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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit und genauer auf eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit, die konfiguriert ist, um eine Hilfsfunktionsausführungszeit für den Werkzeugwechsel zu berechnen.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit ist eine bekannte Vorrichtung, die eine Funktion zum Vorhersagen einer Bearbeitungszeit nach einem Bearbeitungsprogramm aufweist. Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit kann die Bearbeitungszeit durch Berechnung unter Verwendung von Bedingungen wie Zufuhrrate und Beschleunigungs-/Verzögerungszeitkonstanten und derselben Logik wie ein numerischer Controller ohne Durchführung der tatsächlichen Bearbeitung erhalten.
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Die Ausführungszeit einer Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel oder dergleichen kann durch die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit nicht berechnet werden. Konventionell wird daher die Ausführungszeit der Hilfsfunktion durch tatsächliche Messung oder durch Verwendung theoretischer Werte erhalten.
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Die offenbarte
japanische Patentanmeldung Nr. 2005-193312 beschreibt eine Vorrichtung, die das Verhältnis der Schnittzeit zur Zykluszeit für jedes Werkzeug misst. Während die in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-193312 beschrieben Vorrichtung die Werkzeugwechselzeit für jedes Werkzeug misst, ist es nicht immer angemessen, den daraus entstehenden gemessenen Wert direkt für die Vorhersage der Werkzeugwechselzeit zu nutzen. Dies liegt daran, dass die Ausführungszeit der Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel abhängig von Werkzeugtyp und verschiedenen anderen Faktoren variiert. Beispielsweise kann die Werkzeugwechselzeit nach Struktur der Maschine, Form und Drehrichtung einer Werkzeugspeichervorrichtung und den Positionen in der Werkzeugspeichervorrichtung, an denen die Werkzeuge gespeichert sind, variieren. Daher kann die Ausführungszeit gelegentlich je nach Situation variieren, obwohl identische Hilfscodes verwendet werden (Codes zur Ausführung der Hilfsfunktion für den Werkzeugwechsel). So besteht ein Bedarf für ein Verfahren zum genaueren Berechnen der Hilfsfunktionsausführungszeit für den Werkzeugwechsel.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das obige Problem zu lösen, und hat ein Ziel, eine Bearbeitungszeit-bereitzustellen, die konfiguriert ist, um eine Hilfsfunktionsausführungszeit für den Werkzeugwechsel zu berechnen.
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Eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit nach der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert, eine Ausführungszeit einer Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel vorherzusagen. Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit enthält: eine Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit, konfiguriert, um einen Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel aus einem Bearbeitungsprogramm auszuführen; eine Werkzeugpositionsberechnungseinheit für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel, konfiguriert, um die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs auf dem Hilfsfunktionsbefehl basierend zu berechnen; eine Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit, konfiguriert, um eine Distanz zwischen Werkzeugen, basierend auf der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs zu berechnen; und eine Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit, konfiguriert, um die Ausführungszeit des extrahierten Hilfsfunktionsbefehls für Werkzeugwechsel mit Verweis auf eine Datenbank, in der die Distanz zwischen Werkzeugen mit einem Istwert der Hilfsfunktionsausführungszeit für Werkzeugwechsel assoziiert ist, vorherzusagen.
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Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit kann die Vorhersage basierend auf Daten der Datenbank durchführen, die dieselbe Distanz zwischen Werkzeugen enthält, wie die Distanz zwischen Werkzeugen, die durch die Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit berechnet ist.
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Die Datenbank kann die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs mit dem Istwert der Hilfsfunktionsausführungszeit für Werkzeugwechsel durchführen, und die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit kann die Vorhersage basierend auf Daten der Datenbank assoziieren, die die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs enthält, die dieselbe ist, wie die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeug, die durch die Werkzeugpositionsberechnungseinheit für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel berechnet ist.
