DE10257229A1 - Machine tool control device has data sets in memory that prevent any tool collisions occurring, with one data set input by an operator relating to machine tool conditions and the other generated by a collision prediction device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, welche eine erste Halteeinrichtung zur Halterung mindestens eines Werkstückes, mindestens ein Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes, beispielsweise spanabhebend durch Fräsen oder Drehen, eine zweite Halteeinrichtung zur Halterung des Werkzeuges und eine Antriebseinrichtung zum Antreiben und Bewegen der ersten und/oder zweiten Halteeinrichtung aufweist, mit einer Speichereinrichtung zur Speicherung von einen gewünschten Bewegungsablauf von Werkzeug und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten, die Ist-Geometrie des Werkstückes repräsentierenden zweiten Daten und die Ist-Geometrie des Werkzeuges, der Halteeinrichtungen und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine repräsentierenden dritten Daten und mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von den ersten Daten. Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for controlling a machine tool, which has a first holding device for holding at least one workpiece, at least one tool for machining the workpiece, for example, cutting by milling or turning, a second Holding device for holding the tool and a drive device for driving and moving the first and / or second holding device, with a storage device for storing a desired one Sequence of movements of tool and / or workpiece representing first data, the actual geometry of the workpiece representing second data and the actual geometry of the tool, the holding devices and / or other data representing other parts of the machine tool and with a control device for controlling the drive device dependent on from the first dates. The invention further relates to a machine tool with such a device.
Die einen gewünschten Bewegungsablauf von Werkzeug und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten kann man z.B. durch gezieltes manuelles Verfahren des Werkzeuges und/oder der Halteeinrichtung erhalten. In diesem Zusammenhang sei kurz darauf verwiesen, dass nicht nur das Werkzeug, sondern zusätzlich oder auch stattdessen das Werkstück verfahrbar sein kann, so dass dementsprechend die Halteeinrichtung zur Halterung des Werkzeuges und/oder zur Halterung des Werkstückes bewegbar gelagert und von der Antriebseinrichtung angetrieben wird. Während der manuellen Führung von Werkzeug und/oder Werkstück entlang eines gewünschten Bewegungsablaufes werden die ersten Daten durch entsprechende Sensoren aufgezeichnet, wobei anstelle des Werkzeugs ein das Werkzeug simulierender Sensor, beispielsweise ein geeigneter Taster, in der Spanneinrichtung sitzen kann. Diese Methode war früher vor Einführung der CAM-Berechnung üblich.The desired movement of Tool and / or workpiece representing first data can e.g. through targeted manual procedure of the Get tool and / or the holding device. In this context be briefly pointed out that not only the tool, but additionally or the workpiece instead Can be movable, so that the holding device movable for holding the tool and / or for holding the workpiece stored and driven by the drive device. During the manual guidance of tool and / or workpiece along a desired one The first data are recorded by appropriate sensors recorded, instead of the tool a simulating the tool Sensor, for example a suitable button, in the tensioning device can sit. This method used to be used before CAM calculation common.
Heutzutage werden die ersten Daten üblicherweise durch eine entsprechende Berechnung aufgrund von CAM-berechneten Daten unter Berücksichtigung der mindestens die Geometrie des Werkzeuges, des Werkstückes, der Halteeinrichtungen und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine repräsentierenden Daten erzeugt. Zur Erzeugung dieser zweiten und dritten Daten wird die Gesamtanordnung aus Werkzeug, Werkstück, Halteeinrichtung und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine vermessen, wozu beispielsweise geeignete Taster oder andere Digitalisiergeräte verwendet werden können. Alternativ können die zweiten Daten auch mit Hilfe eines CAD-Systems durch Konstruktion erstellt und an die Speichereinrichtung übermittelt werden.Nowadays, the first dates are usually by a corresponding calculation based on CAM-calculated Taking data into account the at least the geometry of the tool, the workpiece, the Holding devices and / or other parts of the machine tool representing Data generated. To generate this second and third data the overall arrangement of tool, workpiece, holding device and / or other parts of the machine tool, for example Suitable buttons or other digitizing devices can be used. alternative can the second data also with the help of a CAD system by construction created and transmitted to the storage device.
