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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungssimulationseinrichtung in einer Werkzeugmaschine.
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Die Veröffentlichung der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-116745 hat eine numerische Steuerungseinrichtung offenbart, die eine Lastinformationsanzeigefunktion hat.
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In dieser Einheit wird eine in Übereinstimmung mit einer Satznummer eines Bearbeitungsprogramms während eines tatsächlichen Bearbeitens gespeicherte Lastinformation mit einer Bearbeitungssimulation, die einen Schneidzustand eines Werkstücks durch ein Werkzeug in Übereinstimmung mit der Satznummer anzeigt, angezeigt.
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Die oben beschriebene numerische Steuerungseinrichtung stellt eine Rückmeldung des Schneidzustands des Werkstücks und der Lastinformation für jede Satznummer des Bearbeitungsprogramms sicher.
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Jedoch können, da die oben beschriebene numerische Steuerungseinrichtung die Lastinformation in Übereinstimmung mit der Satznummer des Bearbeitungsprogramms speichert, der Schneidzustand des Werkstücks und die Lastinformation einer durch eine manuelle Bedienung einer Maschine durchgeführten Bearbeitung ohne Verwendung des Bearbeitungsprogramms nicht rückgemeldet werden.
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Daher ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Bearbeitungssimulationseinrichtung bereitzustellen, die konfiguriert ist, einen tatsächlichen Betriebszustand einer Werkzeugmaschine nicht nur für eine Bearbeitung unter Verwendung eines Bearbeitungsprogramms, sondern auch für eine Bearbeitung, die durch eine manuelle Bedienung einer Maschine durchgeführt wird, nachzuvollziehen.
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Die Aufgabe wird durch eine Bearbeitungssimulationseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird eine Bearbeitungssimulationseinrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bereitgestellt. Die Bearbeitungssimulationseinrichtung führt eine Bearbeitungssimulation in einer Werkzeugmaschine durch Steuern einer relativen Position zwischen einem Werkzeugmodell und einem Materialmodell durch, um eine Bearbeitung des Materialmodells mit dem Werkzeugmodell durchzuführen. Die Bearbeitungssimulation wird mit einer Eingabe von zumindest einem von einer Positionsanweisung und einem Positionserfassungswert durchgeführt. Die Positionsanweisung und der Positionserfassungswert werden als Protokolldaten in Übereinstimmung mit einer Zeit von der Werkzeugmaschine erhalten. Ein Ergebnis der Bearbeitungssimulation wird angezeigt.
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In der Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt der oben beschriebenen Erfindung kann zumindest eines von einem Spindellastwert, einem Zustellachsenlastwert, einer Spindeldrehzahl, einer Temperatur, einer Werkzeugnummer, einer Satznummer eines Bearbeitungsprogramms und einer Startanweisung des Bearbeitungsprogramms, die in Übereinstimmung mit der Zeit von dem Bearbeitungsprogramm als die Protokolldaten erhalten werden, angezeigt werden.
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In der Erfindung gemäß einem dritten Aspekt der oben beschriebenen Erfindung können die Protokolldaten in Zeitreihen angezeigt sein und ein Zeitbereich für die Bearbeitungssimulation ist basierend auf einer Eingabe an der Anzeige spezifiziert.
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In der Erfindung gemäß einem vierten Aspekt der oben beschriebenen Erfindung können zumindest ein Satz des Bearbeitungsprogramms und eine Historie einer manuellen Bedienung in Übereinstimmung mit der Bearbeitungssimulation zusammen angezeigt werden.
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Ein Haupteffekt der Erfindung ist es, eine Bearbeitungssimulationseinrichtung bereitzustellen, die konfiguriert ist, einen tatsächlichen Betriebszustand einer Werkzeugmaschine nicht nur für eine Bearbeitung unter Verwendung eines Bearbeitungsprogramms, sondern auch für eine Bearbeitung, die durch eine manuelle Bedienung einer Maschine durchgeführt wird, wiederzugeben.
- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Bearbeitungssimulationseinrichtung einer Werkzeugmaschine entsprechend der Erfindung darstellt.
- 2 ist eine Zeichnung eines Maschinenzustandsinformation-Anzeigefensters, das einer Protokolldaten-Anzeigeeinheit in 1 entspricht.
- 3 ist eine Zeichnung eines Ergebnisanzeigefensters, das einer Bearbeitungssimulation-Anzeigeeinheit in 1 entspricht.
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Das Folgende beschreibt, sofern nötig basierend auf den Zeichnungen, Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele gemäß der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die nachstehenden Ausführungsformen und die Modifikationsbeispiele beschränkt.
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine numerische Steuerungseinrichtung (NC-Einrichtung) 2, die eine Werkzeugmaschine 1 steuert, und eine Bearbeitungssimulationseinrichtung 4 der Werkzeugmaschine 1 entsprechend der Erfindung darstellt.