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Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit kann die Vorhersage durch Verwendung eines geeigneten Ausdrucks unter Verwendung eines Näherungsausdrucks durchführen, der basierend auf der Datenbank erzeugt wurde.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann eine Bearbeitungszeitvorhersageeinheit bereitgestellt werden, konfiguriert, um eine Hilfsfunktionsausführungszeit für Werkzeugwechsel zu berechnen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration einer Bearbeitungszeitvorhersageeinheit zeigt;
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionale Konfiguration eines Bearbeitungszeitenvorhersagesystems zeigt, das die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit enthält;
- 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Datenbank zeigt, das das Bearbeitungszeitvorhersagesystem enthält, das in 2 dargestellt ist;
- 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Werkzeugwechslers zeigt;
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Operation des Bearbeitungszeitenvorhersagesystems zeigt, das die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit enthält;
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Operation des Bearbeitungszeitenvorhersagesystems zeigt, das die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit enthält;
- 7 ist ein Diagramm, das eine Operation einer Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit illustriert;
- 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Werkzeugwechslers zeigt;
- 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Daten zeigt, auf die sich eine Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit bezieht;
- 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Werkzeugwechslers zeigt;
- 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Werkzeugwechslers zeigt; und
- 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifizierung des Bearbeitungszeitenvorhersagesystems zeigt, das die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit enthält.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Konfiguration einer Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird zuerst beschrieben.
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1 ist eine schematische Hardwarekonfiguration des Hauptteils der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 kann beispielsweise als eine Funktion aufgebaut sein, die in einer Informationsverarbeitungsvorrichtung wie einer CPU, einem Informationsverarbeitungssystem, das eine virtuelle Umgebung wie eine Cloud verwendet, oder einem numerischen Controller enthalten ist. In jedem Fall jedoch weist es typischerweise eine Hardwarekonfiguration auf, wie die in 1 dargestellte.
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Eine CPU 11 der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 ist ein Prozessor für die allgemeine Steuerung der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1. Die CPU 11 liest ein Programm, das in einem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert ist, durch einen Bus 20 aus und steuert die gesamte Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 nach dem Programm. Der nichtflüchtige Speicher 14 ist beispielsweise als ein Speicher aufgebaut, der durch eine Batterie unterstützt wird (nicht dargestellt), sodass sein Speicherzustand erhalten bleiben kann, auch, wenn die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 deaktiviert ist. Programme und Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert sind, können bei der Verwendung in einem flüchtigen Speicher 13 gespeichert sind. Der volatile Speicher 13 wird mit temporären Berechnungsdaten und Anzeigedaten, Dateneingaben durch eine Eingabevorrichtung 71, und dergleichen, sowie die Programme und Daten, die aus dem nichtflüchtigen Speicher 14 entwickelt sind, geladen.
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Eine Anzeigevorrichtung 70 ist eine Datenausgabevorrichtung wie eine Anzeige. Die Anzeige der Datenausgabe von der CPU 11 wird auf der Anzeige der Anzeigevorrichtung 70 durch eine Schnittstelle 15 angezeigt.
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Die Eingabevorrichtung 71 ist eine Dateneingabevorrichtung wie eine Tastatur. Befehle und Dateneingaben von der Tastatur der Eingabevorrichtung 71 werden durch eine Schnittstelle 16 an die CPU 11 geliefert.
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Eine Kommunikationsschnittstelle 72 ist eine Kommunikationsschnittstelle zum Verbinden der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 und einer externen Vorrichtung (z. B. Datenbank). Die Kommunikationsschnittstelle 72 erfasst durch eine Schnittstelle 17 die Übertragungsdatenausgabe von der CPU 11 und gibt die erfassten Daten an ein Kommunikationsnetz 30 aus. Weiterhin empfängt die Kommunikationsschnittstelle 72 Daten von dem Kommunikationsnetz 30 und liefert die empfangenen Daten über die Schnittstelle 17 an die CPU 11.
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Das Kommunikationsnetz 30 kann eine Informationskommunikationsinfrastruktur wie ein FELDSYSTEM sein. Üblicherweise ist die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 zur Kommunikation mit externen Datenbanken durch das Kommunikationsnetz 30 verbunden.
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2 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische funktionale Konfiguration eines Bearbeitungszeitenvorhersagesystems 1000 zeigt, das die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung enthält.
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Das Bearbeitungszeitvorhersagesystem 1000 enthält die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1, einen numerischen Controller 2 und eine Datenbank 3. Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1, der numerische Controller 2 und die Datenbank 3 sind zur gegenseitigen Kommunikation im Kommunikationsnetz 30 verbunden.