Schließlich ist auch eine direkte manuelle Eingabe der ersten, zweiten und/oder dritten Daten in die Speichereinrichtung möglich.After all, is also a direct one manual entry of the first, second and / or third data in the Storage facility possible.
Moderne Werkzeugmaschinen, die eine computergestützte Programmsteuerung aufweisen und hinsichtlich des gewünschten Arbeitsablaufes entsprechend programmierbar sind, verfügen in der Regel über hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Aufgrund dieser hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten sind insbesondere bei einer Kollision des Werkzeuges mit dem Werkstück, der Halteeinrichtung, in der das Werkstück eingespannt ist, und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine die Schäden in der Regel so groß, dass mit der Werkzeugmaschine nicht mehr weitergearbeitet werden kann und aufwendige Reparaturen erforderlich werden.Modern machine tools that use computer-aided program control have and with regard to the desired workflow accordingly are programmable usually about high processing speeds. Because of these high processing speeds are in particular in the event of a collision of the tool with the workpiece Holding device in which the workpiece is clamped, and / or damage to another part of the machine tool as a rule so big that the machine tool can no longer be used and expensive repairs may be required.
Es gibt nun Systeme, die anhand der den gewünschten Bewegungsablauf repräsentierenden ersten Daten und den die Geometrie repräsentierenden zweiten und dritten Daten auf dem Rechenwege eine Simulation durchführen und dabei eine Kollisionsprüfung vornehmen. Wenn bei dieser Simulation eine bei der späteren Bearbeitung zu befürchtende Kollision ermittelt wird, wird im einfachsten Fall auf die Kollisionsgefahr hingewiesen. Bei intelligenteren Systemen wird eine Korrektur des gewünschten Bewegungsablaufes vorgeschlagen oder sogar vorgenommen und werden dementsprechend die ersten Daten korrigiert.There are now systems based on the the wished Representing the sequence of movements first data and the second and third representing the geometry Carry out a simulation on the data and carry out a collision check. If, in this simulation, one is to be feared during later processing Collision is determined, the simplest case is the risk of collision pointed. In more intelligent systems, a correction of the desired Movement sequence proposed or even made and are corrects the first data accordingly.
Wie sich in der Praxis jedoch herausgestellt hat, besteht die Gefahr, dass die während der späteren Bearbeitung herrschende Situation nicht mit der Situation, die die Grundlage bei der Festlegung des gewünschten Bewegungsablaufes bildete, oder mit der entsprechend simulierten Situation übereinstimmt, und zwar beispielsweise aufgrund anderer Werkzeuglängen, anderer Spannpositionen oder sonstiger unbeabsichtigter oder unvorhergesehener Änderungen oder, falls eine Simulation nicht stattfindet, auch aufgrund einer falschen Programmierung. Da während der Bearbeitung die Reaktionszeiten zu kurz sind, ist es für den Bediener unmöglich, dann noch rechtzeitig einzugreifen, um eine Kollision zu verhindern.However, as it turned out in practice, there is a risk that during the later Processing prevailing situation not with the situation that the Formed the basis for determining the desired movement sequence, or matches the corresponding simulated situation, for example due to different tool lengths, other clamping positions or other unintentional or unforeseen changes or, if a simulation does not take place, also based on a wrong programming. There during the response times for processing are too short, it is for the operator impossible, then intervene in time to prevent a collision.
