berechnet werden. $\frac{a}{F_{a}} > τ_{a}$
$a = \frac{F_{a} τ_{a}}{2} + (l_{0} - τ_{a}) F_{a}$
$t = t_{0} + t_{s} = \frac{a}{F_{a}} + τ_{a} - \frac{τ_{a}}{2} + t_{s}$
Wenn hingegen die in dem folgenden Ausdruck (4) gezeigte Bedingung erfüllt wird, kann der verbleibende Bewegungsbetrag a der Pressachse durch den folgenden Ausdruck (5) berechnet werden. Somit kann die Rückzugszeit t durch den folgenden Ausdruck (6) berechnet werden. $\frac{a}{F_{a}} \leq τ_{a}$
$a = F_{a} \frac{t_{0}^{2}}{τ_{a}}$
$t = t_{0} + t_{s} = \sqrt{\frac{a τ_{a}}{F_{a}}} + t_{s}$
Unter Verwendung der durch den Ausdruck (3) oder (6) berechneten Rückzugszeit t kann der Bewegungsbetrag b der X-/Y-Achsen während der Rückzugszeit t durch die folgenden Ausdrücke (7) bis (10) berechnet werden (für die X- bzw. Y-Achse berechnet werden). Das heißt, wenn die in dem folgenden Ausdruck (7) gezeigte Bedingung erfüllt wird, wird der Bewegungsbetrag b durch den folgenden Ausdruck (8) berechnet. Des Weiteren wird, wenn die in dem folgenden Ausdruck (9) gezeigte Bedingung erfüllt wird, der Bewegungsbetrag b durch den folgenden Ausdruck (10) berechnet. $t > τ_{b}$
$b = \frac{F_{b} τ_{b}}{2} + (t - τ_{b}) F_{b}$
$t \leq τ_{b}$
$b = F_{b} \frac{t^{2}}{τ_{b}}$
Wenn sich in dem Bereich, in dem sich die X-/Y-Achsen nur um den durch die vorstehenden Berechnungsverfahren berechneten Bewegungsbetrag b bewegen, ein Hindernis befindet, sollte die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 die Sperrsteuereinheit 160 lediglich anweisen, die X-/Y-Achsen zu sperren, bis die Pressbewegung abgeschlossen ist.
Nehmen wir beispielsweise an, dass die Koordinatenposition, wohin die X-/Y-Achsen während der vorstehend erhaltenen Rückzugszeit t von den Koordinatenpositionen (x_s, y_s) der X-/Y-Achsen beim Start des Blocks um den Bewegungsbetrag b der X-/Y-Achsen bewegt werden, (x_b, y_b) ist. Wenn in einem Bewegungsbereich von den Koordinatenpositionen (x_s, y_s) zu den Koordinatenposition (x_b, y_b) (z.B. der lineare Bereich von den Koordinatenpositionen (x_s, y_s) zu den Koordinatenpositionen (x_b, y_b) oder, noch sicherer, der rechteckige Bereich, bei dem jede Seite parallel zu den X-/Y-Achsen ist, wobei die Koordinatenposition (x_s, y_s) und die Koordinatenpositionen (x_b, y_b) als gegenüberliegende Eckpunkte dienen) ein Hindernis vorhanden ist, sollte die Sperrsteuereinheit 160 lediglich angewiesen werden, die Bewegung der X-/Y-Achsen zu stoppen (sperren), bis die Bewegung der Pressachse in die Rückzugsposition abgeschlossen ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 den vorstehenden Rückzugsvorgang auch basierend auf der Entfernung zwischen dem Stanzwerkzeug und dem Hindernis durchführen kann, die von einem an der Stanzpressmaschine angebrachten Sensor oder dergleichen erhalten wird.
Basierend auf dem Befehl von der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 weist die Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 die Interpolationseinheit 110 an, den Endpunkt der Steigbewegung der Pressachse durch den aktuell ausgeführten Block von der Position der steigenden Flanke zur Rückzugsposition zu ändern.
