DE102018005714B4

DE102018005714B4 - Numerische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102018005714B4
Application number: DE102018005714.4A
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: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: CN109308050A; CN109308050B; US20190033817A1; DE102018005714A1; JP2019025491A; JP6549647B2; US10514674B2

Abstract

Numerische Steuervorrichtung (1) zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die unter Verwendung eines an einem Stanzkopf angebrachten Werkzeugs an einem Werkstück eine Stanzpressbearbeitung durchführt, basierend auf einem Programm, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst:- eine Befehlsanalyseeinheit (100), die durch Auslesen und Analysieren eines Befehlsblocks aus dem Programm (200) Bewegungsbefehlsdaten erzeugt und die erzeugten Bewegungsbefehlsdaten ausgibt,- eine Interpolationseinheit (110), die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten ein Interpolationsverfahren durchführt, um Interpolationsdaten zu erzeugen, und die erzeugten Interpolationsdaten ausgibt;Servosteuerungen (130x, 130y, 130p), die Motoren (50x, 50y, 50p) für den Antrieb von Achsen der Werkzeugmaschine auf Basis der Interpolationsdaten steuern; und- eine Überlappungszeitberechnungseinheit (140), die, wenn bei der Stanzpressbearbeitung ein Pressvorgang von einer Position aus gestartet wird, die sich von einer Position einer vorab festgelegten steigenden Flanke unterscheidet, entsprechend der Position des Stanzkopfes beim Start des Pressvorgangs eine Überlappungszeit (t) berechnet,- wobei die Überlappungszeitberechnungseinheit (140) von den Servosteuerungen (130x, 130y, 130p) die Position des Stanzkopfes zum Zeitpunkt des Startens des Pressvorgangs erfasst, unddie Interpolationseinheit (110) einen Ausgabezeitpunkt von auf eine den Pressvorgang steuernde Achse bezogenen Interpolationsdaten basierend auf der durch die Überlappungszeitberechnungseinheit (140) berechneten Überlappungszeit (t) steuert.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung und im Besonderen eine numerische Steuervorrichtung, die entsprechend einem Presshub automatisch einen Presszeitpunkt einstellt.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Bei Stanzpressen-Werkzeugmaschinen wird ein Stanzpunkt auf einem Werkstück basierend auf einem durch ein Programm angewiesenen Bewegungsbefehl für eine X-/Y-Achse relativ zu einer Position eines Stanzwerkzeugs bewegt, das durch einen Revolverkopfmechanismus etc. in einem Stanzkopf ausgewählt wird, und dann durch einen Pressvorgang (Stanzvorgang) eine Stanzpressbearbeitung durchgeführt.
Als herkömmliche Technik zum Erhöhen einer Geschwindigkeit einer Stanzpressbearbeitung durch eine Stanzpressen-Werkzeugmaschine gibt es eine Technik, die als Pressenvorschubzeitgeber (Press Advancing Timer) bezeichnet wird, die durch eine als Parameter festgelegte Überlappungszeit etc. eine Bewegung einer X-/Y-Achse und einen Pressvorgang überlappend durchführt und eine Bearbeitungszeit verkürzt. In dieser Überlappungszeit wird, wie in 8 dargestellt, eine verbleibende Bewegungszeit der X-/Y-Achse ab dem Start des Pressens (d.h. eine Zeitspanne ab einem Pressstartzeitpunkt von einer steigenden Flanke aus bis zum Erreichen einer Oberseite eines Werkstücks durch den Stanzkopf) festgelegt und eine Einstellung so durchgeführt, dass das am Stanzkopf angebrachte Stanzwerkzeug zu einem Zeitpunkt mit dem Werkstück in Kontakt kommt, zu dem die X-/Y-Achse stoppt. Darüber hinaus wird ein Hub des Pressvorgangs so klein wie möglich festgelegt (steigende Flanke bis unterer Totpunkt) und eine diesem entsprechende Überlappungszeit festgelegt (siehe z.B. offengelegte japanische Patentanmeldung H 09 - 010 858 A ). Weiteres technologisches Grundwissen vermittelt die DE 10 2017 010 577 A1 , die sich mit einer numerischen Steuervorrichtung zum Beschleunigen einer Pressachse beschäftigt, wenn der Bewegungsbetrag von Tischachsen gering ist, sowie die DE 10 2016 015 515 A1 , die sich mit einer numerischen Steuereinheit zum einfachen Einstellen eines Tischachsenbetriebs einer Stanzmaschine beschäftigt.
Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn das Pressen von der steigenden Flanke aus gestartet wird, die Zeitspanne, bis das am Stanzkopf angebrachte Stanzwerkzeug die Oberseite des Werkstücks erreicht, als Überlappungszeit festgelegt. Daher wird, sofern das Pressen zum gleichen Zeitpunkt beginnt, wenn beispielsweise direkt nach einem Werkzeugaustausch oder nach einer Umgehung eines Hindernisses der Stanzkopf in eine höhere Position als die steigende Flanke steigt, so dass sich der Hub vergrößert, die Bewegung des Stanzpunkts zu einer Position des Stanzwerkzeugs auf der X-/Y-Achse zu einem Zeitpunkt abgeschlossen, zu dem die Überlappungszeit abläuft, wie in 9 dargestellt, wobei dann dahingehend ein Problem entsteht, dass die Zeitspanne, bis das am Stanzkopf angebrachte Stanzwerkzeug das Werkstück berührt, zu einer Totzeit wird.
Zusammenfassung der Erfindung
In diesem Zusammenhang besteht ein Ziel der Erfindung darin, eine numerische Steuervorrichtung bereitzustellen, die dazu fähig ist, eine Erzeugung einer Totzeit selbst dann zu verhindern, wenn eine Presshubänderung vorliegt.
Wie in 10 dargestellt, wird bei der Erfindung das vorstehend genannte Problem dadurch gelöst, dass eine numerischen Steuervorrichtung, die eine Stanzpressen-Werkzeugmaschine steuert, mit einer Funktion zum Bestimmen versehen wird, ob beim Start der Ausführung eines Blocks eines Bearbeitungsprogramms zwischen einer Startposition eines Pressvorgangs und einer steigenden Flanke eine Differenz vorhanden ist, und eine Überlappungszeit automatisch so eingestellt wird, dass keine einer Differenz zur steigenden Flanke entsprechende Totzeit erzeugt wird. Wie in 11 gezeigt, kann die Überlappungszeit t anhand eines Bewegungsbetrags einer Pressachse erhalten werden (d.h., im Falle von 11, ein Betrag, der durch Addieren einer Differenz zwischen einer Position eines Stanzkopfes und einer steigenden Flanke beim Pressstart zu einem normalen Überlappungsbetrag erhalten wird). Bei einem Diagramm, bei dem eine vertikale Achse von 11 für eine Geschwindigkeit der Pressachse und eine horizontale Achse für die Zeit verwendet wird, stellt ein Bereich eines Gebiets (a) einen Bewegungsbetrag (normaler Überlappungsbetrag) von einer steigenden Flanke bis zu einer Oberseite eines Werkstücks dar und ein Bereich eines Gebiets (b) entspricht einer Differenz ‚a‘ zwischen der Position des Stanzkopfs und der steigenden Flanke beim Start des Pressvorgangs. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung eine Funktion zum Neuberechnen einer besseren Überlappungszeit, wenn die Pressachse während der Bewegung der X-/Y-Achse arbeitet.
Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich aus Unteranspruch 2.