Abgesehen davon, ist bei einer Simulation der Aufwand verhältnismäßig hoch, da die Simulation getrennt vorweg berechnet werden muss.Apart from that, a simulation is the Relatively high effort, since the simulation has to be calculated separately beforehand.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die zuverlässig gewährleisten, dass eine oder mehrere zu definierende Arbeitsbedingungen wie beispielsweise die Vermeidung von Kollision eingehalten werden, ohne dass beispielsweise eine Simulationsberechnung vor dem eigentlichen Betrieb erforderlich ist.It is therefore the task of the present Invention, measures propose that reliably ensure that one or more working conditions to be defined such as the avoidance of collision are observed without, for example a simulation calculation before actual operation is required is.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Erfindung dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Speichereinrichtung zusätzlich zur Speicherung mindestens einer vom Benutzer zu definierenden Arbeitsbedingung als vierte Daten ausgebildet ist, eine Vorhersageeinrichtung vorgesehen ist, die während der Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug aufgrund der ersten, zweiten, dritten und vierten Daten ermittelt, ob während der jeweils nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges und/oder Werkstückes eine Verletzung der Arbeitsbedingungen) zu erwarten ist oder nicht, und entsprechende fünfte Daten erzeugt, und die Steuerungseinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit von den fünften Daten von der Vorhersageeinrichtung die Antriebseinrichtung derart steuert, dass eine Verletzung der Arbeitsbedingungen) vermieden wird.This object is achieved with the aid of the invention in that, in a device of the type mentioned at the outset, the storage device, in addition to storing at least one working condition to be defined by the user, is designed as fourth data, a prediction device is provided which is operated by the tool during the machining of the workpiece because of the first, two th, third and fourth data determines whether or not a violation of the working conditions) is to be expected during the respectively subsequent movement of the tool and / or workpiece, and corresponding fifth data is generated, and the control device additionally in dependence on the fifth data from the prediction device controls the drive device in such a way that a violation of the working conditions) is avoided.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, dass zuvor definierte Arbeitsbedingungen, wozu vorzugsweise auch die Vermeidung von Kollisionen zählen kann, während der Bearbeitung des Werkstückes zuverlässig eingehalten werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass während des Betriebes der Werkzeugmaschine, also wenn das Werkstück durch das Werkzeug bereits bearbeitet wird, von einer Vorhersageeinrichtung fortlaufend die ersten, zweiten und dritten Daten sowie die ebenfalls in der Speichereinrichtung abgespeicherten vierten Daten, die mindestens eine zuvor definierte Arbeitsbedingung angeben, derart verarbeitet werden, dass hieraus eine Vorhersage darüber getroffen werden kann, ob die Arbeitsbedingungen) eingehalten werden oder nicht. Die Überprüfung der einzelnen Verfahrbewegungen der Werkzeugmaschine erfolgt demnach rechtzeitig kurz vor deren Ausführung durch die Werkzeugmaschine, so dass die Steuereinrichtung noch korrigierend eingreifen kann.The invention offers the possibility that previously defined working conditions, which is why preferably avoiding collisions counts can while the machining of the workpiece reliable be respected. This is achieved according to the invention in that during the Operation of the machine tool, so if the workpiece by Tool is already being processed by a predictor continuously the first, second and third data as well as the same fourth data stored in the storage device, the at least specify a previously defined working condition, processed in this way that a prediction can be made from this whether the working conditions) are observed or not. The review of the individual movements of the machine tool accordingly take place in good time shortly before execution through the machine tool so that the control device is still corrective can intervene.
Durch die Erfindung wird eine vor Beginn der Bearbeitung des Werkstückes und somit vor Beginn des Betriebes der Werkzeugmaschine separat durchzuführende Simulation überflüssig, was sich sowohl hinsichtlich des Zeitaufwandes als auch hinsichtlich der Kosten positiv auswirkt, da insoweit kein zusätzlicher Arbeitsgang vorab mehr erforderlich ist.By the invention is one before Start of machining the workpiece and thus before the start of the Operation of the machine tool, simulation to be performed separately, what themselves both in terms of time and in terms of Costs have a positive effect since there is no additional work beforehand more is needed.