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Hierbei ist die Werkzeugmaschine 1 ein fünf-Achs-Steuerung-Bearbeitungszentrum, das drei zueinander rechtwinklige lineare Achsen einer X-, Y- und Z-Achse und zwei Achsen einer B- und C-Achse als Rotationsachsen hat. Die Werkzeugmaschine 1 enthält eine Hauptspindel 10, an die ein Werkzeug montiert ist, Zustellachsen 12, einen Temperatursensor 14 und einen Werkzeugwechsler (nicht dargestellt). Die Zustellachsen 12 sind an den jeweiligen Achsen angeordnet, um relative Positionen (zumindest eines von einer Änderung von Positionen durch eine lineare Bewegung und von einer Änderung von Positionen durch eine drehende Bewegung) zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück (einem Material) zu ändern. Der Temperatursensor 14 ist an irgendeiner Position, wie etwa an der Hauptspindel 10, montiert und fühlt eine Temperatur der Montageposition.
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Die Hauptspindel 10 enthält einen Drehzahldetektor 16, der eine Drehzahl der Hauptspindel 10 erfasst.
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Die Zustellachsen 12 enthalten Positionsdetektoren 18. Servo-Motoren (nicht dargestellt) sind konfiguriert, Positionen der jeweiligen X-, Y- und Z-Achse und Rotationspositionen der jeweiligen B- und C-Achse zu bewegen. Die jeweiligen Servo-Motoren enthalten die Positionsdetektoren 18. Die Positionsdetektoren 18 können konfiguriert sein, Positionen der Hauptspindel 10 und des Werkstücks (eines Tisches) direkt zu erfassen.
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Die NC-Einrichtung 2 enthält eine Maschinensteuerungseinrichtung 20 und eine Anweisungsprotokolldaten-Erlangungseinheit 22. Die Maschinensteuerungseinrichtung 20 steuert den Hauptspindelkopf 10 und die Zustellachsen 12 basierend auf Eingaben von einem Bearbeitungsprogramm P, das eine Mehrzahl von Sätzen enthält, oder von einer manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M. Die Anweisungsprotokolldaten-Erlangungseinheit 22 erlangt Anweisungsprotokolldaten.
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Das Bearbeitungsprogramm P enthält einen oder mehrere Sätze, um Anweisungen, wie etwa eine Bewegungsanweisung der Zustellachse 12, eine Rotationsanweisung der Hauptspindel 10 oder eine Werkzeugwechselanweisung auszugeben. Alle der Sätze sind der Reihe nach mit einer Satznummer als einen Identifikationscode versehen.
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Die manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M ist eine Eingabeeinheit zum manuellen Bedienen der Werkzeugmaschine 1 und enthält eine manuelle-Zustellung-Taste oder einen Impulshebel zum Bedienen der Zustellachse 12, eine normale-Spindeldrehung-Taste, eine entgegengesetzte-Spindeldrehung-Taste und eine Spindel-Stopp-Taste zum Bedienen der Hauptspindel 10, eine Werkzeugwechseltaste zum Bedienen eines Werkzeugwechsels und ähnliche Komponenten. In der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M kann ein Teil von diesen Komponenten weggelassen sein.
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Die Maschinensteuerungseinrichtung 20 interpretiert die Sätze des Bearbeitungsprogramms P der Reihe nach und gibt zu vorbestimmten Zeitpunkten (hierfür jeden vorbestimmten Steuerungszyklus) spezifische Anweisungen an die Hauptspindel 10, die Zustellachse 12, den Werkzeugwechsler und dergleichen aus, um sie zu steuern. Beispielsweise gibt die Maschinensteuerungseinrichtung 20 die Positionsanweisung, in der eine Strecke zu einer Zielposition für jeden Steuerungszyklus unterteilt ist, entsprechend der Bewegungsanweisung der Zustellachse 12 für jeden Steuerungszyklus an die Zustellachse 12 aus . Die Maschinensteuerungseinrichtung 20 steuert die Hauptspindel 10, um entsprechend der Rotationsanweisung gemäß der Anweisung zu rotieren. Die Rotationsanweisung der Hauptspindel 10 kann eine Anweisung zum Spezifizieren einer normalen Drehung, einer entgegengesetzten Drehung, einer Drehzahl der Hauptspindel 10 und ähnliche Anweisungen enthalten.