Die erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung steuert basierend auf einem Programm eine Werkzeugmaschine, die unter Verwendung eines an einem Stanzkopf angebrachten Werkzeugs an einem Werkstück eine Stanzpressbearbeitung durchführt. Die numerische Steuervorrichtung umfasst eine Befehlsanalyseeinheit, die durch Auslesen und Analysieren eines Befehlsblocks aus dem Programm Bewegungsbefehlsdaten erzeugt und die erzeugten Bewegungsbefehlsdaten ausgibt, eine Interpolationseinheit, die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten ein Interpolationsverfahren durchführt, um Interpolationsdaten zu erzeugen, und die erzeugten Interpolationsdaten ausgibt, Servosteuerungen, die Motoren für den Antrieb von Achsen der Werkzeugmaschine auf Basis der Interpolationsdaten steuern, und eine Überlappungszeitberechnungseinheit, die, wenn bei der Stanzpressbearbeitung ein Pressvorgang von einer Position aus gestartet wird, die sich von einer Position einer vorab festgelegten steigenden Flanke unterscheidet, entsprechend der Position des Stanzkopfes beim Start des Pressvorgangs eine Überlappungszeit berechnet. Außerdem erfasst die Überlappungszeitberechnungseinheit von den Servosteuerungen die Position des Stanzkopfes zum Zeitpunkt des Startens des Pressvorgangs und steuert die Interpolationseinheit einen Ausgabezeitpunkt von auf eine den Pressvorgang steuernde Achse bezogenen Interpolationsdaten basierend auf der durch die Überlappungszeitberechnungseinheit berechneten Überlappungszeit.
Die Überlappungszeitberechnungseinheit kann dafür konfiguriert sein, die Überlappungszeit so zu berechnen, dass zwischen einem Zeitpunkt, zu dem sich das Werkzeug zu einem Stanzpunkt des Werkstücks bewegt, und einem Zeitpunkt, zu dem das Werkzeug durch den Pressvorgang mit einer Oberseite des Werkstücks in Kontakt kommt, keine Totzeit erzeugt wird.
Erfindungsgemäß kann eine Erzeugung einer Totzeit selbst dann verhindert werden, wenn eine Presshubänderung vorliegt, wodurch es möglich ist, eine Zyklusdauer zu verkürzen, wenn bei einer Stanzpressbearbeitung ein Werkzeugaustausch, eine Umgehung eines Hindernisses, etc. durchgeführt werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die einen Hauptteil einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform und einer durch die numerische Steuervorrichtung angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine zeigt;
2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der numerischen Steuervorrichtung, wenn in der numerischen Steuervorrichtung von 1 ein Systemprogramm zum Ausführen einer auf die Überlappungszeitberechnung bezogenen Funktion ausgeführt wird;
3 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens (Fall 1) zum Berechnen einer Überlappungszeit t gemäß den Ausführungsformen;
4 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens (Fall 2) zum Berechnen der Überlappungszeit t gemäß den Ausführungsformen;
5 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens (Fall 3) zum Berechnen der Überlappungszeit t gemäß den Ausführungsformen;
6 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Verfahrens (Fall 4) zum Berechnen der Überlappungszeit t gemäß den Ausführungsformen;
7 ist ein Flussdiagramm, das die Grundzüge eines Ablaufs eines Verfahrens zum Berechnen der Überlappungszeit t durch die numerische Steuervorrichtung von 2 zeigt;
8 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Pressenvorschubzeitgebers gemäß einer herkömmlichen Technik;
9 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Problems des Pressenvorschubzeitgebers gemäß der herkömmlichen Technik;
10 ist eine Darstellung zur Beschreibung eines Pressenvorschubzeitgebers gemäß den Ausführungsformen; und
11 ist eine Darstellung zur Beschreibung des Pressenvorschubzeitgebers gemäß den Ausführungsformen.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend ist ein Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung zum Umsetzen der Erfindung beschrieben. Die Konfiguration der erfindungsgemäßen numerischen Steuervorrichtung ist jedoch nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt und es kann eine beliebige Konfiguration verwendet werden, sofern sich damit ein Ziel der Erfindung erreichen lässt.
1 ist eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die einen Hauptteil einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform und einer durch die numerische Steuervorrichtung angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine zeigt.
Eine numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Zentraleinheit (CPU) 11. 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 nachstehend beschriebene Anzeige-/MDI- (manuelle Dateneingabe) Einheit 70 eingegeben werden, etc.
Ein nichtflüchtiger Speicher 14 ist beispielsweise als Speicher konfiguriert, der selbst dann in einem Speicherzustand gehalten wird, wenn eine Stromversorgung der numerischen Steuervorrichtung 1 abgeschaltet wird, indem er durch eine Batterie (nicht gezeigt) gestützt wird. Zusätzlich zu einem über eine Schnittstelle 15 ausgelesenen 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 enthalten, in diesem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert. Der nichtflüchtige Speicher 14 speichert ferner ein zum Betreiben des NC-Programms verwendetes NC-Programmbetriebsverarbeitungsprogramm etc., wobei diese Programme während der Ausführungszeit in das RAM 13 geladen werden.