Im übrigen brauchen die einen gewünschten Bewegungsablauf von Werkzeug und/oder Werkstück und somit die Soll-Bahn von Werkzeug und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten nicht unbedingt vor Beginn der Bearbeitung des Werkstückes und somit vor Beginn des Betriebes der Werkzeugmaschine in die Speichereinrichtung eingegeben zu werden. Vielmehr kann dies auch alternativ während der Bearbeitung des Werkstückes stattfinden, allerdings dann mit einem zeitlichen Vorsprung, der ausreichend ist, damit die eingegebenen ersten Daten noch rechtzeitig von der Vorhersageeinrichtung und der Steuerungseinrichtung verarbeitet werden können.Otherwise they need a desired sequence of movements of tool and / or workpiece and thus represent the target path of the tool and / or workpiece first data not necessarily before starting the machining of the workpiece and thus before the start of operation of the machine tool in the storage device to be entered. Rather, this can alternatively be done during the Machining of the workpiece take place but then with a lead in time that is sufficient, thus the entered first data from the prediction device in time and the control device can be processed.
Vorzugsweise stoppt die Steuerungseinrichtung den Betrieb der Antriebseinrichtung für den Fall, dass die Vorhersageeinrichtung eine zu erwartende Verletzung der Arbeitsbedingungen) ermittelt.The control device preferably stops the operation of the drive device in the event that the prediction device an expected violation of working conditions).
Außerdem kann für den Fall, dass die Vorhersageeinrichtung für den Fall, dass sie eine zu erwartende Verletzung der Arbeitsbedingungen) ermittelt, zusätzlich die zu erwartende Abweichung ermitteln und die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung derart steuern, dass die Bewegung des Werkzeuges und/oder des Werkstückes unter Berücksichtigung der von der Vorhersageeinrichtung ermittelten Abweichung entsprechend korrigiert wird, so dass die Arbeitsbedingung (wieder) eingehalten wird. Bei dieser Ausführung findet somit während des Betriebes erforderlichenfalls eine Korrektur des Bewegungsablaufes des Werkzeuges und/oder Werkstückes statt, um eine drohende Verletzung der Arbeitsbedingungen) zu vermeiden.In addition, in the event that the predictor for the case that they are an expected violation of working conditions) determined, in addition determine the expected deviation and the control device control the drive device such that the movement of the tool and / or the workpiece considering corresponding to the deviation determined by the prediction device is corrected so that the working condition is met (again) becomes. In this version thus takes place during a correction of the movement if necessary of the tool and / or workpiece to avoid an impending violation of working conditions).
Vorzugsweise sind in der Speichereinrichtung abspeicherbar als Arbeitsbedingungen)
- – die Grenzen eines zulässigen Arbeitsraumes, innerhalb dessen sich das Werkzeug und/oder Werkstück bewegen dürfen,
- – Verbot einer Berührung des Werkzeuges mit der ersten Halteeinrichtung und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine und/oder
- – Verbot einer Berührung des Werkstückes mit der zweiten Halteeinrichtung und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine.
- - the limits of a permissible working space within which the tool and / or workpiece may move,
- - Prohibition of touching the tool with the first holding device and / or another part of the machine tool and / or
- - Prohibition of touching the workpiece with the second holding device and / or another part of the machine tool.
Für den Fall, dass unter anderem als Arbeitsbedingung ein Arbeitsraum definiert wird, erkennt selbstverständlich die Steuereinrichtung, ob eine Bearbeitung oder ein anderer Maschinenbefehl ausgeführt wird, der das Verlassen des freigegebenen Arbeitsraumes erfordert, wenn außergewöhnliche Umstände wie beispielsweise ein Werkzeugwechsel es erfordern. Ein erforderlicher Werkzeugwechsel wird selbstverständlich zugelassen. Die Vorhersageeinrichtung überwacht aber während der Bearbeitung online, ob der freigegebene Arbeitsraum eingehalten wird. Bei einer Verletzung hält vorzugsweise die Steuereinrichtung die Werkzeugmaschine an, bevor es zu einer Verletzung kommt.For the case that, among other things, a work space as a working condition the control device recognizes, of course, whether processing or another machine command is being carried out, which requires leaving the released work area if extraordinary circumstances such as changing tools. A required one Tool change is a matter of course authorized. However, the prediction device monitors during the Processing online to determine whether the approved work space is being observed. In case of an injury preferably the control device turns the machine tool on before it an injury occurs.