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Die Maschinensteuerungseinrichtung 20 gibt basierend auf der Eingabe von der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit spezifische Anweisungen an die Hauptspindel 10, die Zustellachse 12, den Werkzeugwechsler und dergleichen aus, um sie zu steuern. Beispielsweise gibt die Maschinensteuerungseinrichtung 20 basierend auf der Eingabe von der manuelle-Zustellung-Taste, dem Impulshebel oder dergleichen, die in der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M enthalten sind, eine entsprechende Anweisung an die Zustellachse 12 aus, um die Zustellachse 12 zu bedienen. Ferner gibt die Maschinensteuerungseinrichtung 20 basierend auf der Eingabe von der normale-Spindeldrehung-Taste, der entgegengesetzte-Spindeldrehung-Taste, der Spindel-Stopp-Taste oder dergleichen, die in der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M enthalten sind, eine entsprechende Anweisung an die Hauptspindel 10 aus, um die Hauptspindel 10 zu bedienen. Darüber hinaus gibt die Maschinensteuerungseinrichtung 20 basierend auf der Eingabe von einer Werkzeugwechseltaste oder dergleichen, die in der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M enthalten ist, eine Werkzeugwechselanweisung aus, um den Werkzeugwechsler zu bedienen. In dem Fall der manuellen Bedienung verwendet ein Bediener der Werkzeugmaschine 1 die manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M, um das Werkzeug zu wechseln, die Hauptspindel 10 und die Zustellachse 12 zu steuern, die Hauptspindel 10 bei jeglicher Drehzahl zu rotieren, die Zustellachse 12 zu bewegen und ein Schneiden/Entfernen durchzuführen, d.h., eine Bearbeitung des Materials mit dem Werkzeug über die Maschinensteuerungseinrichtung 20 durchzuführen.
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In dem Fall, in dem die Maschinensteuerungseinrichtung 20 die Anweisung an die Zustellachse 12 basierend auf der Eingabe an der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M (der manuelle-Zustellung-Taste und dergleichen) ausgibt, interpretiert die Maschinensteuerungseinrichtung 20 die Eingabe an der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M und gibt eine Anweisungsposition, die für jeden Steuerungszyklus unterteilt ist, für jeden Steuerungszyklus an die Zustellachse 12 aus. In dem Fall, in dem die Maschinensteuerungseinrichtung 20 die Anweisung an die Hauptspindel 10 basierend auf der Eingabe an der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M (der normale-Spindeldrehung-Taste und dergleichen) ausgibt, interpretiert die Maschinensteuerungseinrichtung 20 die Eingabe an der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M in gleicher Weise und gibt die Rotationsanweisung an die Hauptspindel 10 aus.
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Die Anweisungsprotokolldaten-Erlangungseinheit 22 erlangt der Reihe nach die durch Interpretieren des Satzes des Bearbeitungsprogramms P oder durch Interpretieren der Eingabe von der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M erzeugen Anweisungen zu spezifischen Zeitpunkten (hier, jedes Mal wenn eine neue Anweisung ausgegeben wird) in Verbindung mit einer Zeit. Daten, die die in dem mit der Zeit verbundenen Zustand abgestimmten erlangten Anweisungen enthalten, werden als Anweisungsprotokolldaten definiert. Beispielsweise werden die Positionsanweisung, die Rotationsanweisung, die Werkzeugwechselanweisung, eine Nummer eines verwendeten Werkzeugs, eine Startanweisung des Bearbeitungsprogramms P, eine Position des ausgeführten Satzes in dem Bearbeitungsprogramm P (beispielsweise die Zeilennummer von oben) und eine manuelle-Bedienung-Information von der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M und dergleichen der Reihe nach mit den Zeiten, zu denen die Anweisungen und dergleichen ausgeführt wurden, als die Anweisungsprotokolldaten erlangt. Die manuelle-Bedienung-Information von der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M enthält beispielsweise, ob die manuelle-Zustellung-Taste gedrückt wurde, oder nicht, und ob der normale-Spindeldrehung-Taste gedrückt wurde, oder nicht.
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Die NC-Einrichtung 2 erlangt die Anweisungsprotokolldaten zusätzlich als Anweisungsinformation der Werkzeugmaschine 1 zum Durchführen einer Steuerung der Werkzeugmaschine 1. Eine Informationserlangungseinrichtung, die die Anweisungsprotokolldaten erlangt, kann in einem separaten Körper angeordnet sein.
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Die Bearbeitungssimulationseinrichtung 4 ist hier ein PC (ein Personal-Computer), der eine Bearbeitungssimulationsanwendung ausführt und eine Protokolldaten-Speichereinheit 30, eine Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32, eine Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34, eine Simulationsbereich-Spezifikationseinheit 36, eine Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 und eine Bearbeitungssimulation-Anzeigeeinheit 40 enthält.
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Die Protokolldaten-Speichereinheit 30 ist mit der Anweisungsprotokolldaten-Erlangungseinheit 22 der NC-Einrichtung 2 kommunikativ verbunden und empfängt und speichert die Anweisungsprotokolldaten der Reihe nach. Die Protokolldaten-Speichereinheit 30 kann konfiguriert sein, in der NC-Einrichtung 2 enthalten zu sein und die Anweisungsprotokolldaten direkt zu erlangen.