Außerdem werden verschiedene Systemprogramme (einschließlich eines Systemprogramms zum Berechnen einer Überlappungszeit) zum Ausführen eines Editionsmodusverfahrens, das zum Erstellen und Editieren eines NC-Programms erforderlich ist, und anderer notwendiger Verfahren vorab in das ROM 12 geschrieben.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der numerischen Steuervorrichtung 1 mit einem externen Gerät 72, wie etwa einem Adapter. Ein NC-Programm, verschiedene Parameter, etc. werden aus dem externen Gerät 72 ausgelesen. Außerdem 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 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 basierend auf einem Sequenzprogramm einen Steuervorgang durchzuführen. Außerdem empfängt die PMC 16 Signale von verschiedenen Schaltern etc. eines an einem Hauptkörper der Werkzeugmaschine bereitgestellten Bedienpanels, führt eine notwendige Signalverarbeitung durch und übermittelt dann die Signale an die CPU 11.
Die Anzeige-/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabeeinrichtung, die eine Anzeigeeinrichtung, eine Tastatur, etc. umfasst. Eine Schnittstelle 18 empfängt Befehle oder Daten von der Tastatur der Anzeige-/MDI-Einheit 70 und übermittelt die empfangenen Befehle oder Daten an die CPU 11. Eine Schnittstelle 19 ist mit einem Bedienpanel 71 verbunden, das einen manuellen Impulsgeber etc. umfasst, der zum manuellen Antreiben jeweiliger Achsen verwendet wird.
Eine Achsensteuerschaltung 30 zum Steuern einer 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. Der Servoverstärker 40 empfängt diesen Befehl und treibt 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 und es wird eine Positions-/Drehzahlrückkopplungsregelung durchgeführt. In der Hardwarekonfigurationsdarstellung von 1 sind nur eine Achsensteuerschaltung 30, ein Servoverstärker 40 und ein Servomotor 50 dargestellt. In der Praxis werden jedoch für jeden Pfad, der als Steuerobjekt dient, Achsensteuerschaltungen 30, Servoverstärker 40 und Servomotoren 50 in einer der Anzahl der in einer Werkzeugmaschine enthaltenen Achsen entsprechenden Anzahl bereitgestellt. Bei einer Stanzpressen-Werkzeugmaschine werden die Achsensteuerschaltung 30, der Servoverstärker 40 und der Servomotor 50 beispielsweise bereitgestellt, um jeweils eine X-Achse und eine Y-Achse, die eine relative Position zwischen dem Stanzkopf und dem Werkstück in horizontaler Richtung ändern, bzw. eine Pressachse zu steuern, die einen Pressvorgang durchführt (der eine relative Position zwischen dem Stanzkopf und dem Werkstück in vertikaler Richtung ändert).
2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das einen Hauptteil der in 1 gezeigten numerischen Steuervorrichtung zeigt, in die ein Systemprogramm zum Ausführen einer auf die Überlappungszeitberechnung bezogenen Funktion geladen wird. Jeder der in 2 gezeigten Funktionsblöcke wird ausgeführt, wenn die CPU 11, die in der in 1 gezeigten numerischen Steuervorrichtung 1 enthalten ist, ein Systemprogramm einer Überlappungszeitberechnungsfunktion ausführt und den Betrieb jeder Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 steuert.