Ferner sind vorzugsweise in der Speichereinrichtung abspeicherbar als Arbeitsbedingungen)
- – ein Maximalwert für die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück und/oder
- – ein Maximalwert für den Materialabtrag durch das Werkzeug am Werkstück.
- - a maximum value for the relative speed between tool and workpiece and / or
- - a maximum value for the material removal by the tool on the workpiece.
Demnach kann bei entsprechender Wahl der Arbeitsbedingungen mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Vorhersageeinrichtung während der Bearbeitung eine zuverlässige Vorhersage getroffen werden, ob ein zu starker Materialabtrag, wodurch die Gefahr eine Belastung oder sogar der Zerstörung des Werkzeuges entsteht, oder sogar eine Kollision zu befürchten ist, so dass in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Feststellung die Steuerungseinrichtung noch rechtzeitig reagieren kann.Accordingly, with an appropriate choice the working conditions with the help of those provided according to the invention Prediction facility during processing a reliable Prediction can be made as to whether excessive material removal is causing the Danger of stress or even destruction of the tool, or even fear a collision is so dependent from the result of this determination, the control device still can react in time.
Nachdem somit der Benutzer eine beliebige Anzahl von Arbeitsbedingungen definiert und in der Speichereinrichtung abgelegt hat, kann er eine beliebige Anzahl von diesen für eine jeweilige Bearbeitung aktivieren. Durch die Speichereinrichtung hat er die Möglichkeit, die Arbeitsbedingungen fest abzulegen und für verschiedene Bearbeitungen zu nutzen. So muss er diese nicht immer neu eingeben, sondern es ist ausreichend, die für die jeweilige Bearbeitung relevanten Arbeitsbedingungen zu aktivieren oder deaktivieren.After the user has thus defined any number of working conditions and stored them in the storage device, he can activate any number of them for a respective processing. The storage device gives him the option of permanently storing the working conditions and using them for various processing operations. So he does not have to re-enter them, but rather it it is sufficient to activate or deactivate the working conditions relevant to the respective processing.
Bei einer Weiterbildung ist die Speichereinrichtung zusätzlich zur Speicherung mindestens einer vom Benutzer zu definierenden Grenzfläche als sechste Daten ausgebildet, wobei die Steuerungseinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit von diesen sechsten Daten die Antriebseinrichtung derart steuert, dass ein Maximalwert für die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück jenseits der Grenzfläche größer als diesseits der Grenzfläche ist. Dabei sollten die sechsten Daten mindestens einen Abschnitt der Oberfläche des Werkstückes vor dessen Bearbeitung definieren. Denn üblicherweise wird der freigegebene Arbeitsraum so definiert, dass er das zu bearbeitende Material, also den Rohling, enthält. Bei dieser Weiterbildung kann als Grenzfläche vorzugsweise die Materialoberfläche des Rohlings vor der Bearbeitung eingegeben werden, wobei der freigegebene Arbeitsraum außerhalb des Rohlings, insbesondere in vertikaler Richtung über dem Rohling, höher als die Materialoberfläche sein kann, um erforderliche Freifahrbewegungen mit höherer Geschwindigkeit, z. B. zum Umsetzen des Werkzeuges von einer Bearbeitungsstelle zur nächsten, ohne Verletzung des Arbeitsraumes zu ermöglichen. In den meisten Fällen bildet die Materialoberfläche des Rohlings eine ebene Fläche, so dass ausreicht, den Wert der vertikal zur Oberfläche gerichteten Koordinate anzugeben.In a further development, the storage device additionally for storing at least one interface to be defined by the user as the sixth Data formed, the control device additionally in dependence The drive device controls these sixth data in such a way that a maximum value for the relative speed between tool and workpiece beyond the interface larger than on this side of the interface is. The sixth data should include at least one section the surface of the workpiece define before editing. Because usually the released Workspace defined so that it contains the material to be processed, the blank, contains. In this development, the material surface of the Blanks are entered before processing, with the released Workspace outside of the blank, especially in the vertical direction above the Blank, higher than the material surface can be to make required free movement at higher speed, z. B. for moving the tool from a machining point next to enable without injury to the work area. In most cases forms the material surface a flat surface of the blank, so that the value of the vertical to the surface is sufficient Specify coordinate.