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Die Protokolldaten-Speichereinheit 30 ist kommunikativ mit dem Drehzahldetektor 16, dem Positionsdetektor 18 und dem Temperatursensor 14 der Werkzeugmaschine 1 verbunden. Die Protokolldaten-Speichereinheit 30 empfängt und speichert der Reihe nach die Drehzahl der Hauptspindel 10, einen Positionserfassungswert der Zustellachse 12, die Temperatur des Temperatursensors 14 zu jeglichen Zeitpunkten (hier, für jeden spezifischen Erlangungszyklus) in dem mit derzeit verbundenen Zustand. Daten, die diese erfassten mit einer Zeit verbunden abgestimmten Werte enthalten (Maschinenzustandsinformationen, die einen Zustand der Werkzeugmaschine 1 angibt), sind Zustandsprotokolldaten.
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Die oben beschriebenen Erlangungszyklus und Steuerungszyklus können zueinander identisch oder unterschiedlich sein. Die Zeitpunkte eines Empfangen und Speicherns der Drehzahl, des Positionserfassungswert und der Temperatur können konfiguriert sein, zueinander unterschiedlich zu sein. Jedes eines Empfangen und Speicherns der Drehzahl, des Positionserfassungswert und der Temperatur kann weggelassen werden. Die Werkzeugmaschine 1 kann eine Zustandsprotokolldaten-Erlangungseinheit enthalten, die die Drehzahl, den Positionserfassungswert und die Temperatur erlangt. Die Protokolldaten-Speichereinheit 30 kann die Drehzahl, den Positionserfassungswert und die Temperatur von dieser Zustandsprotokolldaten-Erlangungseinheit empfangen. Die Zustandsprotokolldaten-Erlangungseinheit und die Anweisungsprotokolldaten-Erlangungseinheit 22 können als eine gemeinsame Protokolldaten-Erlangungseinheit in der NC-Einrichtung 2 oder der Werkzeugmaschine 1 ausgebildet sein. Alternativ kann die NC-Einrichtung 2 die Anweisungsprotokolldaten-Erlangungseinheit 22 weglassen, sodass die Protokolldaten-Speichereinheit 30 die Anweisungsprotokolldaten von der Maschinensteuerung 20 empfängt.
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Die Zustandsprotokolldaten enthalten eine Spindellast der Hauptspindel 10 und eine Zustellachsenlast der Zustellachse 12 (in Übereinstimmung mit einer Drehmomentanweisung an die Servo-Motoren der jeweiligen Achsen). Jedoch können zumindest einige von diesen Lasten weggelassen werden.
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Die Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32 zeigt basierend auf der Eingabe einer Protokolldaten-Anzeigeoperation durch ein Eingabemittel (nicht dargestellt), wie etwa eine Tastatur und eine Zeigereinrichtung, einen Teil oder das Ganze von den Anweisungsprotokolldaten und/oder den Zustandsprotokolldaten.
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Die Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32 zeigt ein Maschinenzustandsinformation-Anzeigefenster 42, wie in 2 dargestellt, an. Das Maschinenzustandsinformation-Anzeigefenster 42 zeigt hier ein Diagramm an, das eine vertikale Achse hat, die einen Lastwert in einer Z-Achse angibt, und eine horizontale Achse hat, die eine Zeit angibt.
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Das Maschinenzustandsinformation-Anzeigefenster 42 kann, anstatt des Lastwerts in der Z-Achse, oder zusammen mit dem Lastwert in der Z-Achse, einen Graph eines Lastwerts in Übereinstimmung mit einer anderen Achse, die Temperatur, die Drehzahl der Hauptspindel 10, die Zeit des Werkzeugwechsels, eine Werkzeugnummer und eine Startzeit des Bearbeitungsprogramms P, oder eine Kombination dieser Faktoren anzeigen.
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Die Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34 speichert eine Information über ein Werkzeugmodell, das das Werkzeug nachbildet, ein Materialmodell, das das Werkstück (das Material) vor der Bearbeitung oder während der Bearbeitung nachbildet, und ein Maschinenmodell, das die Werkzeugmaschine 1 nachbildet, und die Information wird für die Bearbeitungssimulation verwendet. Das Werkzeugmodell enthält drei-dimensionale Formdaten von dem Werkzeug und die Werkzeugnummer als einen Werkzeugidentifikationscode, der in Übereinstimmung mit jeder von mehreren Arten der in dem Werkzeugwechsler enthaltenen Werkzeuge einen Typ des Werkzeugs angibt. Die drei-dimensionalen Formdaten enthalten, sofern notwendig, drei-dimensionale Koordinaten, die jeweiligen Spitzen und Mittelpunkten von Seiten, und Größen und Krümmungen der ebenen Oberflächen und gekrümmten Oberflächen, die eine äußere Oberfläche bilden, entsprechen. Dasselbe gilt für die anderen Modelle. Das Materialmodell enthält drei-dimensionale Formdaten von dem Material. Das Maschinenmodell enthält die drei-dimensionalen Formdaten über die Haupt-Bauform, wie etwa die Hauptspindel 10 und die Zustellachse 12, Daten eines gegenseitigen Positionsverhältnisses und Daten über einen Bewegungsmechanismus durch die Zustellachse 12.