Die numerische Steuervorrichtung 1 umfasst eine Befehlsanalyseeinheit 100, eine Interpolationseinheit 110, Servosteuereinrichtungen 130x, 130y und 130p und eine Überlappungszeitberechnungseinheit. Ferner wird eine Parameterspeichereinheit 210 zum Speichern von Parametern, wie etwa einer Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante jeder Achse, einer steigenden Flanke, die zum Steuern eines Stanzpressvorgangs verwendet wird, eines unteren Totpunkts, etc., in dem nichtflüchtigen Speicher 14 sichergestellt. Es wird angenommen, dass jeder in der Parameterspeichereinheit 210 gespeicherte Parameter, der zum Steuern des Stanzpressvorgangs verwendet wird, durch den Bediener über die Anzeige-/MDI-Einheit 70, etc. vorab festgelegt wird. In 2 ist ein Servomotor 50x ein Servomotor, der die X-Achse antreibt, ein Servomotor 50y ein Servomotor, der die Y-Achse antreibt, und ein Servomotor 50p ein Servomotor, der die Pressachse antreibt.
Die Befehlsanalyseeinheit 100 liest sukzessive Befehlsblöcke aus, die in einem im nichtflüchtigen Speicher 14 gespeicherten NC-Programm 200 enthalten sind, analysiert die ausgelesenen Befehlsblöcke und erzeugt Bewegungsbefehlsdaten zum Antreiben einer zu steuernden Achse.
Die Interpolationseinheit 110 erzeugt in Interpolationsintervallen Interpolationsdaten, die durch Interpolieren von Punkten auf einem Befehlspfad erhalten werden, der durch die durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erzeugten Bewegungsbefehlsdaten angewiesen wird, und gibt die erzeugten Interpolationsdaten an die Servosteuereinrichtungen 130x, 130y und 130p aus. Außerdem empfängt die Interpolationseinheit 110 beim Erzeugen der Bewegungsbefehlsdaten eine durch die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 berechnete Überlappungszeit t und stellt einen Startzeitpunkt des Pressvorgangs ein (Zeitpunkt, zu dem Interpolationsdaten an die Servosteuereinrichtung 130p ausgegeben werden).
Die Servosteuereinrichtungen 130x, 130y und 130p steuern die jeweiligen Servomotoren 50x, 50y und 50p, die die zu steuernden Achsen antreiben, basierend auf den von der Interpolationseinheit 110 empfangenen Interpolationsdaten.
Wenn sich der in der Stanzpressen-Werkzeugmaschine enthaltene Stanzkopf während der Ausführung des NC-Programms 200 in einem Zustand befindet, in dem das Pressen von einer anderen Position als der steigenden Flanke aus gestartet wird, berechnet die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 die Überlappungszeit t unter Verwendung eines nachstehend beschriebenen Verfahrens zum Berechnen der Überlappungszeit basierend auf einem Wert jedes auf den Pressvorgang bezogenen Parameters, der in der Parameterspeichereinheit 210 gespeichert ist, jedem durch die Befehlsanalyseeinheit 100 analysierten Befehlswert, Positionen der jeweiligen Achsen, die von den Servosteuereinrichtungen 130x, 130y und 130p erhalten werden, etc. Die durch die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 berechnete Überlappungszeit t wird an die Befehlsanalyseeinheit 100 ausgegeben. Außerdem berechnet die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 die Überlappungszeit t neu, wenn basierend auf den von den Servosteuereinrichtungen 130x, 130y und 130p erhaltenen Positionen der jeweiligen Achsen erfasst wird, dass die Pressachse während der Bewegung der X-/Y-Achse betrieben wird.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 das Verfahren zum Berechnen der Überlappungszeit t beschrieben. In den 3 bis 6 ist eine Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante der Pressachse mit τ, eine Befehlsgeschwindigkeit mit F, eine normale Überlappungszeit mit t₁, eine Überlappungszeit, die hinzugefügt wird, wenn die Position des Stanzkopfs oberhalb der steigenden Flanke liegt, mit t₂ und eine Differenz zwischen der steigenden Flanke und der Position des Stanzkopfs beim Pressstart mit a bezeichnet.
Im Allgemeinen erreicht die Pressachse die Befehlsgeschwindigkeit F, wenn nach dem Start des Pressvorgangs eine Zeitspanne abläuft, die der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante τ entspricht. Die Differenz a zwischen der steigenden Flanke und der Position des Stanzkopfs beim Start des Pressvorgangs entspricht einem Bereich einer Geschwindigkeitswellenform der Pressachse, der in den 3 bis 6 jeweils durch einen schraffierten Abschnitt angezeigt ist. In diesem Fall ist die zusätzliche Überlappungszeit t₂ eine Betriebszeit, die dem Bereich des schraffierten Abschnitts entspricht, und die Überlappungszeit t ist gleich t₁ + t₂. Ausgehend von dieser Annahme wird die Berechnung der Überlappungszeit t basierend auf einer Beziehung zwischen der normalen Überlappungszeit t₁, der zusätzlichen Überlappungszeit t₂ und der Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante τ in mehreren Fällen betrachtet.