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Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 führt die Vorhersageverarbeitung für eine Hilfsfunktionsausführungszeit für den Werkzeugwechsel aus, der die Verarbeitungseigenschaft der vorliegenden Erfindung ist. Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 enthält eine Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 101, Werkzeugpositionsberechnungseinheit 102 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel, Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit 103, Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 und Speichereinheit 105.
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Die Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 101 analysiert ein Bearbeitungsprogramm und extrahiert einen Hilfsfunktionsbefehl für den Werkzeugwechsel.
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Die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 102 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel erfasst die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs (oder ein Werkzeug in einer Werkzeugwechselposition) und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, das geplant durch den Werkzeugwechsel an die Werkzeugwechselposition bewegt werden soll), wenn eine Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel ausgeführt wird.
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Die Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit 103 erhält eine Distanz zwischen Werkzeugen, basierend auf der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs, die durch die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 102 erhalten werden.
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Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 sagt die Ausführungszeit des Hilfsfunktionsbefehls für Werkzeugwechsel basierend auf der Distanz zwischen Werkzeugen vorher, die durch die Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit 103 und die Datenbank 3 (später beschrieben) erhalten wird.
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Die Speichereinheit 105 ist ein Speicherbereich, der Daten wie das Bearbeitungsprogramm, die jeweiligen Speicherpositionen aller Werkzeuge in einem Werkzeugwechsler und die Werkzeugwechselposition in dem Werkzeugwechsler hält. Der numerische Controller 2 führt verschiedene Schritte der Verarbeitung zur Erzeugung der Datenbank 3 aus, die erforderlich sind, damit die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 die Vorhersageverarbeitung für die Hilfsfunktionsausführungszeit für Werkzeugwechsel ausführen kann. Der numerische Controller 2 enthält eine Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 201, Werkzeugpositionsberechnungseinheit 202 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel, Werkzeugwechselzeitmesseinheit 204 und Speichereinheit 205.
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Die Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 201 extrahiert während der Ausführung des Bearbeitungsprogramms oder dergleichen den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel von dem Bearbeitungsprogramm.
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Die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 202 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel erfasst die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs (oder ein Werkzeug in einer Werkzeugwechselposition) und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, das geplant durch den Werkzeugwechsel an die Werkzeugwechselposition bewegt werden soll).
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Die Werkzeugwechselzeitmessungseinheit 204 misst die Zeit, die erforderlich ist, um die Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel auszuführen, wenn die Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel ausgeführt wird. Weiterhin speichert die Werkzeugwechselzeitmessungseinheit 204 in der Datenbank 3 den Messewert dieser Ausführungszeit, den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel, der durch die Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 201 extrahiert wurde, und die Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs (oder ein Werkzeug in einer Werkzeugwechselposition) und die Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, das geplant durch den Werkzeugwechsel an die Werkzeugwechselposition bewegt werden soll), die durch die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 202 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel erfasst wurden, in gegenseitig assoziierter Weise.
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Die Speichereinheit 205 ist ein Speicherbereich, der Daten wie das Bearbeitungsprogramm, die jeweiligen Speicherpositionen aller Werkzeuge in dem Werkzeugwechsler und die Werkzeugwechselposition in dem Werkzeugwechsler hält. Die Datenbank 3 ist eine Speichervorrichtung, in der verschiedene Daten, die benötigt werden, damit die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 die Vorhersageverarbeitung für die Hilfsfunktionsausführungszeit für den Werkzeugwechsel durchgeführt werden kann, gesammelt werden. Die Datenbank 3 enthält mindestens die Distanz zwischen Werkzeugen und der Ausführungszeit oder Informationen, die für die Berechnung dieser Informationsstücke erforderlich sind.
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3 zeigt ein Beispiel der gespeicherten Inhalte der Datenbank 3.
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Die Datenbank 3 enthält einen Befehlscode (Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel), die Speicherposition (Nummern) eines Vor-Austauschwerkzeugs und die Speicherposition (Nummer) eines Nach-Austauschwerkzeugs, die Ausführungszeit des Befehls und eine Distanz zwischen Werkzeugen als einen einzigen Satz in einer Weise, sodass sie miteinander assoziiert sind. Die Distanz zwischen Werkzeugen ist ein Wert, der die Distanz zwischen der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs anzeigt. In diesem Beispiel wird ein absoluter Wert der Differenz zwischen den Nummern der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs als die Distanz zwischen Werkzeugen übernommen.