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Die verschiedenen Arten von Modellen werden alle vorab durch verschiedene Verfahren eingegeben. Beispielsweise wird das Maschinenmodell vorab durch einen Werkzeugmaschinenhersteller eingegeben, ein von den Werkzeugmodellen durch den Werkzeugmaschinenhersteller bereitgestelltes Werkzeugmodell wird vorab durch den Werkzeugmaschinenhersteller eingegeben und ein von den Werkzeugmodellen von extern vorgesehenes Werkzeugmodell und das Materialmodell werden vorab mit einer drei-dimensionale-Form-Eingabefunktion, die in einer drei-dimensionalen CAD-Anwendung (Computer-Aided-Design) oder einer Bearbeitungssimulationsanwendung eingebettet sind, durch einen Bediener eingegeben.
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Die Simulationsbereich-Spezifikationseinheit 36 spezifiziert einem Bereich, in dem die Bearbeitungssimulation durch das oben beschriebene Eingabemittel durchgeführt wird.
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Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 führt die folgende Bearbeitungssimulation in Übereinstimmung mit dem Bereich aus, der unter Bezugnahme auf die verschiedenen Modelle in der Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34 und, sofern notwendig, die in der Protokolldaten-Speichereinheit 30 gespeicherten Protokolldaten durch die Simulationsbereich-Spezifikationseinheit 36 spezifiziert ist. Das heißt, dass die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 das Werkzeugmodell entsprechend der mit einer Zeit verbundenen Werkzeugwechselanweisung wechselt und eine Achskonfiguration des Maschinenmodells entsprechend der Positionsanweisung bewegt, wobei das Materialmodell mit dem Werkzeugmodell geschnitten/entfernt wird.
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In dem Fall der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm P gibt die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 einen Ausführungspunkt des Bearbeitungsprogramms P an, der entsprechend dem in der Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34 gespeicherten Bearbeitungsprogramm P und der Position des in dem Bearbeitungsprogramm P ausgeführten Satzes synchronisiert ist, wobei die mit der Zeit verbundene Position in der Protokolldaten-Speichereinheit 30 gespeichert wird.
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Die Bearbeitungssimulation-Anzeigeeinheit 40 gibt ein Ergebnis an, das durch die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 erhalten wird.
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Die Protokolldaten-Speichereinheit 31 und die Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34 werden durch das Speichermittel (beispielsweise eine Festplatte und einen Speicher) eines PC ausgebildet.
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Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 wird durch eine CPU (eine Central Processing Unit) des PC ausgebildet.
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Die Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32 und die Bearbeitungssimulation-Anzeigeeinheit 40 werden durch einen Monitor des PC ausgebildet.
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Solch eine Bearbeitungssimulationseinrichtung 4 der Werkzeugmaschine 1 arbeitet beispielsweise wie folgend.
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Die Bearbeitung in der Werkzeugmaschine 1 wird durch das Bearbeitungsprogramm P oder die manuelle Bedienung durchgeführt. Die Protokolldaten von dem Start bis zu dem Ende der Bearbeitung (einschließlich einer Unterbrechung) werden in der Protokolldaten-Speichereinheit 30 gesammelt. Dann wird die Bearbeitungssimulation gestartet. Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 zeigt zumindest eine Art der Protokolldaten (beispielsweise die Protokolldaten für den Lastwert der Hauptspindel 10) auf der Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32 an und nimmt die Bereichsspezifikation in der Simulationsbereich-Spezifikationseinheit 36 an. Der Bereich kann durch Abrufen einer Zeit, die den Lastwert einer Eingabe darbietet, als eine spezifische Zeit, basierend auf der Eingabe an einem Teil, beispielsweise angegeben durch einen Pfeil D auf einem Diagramm des auf der Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32 dargestellten Maschinenzustandsinformation-Anzeigefenster 42, spezifiziert sein. Als der Simulationsbereich können beide von der Startzeit und der Beendigungszeit spezifiziert sein, oder irgendeine kann spezifiziert sein, um den Simulationsbereich als einen Bereich von einem Zeitpunkt, der mit einem Beginn der Bearbeitung übereinstimmt, zu einem spezifischen Zeitpunkt, oder einen Bereich von dem spezifischen Zeitpunkt zu einem Zeitpunkt, der einem Ende der Protokolldaten entspricht, zu konfigurieren. Es ist nicht notwendig, den Pfeil D anzugeben.
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Als nächstes verwendet die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 die Protokolldaten in der Protokolldaten-Speichereinheit 30 als die Eingabe in dem durch die Simulationsbereich-Spezifikationseinheit 36 spezifizierten Bereich, und bezieht sich ferner auf die verschiedenen Modelle in der Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34, wobei die Bearbeitungssimulation entsprechend der Werkzeugmaschine 1 ausgeführt wird. Eine Zeitreihe in der Bearbeitungssimulation folgt einer Reihenfolge der Ausgabezeit der Positionsanweisung. Diese Zeitreihe kann eine Reihenfolge der Eingabezeit der Positionsanweisung, eine Reihenfolge der Ausgabezeit des Positionserfassungswerts, oder, anstatt der Reihenfolge der Ausgabezeit der Positionsanweisung, eine ähnliche Reihenfolge sein.