Zunächst kann, wie in 3 gezeigt, wenn die normale Überlappungszeit t₁ größer ist als die Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante τ, die zusätzliche Überlappungszeit t₂ durch die nachstehende Formel (1) ausgedrückt werden und somit die Überlappungszeit t (= t₁ + t₂) durch die nachstehende Formel (2) berechnet werden. $t_{2} = \frac{a}{F}$
$t = t_{1} + \frac{a}{F}$
Außerdem kann, wie in 4 gezeigt, wenn die Überlappungszeit t kleiner ist als die Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstante τ, das heißt, wenn eine in der nachstehenden Formel (3) gezeigte Bedingung erfüllt wird, eine Differenz ‚a‘ zwischen der steigenden Flanke und der Position des Stanzkopfes beim Start des Pressvorgangs durch die nachstehende Formel (4) ausgedrückt werden und somit die Überlappungszeit t durch die nachstehende Formel (5) berechnet werden. $a < \frac{F τ}{2} - \frac{F t_{1}^{2}}{2 τ}$
$a = \frac{(\frac{F τ}{t_{1} + t_{2}} + \frac{F τ}{t_{1}}) t_{2}}{2}$
$t = - \frac{a t_{1}}{F τ} + \sqrt{{(\frac{a t_{1}}{F τ})}^{2} + 1}$
Ferner kann, in einem anderen Fall als den in 3 und 4 dargestellten Fällen, die Überlappungszeit t unter Verwendung der Formeln (2) und (5) erhalten werden. Beispielsweise ist, wie in 5 gezeigt, wenn eine Beschleunigung geändert wird, bevor die zusätzliche Überlappungszeit t₂ abläuft, eine Summe von Überlappungszeiten, die durch einzelnes Berechnen von a₁ und a₂ erhalten werden, wobei a = a₁ + a₂, t₂.
Außerdem können, wie in 6 gezeigt, beispielsweise in einem Fall, in dem eine abnehmende Geschwindigkeit des Stanzkopfes die Befehlsgeschwindigkeit F nicht erreicht, wenn ein Bewegungsbetrag bis zum Ändern der Beschleunigung des Stanzkopfes mit A, eine bis zum Ändern der Beschleunigung des Stanzkopfes erreichte Geschwindigkeit mit F_A und eine Zeitspanne bis zum Ändern der Beschleunigung des Stanzkopfes mit τ_A bezeichnet wird, F_A und τ_A durch die nachstehenden Ausdrücke (6) bzw. (7) ausgedrückt werden. Daher ist eine Summe von Überlappungszeiten, die jeweils für a₁ und a₂ einzeln berechnet werden, wobei τ = τ_A, F = F_A und a = a₁ + a₂, die zusätzliche Überlappungszeit t₂. $τ_{A} = \frac{2 F}{A}$
$F_{A} = \frac{2 F^{2}}{A τ}$
7 ist ein Flussdiagramm, das die Grundzüge eines Ablaufs eines Verfahrens zeigt, das in der numerischen Steuervorrichtung 1 in Bezug auf die Berechnung einer Überlappungszeit ausgeführt wird.
Schritt SA01: Die numerische Steuervorrichtung 1 startet einen Betrieb der X-/Y-Achse basierend auf den durch die Befehlsanalyseeinheit 100 erzeugten Bewegungsbefehlsdaten.
Schritt SA02: Die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 prüft den Zustand der Pressachse und bestimmt, ob sich der Stanzkopf in einem Zustand befindet, in dem das Pressen von einer anderen Position als der steigenden Flanke aus gestartet wird. Das Verfahren fährt mit Schritt SA03 fort, wenn sich der Stanzkopf in dem Zustand befindet, in dem das Pressen von einer anderen Position als der steigenden Flanke aus gestartet wird, und das Verfahren fährt mit Schritt SA04 fort, wenn sich der Stanzkopf in einem Zustand befindet, in dem das Pressen von der steigenden Flanke aus gestartet wird.