In der Vorhersageeinrichtung wird vorzugsweise aus den zweiten und dritten Daten ein Modell des Werkzeuges, des Werkstückes, der Halteeinrichtungen und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine sowie beispielsweise auch der Achsen im Arbeitsraum abgebildet.In the prediction facility preferably a model of the tool from the second and third data, of the workpiece, the holding devices and / or other parts of the machine tool as well as, for example, the axes in the work area.
Zweckmäßigerweise führt die Vorhersageeinrichtung eine Vorabsimulation durch, als deren Ergebnis die fünften Daten erzeugt werden. Diese Vorabsimulation findet somit on-line Schritt für Schritt während des Betriebes der Werkzeugmaschine statt, während die herkömmlichen Simulationsverfahren in einem getrennten, zeitaufwendigen Verfahrensschritt vor Beginn des Betriebes der Werkzeugmaschine stattfanden.Conveniently, the Prediction device through a pre-simulation as a result the fifth Data are generated. This pre-simulation takes place online step for Step during the operation of the machine tool instead of the conventional one Simulation process in a separate, time-consuming process step Start of operation of the machine tool took place.
Eine Weiterbildung dieser Ausführung, bei welcher die ersten Daten eine Folge von den Bewegungsablauf von Werkzeug und/oder Werkstück repräsentierenden Verfahrbefehlen X1, X2, X3, ..., Xn–1, Xn Xn+1, ..., XN–2, XN–1, XN aufweisen, die im wesentlichen der Reihe nach abgearbeitet werden, zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorhersageeinrichtung die ersten Daten ab einem Verfahrbefehl Xn+m+1, verarbeitet, der um eine vorbestimmte Anzahl m von Verfahrbefehlen in der Folge Verfahrbefehle später auftritt als der von der Steuerungseinrichtung augenblicklich verarbeitete Verfahrbefehl Xn.A further development of this embodiment, in which the first data is a sequence of travel commands X 1 , X 2 , X 3 , ..., X n-1 , X n X n + 1 , .. representing the movement sequence of the tool and / or workpiece. ., X N-2 , X N-1 , X N , which are essentially processed in order, is characterized in that the prediction device processes the first data from a movement command X n + m + 1 , which by a predetermined number m of travel commands in the sequence of travel commands occurs later than the travel command X n currently processed by the control device.
Demnach erfolgt in Bezug auf den von der Steuerungseinrichtung augenblicklich verarbeiteten Verfahrbefehl Xn die Verarbeitung bzw. Vorabsimulation in der Vorhersageeinrichtung stets um eine bestimmte Anzahl m von Verfahrbefehlen im voraus. Dies ist im Hinblick auf die von der Vorhersageeinrichtung benötigte Verarbeitungs- bzw. Rechenzeit sinnvoll, da die bestimmte Anzahl m von Verfahrbefehlen in der Folge der Verfahrbefehle ein entsprechendes Zeitintervall repräsentiert, das zweckmäßigerweise nicht kleiner gewählt werden sollte als die von der Vorhersageeinrichtung benötigte Rechenzeit.Accordingly, with respect to the travel command X n currently processed by the control device, the processing or pre-simulation in the prediction device is always carried out in advance by a certain number m. This makes sense with regard to the processing or computing time required by the prediction device, since the specific number m of travel commands in the sequence of the travel commands represents a corresponding time interval, which should expediently not be chosen shorter than the computing time required by the prediction device.