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Die Protokolldaten-Anzeigeeinheit 32 zeigt die Protokolldaten (bei der manuellen Bedienung ist die manuelle-Bedienung-Information enthalten) in der Protokolldaten-Speichereinheit 30 in Übereinstimmung mit dem Bereich (dem Zeitbereich, in dem die Bearbeitungssimulation ausgeführt wird), der durch die Simulationsbereich-Spezifikationseinheit 36 spezifiziert ist.
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Nachfolgend zeigt, wie in 3 dargestellt, die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 das Ergebnis der Bearbeitungssimulation auf der Bearbeitungssimulation-Anzeigeeinheit 40 an.
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Die Bearbeitungssimulation-Anzeigeeinheit 40 zeigt ein Ergebnis-Anzeigefenster 50, wie in 3 dargestellt, an. Das Ergebnis-Anzeigefenster 50 enthält einen in der Mitte angeordneten Modell-Anzeigeabschnitt 52, einen auf einer linken Seite angeordneten NC-Information-Anzeigeabschnitt 54, einen auf einer rechten Seite des NC-Information-Anzeigeabschnitt 54 angeordneten Lastfaktor-Anzeigeabschnitt 56 und einen auf einer rechten Seite angeordneten Anweisung-Anzeigeabschnitt 58.
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Der Modell-Anzeigeabschnitt 52 zeigt ein zwei-dimensionales Bild, das in Übereinstimmung mit den verschiedenen Modellen und den Protokolldaten eine drei-Dimensionalität nachbildet, wenn der Satz (bei dem Bearbeiten durch das Bearbeitungsprogramm) oder die Anweisung (bei dem Bearbeiten durch das Bearbeitungsprogramm oder bei dem Bearbeiten durch die manuelle Bedienung) zu der vorbestimmten Zeit ausgeführt wird. Beispielsweise bewegt die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 das Modell (beispielsweise, drei-dimensionale Koordinatenwerte von jeweiligen Spitzen) der Hauptspindel 10 in einem virtuellen drei-dimensionalen Raum linear zu der Position, die mit den Werten der Positionsanweisung der X-Achse übereinstimmt, wobei das Modell in ein zwei-dimensionales Bild umgewandelt wird, um es auf dem Modell-Anzeigeabschnitt 52 anzuzeigen. In gleicher Weise bewegt die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 das Modell des Tisches, auf dem das Materialmodell aufgesetzt ist, zu der Position, die mit den Werten der Positionsanweisung der B-Achse übereinstimmt, wobei das Modell als ein Bild angezeigt wird. Alternativ schneidet/entfernt, wenn das Werkzeugmodell das Materialmodell berührt oder es überschneidet, die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 das Materialmodell in dem virtuellen drei-dimensionalen Raum entsprechend der durch die Protokolldaten angegebenen Drehzahl der Hauptspindel 10, wobei das Materialmodell, das den Zustand enthält, in ein Bild umgewandelt wird, und das Bild angezeigt wird. Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 steuert die relative Position zwischen dem Werkzeugmodell und dem Materialmodell, führt die Bearbeitung (hier ein Schneiden/Entfernen, Schneiden) des Materialmodells mit dem Werkzeugmodell in dem virtuellen drei-dimensionalen Raum aus und zeigt es als das zwei-dimensionale Bild von einem vorbestimmten Blickpunkt aus oder in einer vorbestimmten Blickrichtung auf dem Modell-Anzeigeabschnitt 52 an. Die Drehzahl der Hauptspindel 10 ist in der Bearbeitungssimulation nicht erforderlich und es ist nicht notwendig, die Drehzahl der Hauptspindel 10 zu verwenden.
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Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 kann den Blickpunkt und die Blickrichtung dieses Bilds basierend auf der Eingabe (beispielsweise ein Ziehen der Zeigereinrichtung) auf dem Modell-Anzeigeabschnitt 52 verändern und durch eine Operation, wie etwa eine Modellberechnung, ein neues Bild erzeugen, um das neue Bild anzuzeigen. Beispielsweise wandelt die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 den drei-dimensionalen Koordinatenwert der Spitze oder dergleichen basierend auf dem berechneten Blickpunkt und der Blickrichtung in die Position der Spitze oder dergleichen in dem zwei-dimensionalen Raum um.