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Die Datenbank 3 muss nicht notwendigerweise eine Vorrichtung sein, die von der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 und dem numerischen Controller 2 unabhängig ist, und kann in der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 oder dem numerischen Controller 2 enthalten sein.
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4 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels des Werkzeugwechslers.
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Dieser Werkzeugwechsler ist rund geformt und kann Werkzeuge einzeln in Werkzeugspeicherpositionen Nr. 1 bis 8 montieren, die in regelmäßigen Intervallen um den Umfang eines Kreises angeordnet sind. Die 6-Uhr-Position des Werkzeugwechslers ist eine Werkzeugwechselposition und jedes Werkzeug, das sich an dieser Werkzeugwechselposition befindet, wird zur Bearbeitung verwendet. Der Werkzeugwechsler ist drehbar in einer vorgegebenen Richtung (in diesem Beispiel im Uhrzeigersinn). Wenn es sich dreht, wird das Werkzeug in der Werkzeugwechselposition sequenziell geändert. Auf diese Art werden die Werkzeuge, die für die Bearbeitung verwendet werden, gegeneinander ausgetauscht.
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In diesem Beispiel befindet sich Werkzeug Nr. 1 aktuell in der Werkzeugwechselposition. Nun nehmen wir an, dass die Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel befiehlt, dass der Wechsel von Werkzeug Nr. 6 ausgeführt wird. In Reaktion darauf dreht sich der Werkzeugwechsler im Uhrzeigersinn, sodass Werkzeug Nr. 6 sich an der Werkzeugwechselposition befindet.
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Eine Operation des Bearbeitungszeitvorhersagesystems 1000, die die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 enthält, wird beschrieben mit Verweis auf 5 und 6.
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<Vorbereitungsstufe 1>
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In der Vorbereitungsstufe 1 führt der numerische Controller 2 die Sammlung von Informationen in der Werkzeugposition, die tatsächliche Messung der Werkzeugwechselzeit und dergleichen aus, und baut die Datenbank 3 auf, wie in 3 dargestellt.
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Schritt S101: Die Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 201 extrahiert den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel von dem Bearbeitungsprogramm, der in der Speichereinheit 205 gespeichert ist, wenn das Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird.
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Schritt S102: Wenn der numerische Controller 2 den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel ausführt, der in Schritt S101 ausgeführt wird, misst die Werkzeugwechselzeitmessungseinheit 204 den Zeitraum, der für die Ausführung der Funktion erforderlich ist, die mit diesem Hilfsfunktionsbefehl zusammenhängt. So wird der Messwert der Zeit, die für den Werkzeugwechsel benötigt wird, erfasst.
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Schritt S103: Wenn der numerische Controller 2 den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel ausführt, der in Schritt S101 extrahiert wurde, erhält die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 202 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel nach dem Stand der Technik die Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs in einer Werkzeugwechselposition) und die Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, das vorgesehen ist, sich durch den Werkzeugwechsel an die Werkzeugwechselposition zu bewegen).
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Weiterhin erhält die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 202 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel die Distanz zwischen Werkzeugen zum Zeitpunkt des Werkzeugwechsels. Die Distanz zwischen Werkzeugen kann etwa durch Messen der tatsächlichen Bewegungsdistanz (Drehwinkel) des Werkzeugwechslers erhalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 202 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel auch die Distanz zwischen Werkzeugen durch Berechnung des absoluten Werts der Differenz zwischen der Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs (oder ein Werkzeug in einer Werkzeugwechselposition) und der Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, das geplant durch den Werkzeugwechsel an die Werkzeugwechselposition bewegt werden soll) berechnen.
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Schritt S104: Die Werkzeugwechselzeitmessungseinheit 204 fügt der Datenbank 3 einen neuen Satz hinzu, in dem der Befehlscode des Hilfsfunktionsbefehls für Werkzeugwechsel in Schritt S101 extrahiert wurde, der Werkzeugwechselzeit, der in Schritt S102 gemessen wurde, die Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs in einer Werkzeugwechselposition) und die Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, planmäßig durch den Werkzeugwechsel an die Werkzeugwechselposition bewegt werden soll), die in Schritt S103 erfasst wurde, und die Distanz zwischen Werkzeugen miteinander assoziiert sind.