Basierend auf dem Befehl von der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 weist die Sperrsteuereinheit 160 die Interpolationseinheit 110 an, die Bewegung der X-/Y-Achsen in dem nach dem aktuell ausgeführten Block nächsten Block zu stoppen, bis die Bewegung der Pressachse durch den aktuell ausgeführten Block in die Rückzugsposition abgeschlossen ist.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Grundzüge eines Verarbeitungsablaufs der in der numerischen Steuervorrichtung 1 ausgeführten Beeinträchtigungsvermeidungsfunktion zeigt. Die in diesem Flussdiagramm gezeigte Reihe von Verarbeitungsschritten wird in jeder Steuerperiode der numerischen Steuervorrichtung 1 ausgeführt.
Schritt SA01: Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 bestimmt, ob das Stanzwerkzeug in dem nach dem aktuell ausgeführten Block nächsten Block die Position des Hindernisses erreicht oder durchläuft. Wenn das Stanzwerkzeug die Position des Hindernisses erreicht oder durchläuft, fährt die Verarbeitung mit Schritt SA02 fort. Wenn nicht, fährt die Verarbeitung mit Schritt SA07 fort.
Schritt SA02: Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 weist die Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 an, die Steigposition des aktuell ausgeführt Blocks von der Position der steigenden Flanke zur Rückzugsposition zu verlagern. In Antwort auf den Befehl weist die Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 die Interpolationseinheit 110 an, den Endpunkt der Steigbewegung der Pressachse in dem aktuell ausgeführten Block zur Rückzugsposition zu verlagern. Die Interpolationseinheit 110 führt nach dem Ändern des Endpunkts der Steigbewegung der Pressachse des aktuell ausgeführten Blocks in die Rückzugsposition erneut die Interpolationsverarbeitung aus und erzeugt erneut die Interpolationsdaten.
Schritt SA03: Die numerische Steuervorrichtung 1 steuert die Bewegung jeder Achse, einschließlich der Pressachse.
Schritt SA04: Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 berechnet die Rückzugszeit t durch die vorstehend genannten Berechnungsverfahren.
Schritt SA05: Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 bestimmt durch die vorstehend genannten Bestimmungsverfahren, ob das Stanzwerkzeug während der Rückzugszeit t die Position des Hindernisses erreicht oder durchläuft. Wenn das Stanzwerkzeug die Position des Hindernisses während der Rückzugszeit t erreicht oder durchläuft, fährt die Verarbeitung mit Schritt SA06 fort. Wenn nicht, endet die derzeitige Verarbeitung in der aktuellen Steuerperiode.
Schritt SA06: Die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 weist die Sperrsteuereinheit 160 an, die Bewegung der X-/Y-Achsen durch den nach dem aktuell ausgeführten Block nächsten Block zu stoppen, bis die Bewegung der Pressachse durch den aktuell ausgeführten Block abgeschlossen ist. In Antwort auf den Befehl weist die Sperrsteuereinheit 160 die Interpolationseinheit 110 an, die Bewegung der X-/Y-Achsen durch den nach dem aktuell ausgeführten Block nächsten Block zu stoppen, bis die Bewegung der Pressachse durch den aktuell ausgeführten Block abgeschlossen ist. Die Interpolationseinheit 110 stoppt die Ausgabe (Ausgabe der Interpolationsdaten) der Bewegungsbeträge der X-/Y-Achsen durch den nach dem aktuell ausgeführten Block nächsten Block, bis die Bewegung der Pressachse des aktuell ausgeführten Blocks abgeschlossen ist.
Schritt SA07: Die numerische Steuervorrichtung 1 steuert die Bewegung jeder Achse einschließlich der Pressachse.