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Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 zeigt die Bilder der Positionsanweisung in der Reihenfolge der Zeitreihe, d.h., zeigt basierend auf der Eingabe an einer Starttaste 60 auf der oberen linken Seite des ErgebnisAnzeigefensters 50 ein bewegtes Bild und pausiert oder stoppt die Anzeige des bewegten Bilds basierend auf der Eingabe an einer Pause-Taste 62 oder Stopp-Taste 64. In diesem Bild (verschiedene Arten von Modellen), können jeweiligen Elementen, wie etwa der Hauptspindel 10, dem Werkzeug, der Schneidkante, dem Material (dem Werkstück), einer Palette, einem Drehtisch und dem Tisch oder jeweiligen Hauptteilen der Elemente, zueinander unterschiedliche Farben vergeben sein.
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Der NC-Informationsanzeige-Abschnitt 54 zeigt beispielsweise eine laufende Satznummer (bei der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm) oder die Anweisungszeit (bei der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm oder bei der Bearbeitung durch die manuelle Bedienung) in Übereinstimmung mit dem Bild (Modell), das auf dem Modell-Anzeigeabschnitt 52 angezeigt wird, die Anweisungswerte der jeweiligen Zustellachsen 12 und die Drehzahl (Spindeldrehzahl) der Hauptspindel 10 an.
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Der Lastfaktor-Anzeigeabschnitt 56 zeigte in Übereinstimmung mit der Anweisungszeit Lastfaktoren der jeweiligen Achsen auf dem Anzeigeziel an. Die Lastfaktoren sind Werte (%), die durch Teilen der Lastwerte der jeweiligen Achsen durch Bemessungslasten der jeweiligen Achsen und Multiplizieren mit 100 erhalten werden. „S“ gibt einen Lastwert (einen Spindellastwert) der Hauptspindel 10 an und die anderen geben die Lastwerte der jeweiligen Zustellachsen 12 an. Der Spindellastwert und die Lastwerte der jeweiligen Achsen (bei der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm oder bei der Bearbeitung durch die manuelle Bedienung), und die Satznummer (bei der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm) entsprechen der Maschinenzustandsinformation.
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In dem Fall der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm P zeigt der der Anweisung-Anzeigeabschnitt 58 einen Teil oder das Ganze des Bearbeitungsprogramms P einschließlich des ausgeführten Satzes und des Satzes vor und nach dem ausgeführten Satz an, und der ausgeführte Satz ist hervorgehoben.
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Die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 kann die Anzeige auf dem Modell-Anzeigeabschnitt 52 und dergleichen basierend auf der Eingabe an dem Anweisung-Anzeigeabschnitt 58 ändern. Das heißt, dass die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 den Modell-Anzeigeabschnitt 52 haben kann, der das Bild in Übereinstimmung mit dem Satz und, basierend auf der Eingabe zu jeglicher Zeile des Anweisung-Anzeigeabschnitts 58, ein gleiches Bild anzeigt. Das Ergebnis-Anzeigefenster 50 und das Maschinenzustandsinformation-Anzeigefenster 42 sind konfiguriert, gleichzeitig nebeneinander angezeigt zu sein, oder in einem Zustand angezeigt zu sein, indem sie sich teilweise überlagern. Das Ergebnis-Anzeigefenster 50 kann die Maschinenzustandsinformation anzeigen. Umgekehrt kann das Maschinenzustandsinformation-Anzeigefenster 42 den Anweisungswert anzeigen.
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Auf der anderen Seite zeigt der Anweisung-Anzeigeabschnitt 58 in dem Fall des Bearbeitens durch die manuelle Bedienung eine Historie der manuellen Bedienung an. Die Historie der manuellen Bedienung gibt eine Veränderung der Information der manuellen Bedienung in einer Nachrichtenform an. Die Veränderung wird beispielsweise als „normale-Spindeldrehung-Taste-gedrückt“ oder „manuelle-X-Achsen-Zustellung-Taste gedrückt“ angezeigt. In dieser Anzeige wird ein ausgeführter Teil in der Historie der manuellen Bedienung in Übereinstimmung mit der Zeit der Protokolldaten, auf die sich in der Bearbeitungssimulation bezogen wird, hervorgehoben.
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Wenn eine manuelle Unterbrechung durchgeführt wird, um eine manuelle Bearbeitungsoperation in der Mitte der Bearbeitung durch das Bearbeitungsprogramm P einzuschieben, zeigt der Anweisung-Anzeigeabschnitt 58 zumindest einen der ausgeführten Sätze als eine Zeit, auf die sich derzeitig bezogen wird, und die Historie der manuellen Bedienung an.