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Vorzugsweise kann der numerische Controller 2 konfiguriert sein, um zuvor Ausführungszeiten für alle Kombinationen von Vor-Austauschwerkzeugen und Nach-Austauschwerkzeugen in Vorbereitungsstufe 1 zu messen. Dadurch kann die Ausführungszeit in der nachfolgend beschriebenen Vorbereitungsstufe sehr genau gemessen werden.
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<Vorbereitungsstufe 2>
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Vorbereitungsstufe 2 ist die Verarbeitung, die direkt vor der nachfolgend beschriebenen Vorhersagestufe durchgeführt wird. Informationen, die die Speicherpositionen aller Werkzeuge in dem Werkzeugwechsler, die Werkzeugwechselposition in dem Werkzeugwechsler und die Nummer des Werkzeugs in der Werkzeugwechselposition enthalten, sind in der Speichereinheit 105 der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 eingestellt. Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 führt die Verarbeitung der Vorhersagestufe durch, die nachfolgend beschrieben ist, basierend auf der Annahme der Sollwerkzeugwechselposition oder dergleichen.
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<Vorhersagestufe>
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Die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 führt die Verarbeitung für die Vorhersage der Ausführungszeit der Hilfsfunktion für Werkzeugwechsel aus.
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Schritt S201: Die Werkzeugwechselhilfsfunktionsbefehlsextrahierungseinheit 101 analysiert das Bearbeitungsprogramm, das in der Speichereinheit 105 gespeichert wird, und extrahiert den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel.
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Schritt S202: Die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 102 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel erfasst die Nummer des Werkzeugs, das sich aktuell in der Werkzeugwechselposition befindet, mit Verweis auf die Speichereinheit 105, d. h. erhält die Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs. Weiterhin erhält sie die Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs (oder eines Werkzeugs, das geplant durch den Werkzeugwechsler an die Werkzeugwechselposition bewegt werden soll), das durch den Hilfsfunktionsbefehl für Werkzeugwechsel spezifiziert ist, der in Schritt S201 extrahiert wurde, mit Verweis auf die Speicherpositionen aller Werkzeuge, die in der Speichereinheit 105 gespeichert sind. Schritt S203: Die Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit 103 erhält die Distanz zwischen Werkzeugen durch Berechnung des absoluten Werts der Differenz zwischen der Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs, das in Schritt S202 erhalten wurde. Schritt S204: Die Werkzeugpositionsberechnungseinheit 102 für Positionen vor und nach dem Werkzeugwechsel aktualisiert die Nummer des Werkzeugs in der Werkzeugwechselposition, die in der Speichereinheit 105 enthalten sind, auf die Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs, die in Schritt S202 erhalten wurde. Die aktualisierten Informationen werden für die Vorhersage der nächsten Zeit verwendet.
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Schritt S205: Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 sagt die Ausführungszeit des Hilfsfunktionsbefehls für Werkzeugwechsel basierend auf der Distanz zwischen Werkzeugen vorher, die in Schritt S203 erhalten wird, und die Informationen, die in Datenbank 3 gesammelt werden.
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Ein spezifisches Beispiel der Ausführungszeit Vorhersageverarbeitung wird beschrieben mit Verweis auf 3.
- (1) Fall, in dem die Datenbank 3 einen oder mehrere Sätze enthält, die Kombinationen der Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs, das in Schritt S202 enthalten:
- Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 extrahiert einen oder mehrere entsprechende Sätze von der Datenbank 3. Ein Durchschnitt der Ausführungszeiten, die in diesen Sätzen enthalten sind, wird als vorhergesagter Wert behandelt.
- Beispielsweise nehmen wir an, dass die Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs drei sind und die Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs eins ist. Die Datenbank 3 aus 3 enthält zwei Sätze (Nr. 1 und 4), wobei die Nummer der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs drei sind und die Nummer der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs eins ist. Daher erhält die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 Ausführungszeiten einzeln von diesen Sätzen und berechnet einen Durchschnitt (30 + 31)/2 = 30,5 daraus. Dieser Durchschnitt von 30,5 wird als der vorhergesagte Wert des Hilfsfunktionsbefehls für den Werkzeugwechsel vorhergesagt.