Außerdem sollte die Vorhersageeinrichtung für die Verarbeitung jeweils eine bestimmte Anzahl von Verfahrbefehlen enthalten. Dabei könnte zweckmäßigerweise diese bestimmte Anzahl von Verfahrbefehlen eine Weglänge repräsentieren, innerhalb derer die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von den dritten Daten von der Vorhersageeinrichtung den Betrieb der Antriebseinrichtung entsprechend zu beeinflussen oder zu stoppen in der Lage ist. Eine solche Weglänge entspricht einem Zeitintervall, das gewöhnlich länger ist als die von der Vorhersageeinrichtung benötigte Verarbeitungszeit.The predictor should also be used for processing each contain a certain number of travel commands. there could expediently this certain number of travel commands represent a path length, within which the control device is dependent on the third data operation of the drive device from the prediction device is able to influence or stop accordingly. A such path length corresponds to a time interval that is usually longer than that of the predictor needed Processing time.
Demnach ist die erwähnte Vorabsimulation insbesondere bei der Abarbeitung von sehr langen Folgen von Verfahrbefehlen von Vorteil, da die in der Vorhersageeinrichtung stattfindende Vorabsimulation on-line vorweg läuft.Accordingly, the above-mentioned pre-simulation is special when processing very long sequences of travel commands from Advantage because the pre-simulation taking place in the prediction device runs online in advance.
Vorzugsweise ist für die Eingabe der zweiten und/oder dritten Daten durch einen Benutzer eine Eingabeeinrichtung vorgesehen, die beispielsweise eine Tastatur und/oder eine Speicherleseeinrichtung zum Auslesen von Speichermedien aufweisen kann.Preferably for input the second and / or third data by a user an input device provided, for example, a keyboard and / or a memory reader for Read out of storage media can have.
Ferner kann eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, die unmittelbar vor der Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug die Ist-Geometrie des Werkstückes erfasst und die zweiten Daten erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann außerdem eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, die unmittelbar vor der Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug die Ist-Geometrie des Werkzeuges, der Halteeinrichtungen und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine erfasst und die dritten Daten erzeugt. Zweckmäßigerweise weist die Erfassungseinrichtung mechanische, elektrische, magnetische und/oder optische Sensoren auf.Furthermore, a detection device be provided by immediately before machining the workpiece the tool records the actual geometry of the workpiece and the second Data generated. Alternatively or additionally, a Detection device may be provided immediately before processing of the workpiece the tool the actual geometry of the tool, the holding devices and / or other parts of the machine tool and the third Data generated. Conveniently, the detection device has mechanical, electrical, magnetic and / or optical sensors.
Vorzugsweise werden die ersten und/oder zweiten Daten in Werkstückkoordinaten eingegeben. Denn gerade die Bearbeitungsprogramme werden üblicherweise in Werkstückkoordinaten programmiert, da zum Zeitpunkt der Programmierung die Aufspannlage des Werkstückes in der Maschine noch nicht bekannt ist.Preferably the first and / or second Data in workpiece coordinates entered. Because the machining programs are usually in workpiece coordinates programmed because at the time of programming the clamping position of the workpiece is not yet known in the machine.
Ferner können die dritten Daten in Maschinenkoordinaten angegeben werden. Sofern die ersten und/oder zweiten Daten in Werkstückkoordinaten angegeben sind, stellt vor der Bearbeitung der Bediener den Bezug zwischen den Werkstückkoordinaten und den Maschinenkoordinaten in der Maschine her.Furthermore, the third data can be in machine coordinates can be specified. If the first and / or second data are specified in workpiece coordinates the operator sets the relationship between the workpiece coordinates and the machine coordinates in the machine.
An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass nicht nur die die Vorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine und die Werkzeugmaschine selbst, sondern auch ein Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine im Sinne der vorliegenden Offenbarung jeweils eigenständige Erfindungsaspekte bildenAt this point, for the sake of completeness pointed out that not only the device for controlling a machine tool and the machine tool itself, but also a method for controlling a machine tool in the sense of the present disclosure each form independent aspects of the invention
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Below is a preferred one embodiment the invention with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:
Wie
Außerdem ist eine Programmsteuerung
Die Programmsteuerung
Der erste Sensor
Mit dem dritten Sensor
Die in den ersten und zweiten Verarbeitungseinrichtungen
Die Programmsteuerung
Ferner enthält die Programmsteuerung
Schließlich können an die Programmsteuerung
Nachfolgend wird der Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung im Allgemeinen erläutert.The operation of the device described above generally explained.