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Die oben beschriebene Bearbeitungssimulationseinrichtung 4 führt die Bearbeitungssimulation in der Werkzeugmaschine 1 durch Steuern der relativen Position zwischen dem Werkzeugmodell und dem Materialmodell durch, um die Bearbeitung des Materialmodells mit dem Werkzeugmodell durchzuführen. Die Bearbeitungssimulation wird mit der Eingabe von zumindest einem von der Positionsanweisung und dem von der Werkzeugmaschine 1 erhaltenen Positionserfassungswert als die Protokolldaten, die mit der Zeit übereinstimmen, durchgeführt, und das Ergebnis wird angezeigt. Dementsprechend gibt die Bearbeitungssimulationseinrichtung 4 einen vergangenen tatsächlichen Betriebszustand der Werkzeugmaschine 1 wieder. Beispielsweise ist, selbst wenn der Bediener die manuelle Bedienung, wie ein Übergehen einer Änderung der Hauptspindel 10 und der Zustellachse 12 in der vergangenen tatsächlichen Bearbeitung durchführte, eine genaue Bearbeitungssimulation, die diese Operation widerspiegelt, sichergestellt. Der als die Protokolldaten erhaltene Positionserfassungswert ist in der Bearbeitungssimulation verifizierbar. Solch eine Verifikation stellt eine Verifikation eines Einflusses aufgrund eines Spurfehlers auf eine Bearbeitungsfläche als eine Differenz zwischen der Positionsanweisung und dem Positionserfassungswert in der Werkzeugmaschine 1 dar. Zusätzlich ist, selbst in dem Fall, in dem der Bediener die Bearbeitung mit der manuellen Bedienung unter Verwendung der manuelle-Bedienung-Eingabeeinheit M, wie etwa der manuelles-Zustellen-Taste, durchführte, die Bearbeitungssimulation ausführbar.
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Ferner werden der Lastwerte der Hauptspindel 10, der Lastwerte der Zustellachse 12, die Drehzahl der Hauptspindel 10 und die Satznummer des Bearbeitungsprogramm P, die von der Werkzeugmaschine 1 in Übereinstimmung mit der Zeit als die Protokolldaten erhalten werden, zusammen angezeigt. Dementsprechend kann sich der Bediener gleichzeitig mit der Ergebnisanzeige der Bearbeitungssimulation auf den Spindellastwert, den Zustellachsenlastwert, die Spindeldrehzahl und die laufende Satznummer des Bearbeitungsprogramms P beziehen und eine Erfassung des Betriebszustand und eine Problem lösung sind weiter vereinfacht.
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Darüber hinaus werden die Protokolldaten in Zeitreihen angezeigt, und der Zeitbereich für die Bearbeitungssimulation wird basierend auf der Eingabe an dieser Anzeige spezifiziert. Dementsprechend kann der Bediener einen gewünschten Bereich als das Ziel der Bearbeitungssimulation einfach spezifizieren.
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Zusätzlich wird zumindest einer der Sätze des Bearbeitungsprogramms P und die Historie der manuellen Bedienung, die in Übereinstimmung mit der Bearbeitungssimulation sind, zusammen angezeigt. Dementsprechend werden das Erfassen des Betriebszustands und die Problemlösung weiter vereinfachter. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der Lastwert der Hauptspindel 10 erheblich schwankt, selbst wenn sich der Zustand des Schneidens in der Ergebnisanzeige der Bearbeitungssimulation nicht ändert, verstanden, dass diese Bearbeitung einen Fehler, wie etwa ein Brechen des Werkzeugs, verursacht hat.
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Die Bearbeitungssimulationseinrichtung der Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung ist nicht auf den Aspekt der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt und kann, wenn notwendig, modifiziert werden, ohne sich von dem Geist der Erfindung zu entfernen.
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Beispielsweise kann die Werkzeugmaschine 1 eine Werkzeugmaschine sein, die eine andere als das fünf-Achs-Steuerung-Bearbeitungszentrum ist, und die Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 1 kann eine andere Bearbeitung als das Schneiden sein.
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Die Bearbeitungssimulationseinrichtung 4 kann die Protokolldaten auf einer Mehrzahl der Werkzeugmaschinen 1 und der NC-Einrichtungen 2 in der Protokolldaten-Speichereinheit 30 speichern und die Bearbeitungssimulation für jede Konfiguration der Werkzeugmaschine 1 und die NC-Einrichtungen 2 ändern, um die Bearbeitungssimulation durchzuführen. In diesem Fall speichert die Bearbeitungssimulationsdaten-Speichereinheit 34 die Maschinenmodelle, die Werkzeugmodelle, die Materialmodelle, Spannvorrichtung-Modelle und ähnliche Modelle, die notwendig sind, um die Bearbeitungssimulation der Mehrzahl der Werkzeugmaschinen 1 durchzuführen. Ferner wählt die Bearbeitungssimulation-Ausführungseinheit 38 das Maschinenmodell und ähnliche Modelle, die für die Verifikation entsprechend den Ziel-Protokolldaten erforderlich sind, aus und bezieht sich darauf.
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Es wird explizit festgestellt, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale dazu gedacht sind, separat und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zweck eines Einschränkens der beanspruchten Erfindung, unabhängig von der Zusammenstellung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen, offenbar zu sein. Es wird explizit festgestellt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Zwischeneinheit zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zweck eines Einschränkens der beanspruchten Erfindung, insbesondere als Grenzen von Wertebereichen, offenbaren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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