- (2) Fall, in dem die Datenbank 3 einen oder mehrere Sätze enthält, die die Distanz zwischen Werkzeugen enthält, die in Schritt S203 erhalten wird:
- Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 extrahiert einen oder mehrere entsprechende Sätze von der Datenbank 3. Ein Durchschnitt der Ausführungszeiten, die in diesen Sätzen enthalten sind, wird als vorhergesagter Wert behandelt.
- Beispielsweise nehmen wir an, dass die Distanz zwischen Werkzeugen, die in Schritt S203 erhalten ist, 2 ist. Die Datenbank 3 aus 3 enthält drei Sätze (Nr. 1, 3 und 4), in denen die Distanz zwischen Werkzeugen 2 ist. Daher erhält die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 Ausführungszeiten einzeln von diesen Sätzen und berechnet einen Durchschnitt (30+ 33 + 31)/2 = 31,3 daraus. Dieser Durchschnitt von 31,3 wird als der vorhergesagte Wert des Hilfsfunktionsbefehls für den Werkzeugwechsel vorhergesagt.
- (3) Fälle außer Fall (1) und (2):
- Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 sagt die Ausführungszeit durch ein statistisches Verfahren basierend auf der Datenbank 3 voraus:
- Beispielsweise nehmen wir an, dass die Distanz zwischen Werkzeugen, die in Schritt S203 erhalten ist, 3 ist. Die Datenbank 3 aus 3 enthält keine Sätze, in denen die Distanz zwischen Werkzeugen 3 ist. In diesem Fall extrahiert die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 Distanzen zwischen Werkzeugen und
- Ausführungszeiten einzeln aus mehreren Sätzen, die in der Datenbank 3 gespeichert sind, und erhält einen Näherungsausdruck, der die Beziehung zwischen der Distanz zwischen Werkzeugen und den Ausführungszeiten angibt. Danach kann die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 den vorhergesagten Wert der Ausführungszeit erhalten, indem die Distanz zwischen Werkzeugen = 3 angewendet wird, die in Schritt S203 mit diesem Näherungsausdruck erhalten wurde.
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Beispielsweise kann die Distanz zwischen Werkzeugen und die Ausführungszeiten, die von den Sätzen Nr. 1 bis 4 von 3 einer geraden Linie y = 9,3x + 12,7 gleichgesetzt sein, wie in der Kurve aus 7 dargestellt. Hier sind y und x die Ausführungszeit bzw. die Distanz zwischen Werkzeugen. Nach diesem Näherungsausdruck ist die Ausführungszeit für die Distanz zwischen Werkzeugen x = 3 40,6. Die Werkzeugwechselzeitvorhersageeinheit 104 gibt diesen Wert 40,6 wie den vorhergesagten Wert der Ausführungszeit des Hilfsfunktionsbefehls für den Werkzeugwechsel aus.
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Während jeder der Fälle (1) bis (3) zufällig gewählt werden kann, wird es mit Blick auf die Vorhersagegenauigkeit und Verarbeitungslast vorgezogen, (1) mit der höchsten Priorität, dann (2), und schließlich (3) zu wählen.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform kann die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 die Ausführungszeit des Hilfsfunktionsbefehls für Werkzeugwechsel nach Informationen, die die Form und Drehrichtung einer Werkzeugspeichervorrichtung enthalten, und die Werkzeugspeichervorrichtung in der die Werkzeuge gespeichert werden, genau vorhersagen.
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Folgendes ist eine Beschreibung der Konfiguration einer Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
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In dem oben beschriebenen Beispiel 1 wird das Verfahren für die Vorhersage der Ausführungszeit eines Hilfsfunktionsbefehls für den Werkzeugwechsel unter der Annahme beschrieben, dass der Werkzeugwechsler rund geformt ist und sich immer im Uhrzeigersinn dreht, wie in 4 dargestellt. In Beispiel 2 wird jedoch ein Verfahren zum Vorhersagen der Ausführungszeit des Hilfsfunktionsbefehls für Werkzeugwechsel unter der Annahme beschrieben, dass der Werkzeugwechsler eine andere Art ist, wie die in 4 dargestellte.