Obgleich vorstehend die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die Beispiele der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und lässt sich durch Vornehmen geeigneter Änderungen auf verschiedene Art und Weise verwirklichen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele gezeigt, in denen die Vermeidung einer Beeinträchtigung zwischen dem Stanzwerkzeug und dem Hindernis basierend auf der Position des Hindernisses auf den X-/Y-Achsen gesteuert wird. Die notwendige Sperrsteuerung der X-/Y-Achsen lässt sich jedoch beispielsweise durch Berechnen einer Position, die durch Addieren eines Sicherheitsabstands zur Höhe des Hindernisses erhalten wird, als Rückzugsposition und Steuern der Position des Endpunkts der Steigbewegung der Pressachse, die, nachdem die Position des Hindernisses erfassbar gemacht wurde, zu der derart berechneten Rückzugsposition verlagert werden soll, zusätzlich zu den Positionen auf den X-/Y-Achsen, zu der Position in der Richtung der Pressachse genauer durchführen und die Bestimmung der Beeinträchtigung zwischen dem Stanzwerkzeug und dem Hindernis in der Richtung der Pressachse (Höhenrichtung) wird durch die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit 140 durchgeführt.
Außerdem ist in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Beispiel der numerischen Steuervorrichtung gezeigt, die sowohl die Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit 150 als auch die Sperrsteuereinheit 160 umfasst, die Effekte der vorliegenden Erfindung lassen sich jedoch auch hinreichend durch eine numerische Steuervorrichtung erreichen, die nur eine der beiden aufweist.

Claims

Numerische Steuervorrichtung (1), die basierend auf einem Programm (200) eine Werkzeugmaschine zum Durchführen einer Stanzpressbearbeitung an einem Werkstück durch ein an einem Stanzkopf angebrachtes Werkzeug steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst: - eine Befehlsanalyseeinheit (100), die einen aus dem Programm (200) ausgelesenen Befehlsblock analysiert, Befehlsdaten erzeugt und die erzeugten Befehlsdaten ausgibt, - eine Interpolationseinheit (110), die basierend auf den Befehlsdaten eine Interpolationsverarbeitung durchführt, Interpolationsdaten erzeugt und die erzeugten Interpolationsdaten ausgibt, - eine Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140), die die Möglichkeit einer Beeinträchtigung zwischen dem Werkzeug und einem Hindernis auf dem Werkstück bestimmt, und - eine Sperrsteuereinheit (160), die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) die Bewegung der X-/Y-Achsen durch einen nach dem Befehlsblock nächsten Befehlsblock stoppt, bis die Steigbewegung einer Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist; wobei die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) bestimmt, ob das Werkzeug die Position des Hindernisses auf den X/Y-Achsen der Werkzeugmaschine erreicht oder nicht, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist, und, wenn die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) bestimmt, dass das Werkzeug die Position des Hindernisses auf den X/Y-Achsen der Werkzeugmaschine erreicht, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist, dann befiehlt die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) der Sperrsteuereinheit (160), die Bewegungen der X/Y-Achsen durch einen nach dem Befehlsblock nächsten Befehlsblock zu stoppen, bis die Steigbewegung der Pressachse der Werkzeugmaschine durch die Befehlsdaten abgeschlossen ist.
Numerische Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, die ferner eine Anstiegsendpunktpositionsverlagerungseinheit (150), die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) eine Endpunktposition einer Steigbewegung des Werkzeugs in den Befehlsdaten von einer steigenden Flanke zu einer Rückzugsposition verlagert, umfasst.
Numerische Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Parameterspeichereinheit (210) umfasst, die eine Position des Hindernisses als Parameter speichert, - wobei die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) basierend auf der in der Parameterspeichereinheit (210) gespeicherten Position des Hindernisses bestimmt, ob das Werkzeug durch das Hindernis auf dem Werkstück beeinträchtigt wird.
Numerische Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Werkzeugmaschine einen Sensor umfasst, der eine Position des Hindernisses auf dem Werkstück erfasst, und - die Beeinträchtigungsbestimmungseinheit (140) basierend auf der durch den Sensor erfassten Position des Hindernisses bestimmt, ob das Werkzeug durch das Hindernis auf dem Werkstück beeinträchtigt wird.