Schritt SA03: Die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 berechnet die Überlappungszeit t unter Verwendung des unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschriebenen Berechnungsverfahrens basierend auf der Differenz ‚a‘ zwischen der steigenden Flanke und der Pressstartposition.
Schritt SA04: Die Überlappungszeitberechnungseinheit 140 legt die Überlappungszeit t als normale Überlappungszeit fest, die als Parameter festgelegt wird.
Schritt SA05: Die Interpolationseinheit 110 bestimmt, ob sich die Pressachse in einem Betriebszustand befindet. Das Verfahren fährt mit Schritt SA02 fort, wenn sich die Pressachse im Betriebszustand befindet. Anderenfalls fährt das Verfahren mit Schritt SA06 fort.
Schritt SA06: Die Interpolationseinheit 110 bestimmt, ob die verbleibende Bewegungszeit der X-/Y-Achse kleiner oder gleich der in den Schritten SA03 und SA04 berechneten Überlappungszeit t ist. Das Verfahren fährt mit Schritt SA07 fort, wenn die verbleibende Bewegungszeit der X-/Y-Achse kleiner oder gleich der Überlappungszeit t ist. Anderenfalls fährt das Verfahren mit Schritt SA05 fort.
Schritt SA07: Die Interpolationseinheit 110 gibt gespeicherte Daten an die Servosteuereinrichtung 130p aus, um den Pressvorgang zu starten.
Vorstehend sind die Ausführungsformen beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und lässt sich durch Vornehmen geeigneter Änderungen auf verschiedene Art und Weise umsetzen.

Claims

Numerische Steuervorrichtung (1) zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die unter Verwendung eines an einem Stanzkopf angebrachten Werkzeugs an einem Werkstück eine Stanzpressbearbeitung durchführt, basierend auf einem Programm, wobei die numerische Steuervorrichtung (1) umfasst: - eine Befehlsanalyseeinheit (100), die durch Auslesen und Analysieren eines Befehlsblocks aus dem Programm (200) Bewegungsbefehlsdaten erzeugt und die erzeugten Bewegungsbefehlsdaten ausgibt, - eine Interpolationseinheit (110), die basierend auf den Bewegungsbefehlsdaten ein Interpolationsverfahren durchführt, um Interpolationsdaten zu erzeugen, und die erzeugten Interpolationsdaten ausgibt; Servosteuerungen (130x, 130y, 130p), die Motoren (50x, 50y, 50p) für den Antrieb von Achsen der Werkzeugmaschine auf Basis der Interpolationsdaten steuern; und - eine Überlappungszeitberechnungseinheit (140), die, wenn bei der Stanzpressbearbeitung ein Pressvorgang von einer Position aus gestartet wird, die sich von einer Position einer vorab festgelegten steigenden Flanke unterscheidet, entsprechend der Position des Stanzkopfes beim Start des Pressvorgangs eine Überlappungszeit (t) berechnet, - wobei die Überlappungszeitberechnungseinheit (140) von den Servosteuerungen (130x, 130y, 130p) die Position des Stanzkopfes zum Zeitpunkt des Startens des Pressvorgangs erfasst, und die Interpolationseinheit (110) einen Ausgabezeitpunkt von auf eine den Pressvorgang steuernde Achse bezogenen Interpolationsdaten basierend auf der durch die Überlappungszeitberechnungseinheit (140) berechneten Überlappungszeit (t) steuert.
Numerische Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Überlappungszeitberechnungseinheit (140) dafür konfiguriert ist, die Überlappungszeit (t) so zu berechnen, dass zwischen einem Zeitpunkt, zu dem sich das Werkzeug zu einem Stanzpunkt des Werkstücks bewegt, und einem Zeitpunkt, zu dem das Werkzeug durch den Pressvorgang mit einer Oberseite des Werkstücks in Kontakt kommt, keine Totzeit erzeugt wird.