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Wie in 8 dargestellt, sind einige runde Werkzeugwechsler konfiguriert, um eine Drehrichtung, im oder gegen den Uhrzeigersinn, zu wählen, sodass die Bewegungsdistanz (Drehwinkel) von der Werkzeugposition vor dem Werkzeugwechsel zu der Werkzeugposition nach dem Werkzeugwechsel minimal ist. Für die Werkzeugwechsler dieser Art kann die Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 die Distanz zwischen Werkzeugen nicht mit dem Verfahren nach Ausführungsform 1 schätzen.
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In diesem Fall kann, wie in 9 gezeigt, beispielsweise die Speichereinheit 105 konfiguriert sein, um zuvor Daten zu speichern, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen den jeweiligen Nummern der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs und die Distanz zwischen Werkzeugen definieren. Außerdem kann in Schritt S203 der Vorhersagestufe die Zwischenwerkzeugdistanzberechnungseinheit 103 der Bearbeitungszeitvorhersageeinheit 1 die Distanz zwischen Werkzeugen durch Verweis auf diese Daten erfassen.
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Weiter gibt es, wie in 10 einen Werkzeugwechsler, in dem Werkzeuge, die in einem Rack gespeichert sind, mit einer Hin- und Herbewegung, die an einer vorgegebenen Werkzeugwechselposition aufgenommen werden. Der Werkzeugwechsler dieser Art bewegt sich zuerst von der Werkzeugwechselposition an eine vorgegebene Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs, um das Werkzeug zurückzukehren, und kehrt dann zu dem Zeitpunkt des Werkzeugwechsels auf die Werkzeugwechselposition zurück. Nachfolgend bewegt sich der Werkzeugwechsler von der Werkzeugwechselposition auf eine vorgegebene Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs, um das Werkzeug zu erfassen und kehrt dann auf die Werkzeugwechselposition zurück.
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Außerdem kann in dem Werkzeugwechsler dieser Art, wie oben beschrieben, die Speichereinheit 105 konfiguriert sein, um zuvor Daten zu speichern, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen den jeweiligen Nummern der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs und der Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs und die Distanz zwischen Werkzeugen definieren. Die Distanz zwischen Werkzeugen kann durch Berechnung „einer Rundlaufdistanz von der Werkzeugwechselposition zu der Speicherposition eines Vor-Austauschwerkzeugs“ + „einer Rundlaufdistanz von der Werkzeugwechselposition zur Speicherposition eines Nach-Austauschwerkzeugs“ erhalten werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 beschränkt und kann in verschiedenen Formen angemessen modifiziert und verkörpert werden. In Ausführungsform 1 wird beispielsweise das Verfahren für die Vorhersage der Ausführungszeit des Hilfsfunktionsbefehls für den Werkzeugwechsel unter der Annahme beschrieben, dass ein Werkzeugwechsler rund ist und sich immer im Uhrzeigersinn dreht, wie in 4 gezeigt. Das Verfahren der Ausführungsform 1 ist jedoch nicht beschränkt auf den Werkzeugwechsler dieser Art, sondern gilt für Werkzeugwechsler verschiedener Arten, die dadurch gekennzeichnet sind, dass Werkzeuge sequenziell ersetzt werden, wie in 11 dargestellt.
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Weiterhin wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen angenommen, dass der einzelne numerische Controller 2 in Vorbereitungsstufe 1 funktioniert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und Daten können von mehreren numerischen Controllern 2 in die Datenbank 3 gesammelt werden, wie beispielsweise in 12 dargestellt. In diesem Fall sollten Werkzeugwechsler, die durch die numerischen Controller 2 gesteuert werden, vorzugsweise mit Mechanismen derselben Art versehen sein.
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Weiterhin wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen angenommen, dass Daten des spezifischen Werkzeugwechslers in der Datenbank 3 gesammelt werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und Daten können in der Datenbank 3 für jeden der Hersteller und Modellnamen der Werkzeugwechsler gesammelt werden. Typischerweise können die Hersteller und Modellnamen als Satzelemente hinzugefügt werden. So kann die vorliegende Erfindung leicht auf Werkzeugwechsler verschiedener Arten angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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