In die Programmsteuerung
Zum einen können die ersten Daten von einer
externen Quelle in die Speichereinrichtung
Alternativ ist es aber auch denkbar,
die ersten Daten D1 während
des laufenden Betriebes nacheinander in die Speichereinrichtung
In Abhängigkeit der den ermittelten
gewünschten
Bewegungsablauf des Werkzeuges
Es ist jedoch leider nicht immer
gewährleistet,
dass die während
der späteren
Bearbeitung angetroffene Situation mit der ursprünglichen Situation übereinstimmt,
die bei der früheren
Ermittlung der den gewünschten
Bewegungsablauf repräsentierenden
ersten Daten D1 angenommen wurde oder zugrunde lag. Dies kann die
Ursache beispielsweise in der Wahl anderer Werkzeuglängen, in
der Einstellung anderer Spannpositionen oder in sonstigen unbeabsichtigten
oder unvorhergesehenen Änderungen
bei der Einstellung der Werkzeugmaschine oder ggf. auch in einer
falschen Programmierung der Programmsteuerung
Neben dem Verbot einer Berührung des Werkzeuges
In der Vorausberechnungseinrichtung
In Abhängigkeit von den fünften Daten
D5 von der Vorausberechnungseinrichtung
Demnach erfolgt die Überprüfung der
einzelnen Verfahrbewegungen der Werkzeugmaschine auf Einhaltung
der vorher festgelegten und für
den augenblicklichen Betrieb der Werkzeugmaschine relevanten Arbeitsbedingungen
kurz vor deren Ausführung,
so dass die Steuerungseinrichtung
Gewöhnlich bestehen die ersten
Daten D1 aus einer langen Folge von Verfahrbefehlen, die der Reihe
nach abgearbeitet werden müssen,
um das Werkstück
X1, X2,
X3, ..., Xn, ...,
XN–2,
XN–1,
XN
mit n als ganze Zahl zwischen 1
und einem Maximalwert N. Mathematisch lässt sich die Folge von Verfahrbefehlen
auch darstellen als Usually, the first data D1 consist of a long sequence of travel commands, which have to be processed in order around the workpiece
X 1 , X 2 , X 3 , ..., X n , ..., X N – 2 , X N – 1 , X N
with n as an integer between 1 and a maximum value N. Mathematically, the sequence of travel commands can also be represented as
Die Verfahrbefehle werden nun der
Reihe nach wie durch eine 'Pipeline' von der Speichereinrichtung
Ferner sollte die Vorausberechnungseinrichtung
Nachdem zuvor der Betrieb der beschriebenen Vorrichtung im Allgemeinen erläutert worden ist, wird nachfolgend eine besonders bevorzugte Verfahrensweise beschrieben.After previously operating the described Device generally explained A particularly preferred procedure is described below described.
Bei dieser Variante wird als Arbeitsbedingung
insbesondere ein zulässiger
Arbeitsraum definiert, innerhalb dessen sich das Werkzeug
So kann eine beliebige Anzahl von
Arbeitsbedingungen definiert werden, die als vierte Daten D4 in
der Speichereinrichtung
Die Bearbeitungsprogramme und die
von diesen verwendeten ersten Daten D1 werden üblicherweise in Werkstückkoordinaten
programmiert, da gewöhnlich
zum Zeitpunkt der Programmierung die Aufspannlage des Werkstückes
Alternativ können die Werkstücke auch
auf (nicht dargestellten) Paletten befestigt werden, die auf einem
(ebenfalls nicht dargestellten) Spannfutter auf dem Werkstückhalter
Der Bezug zwischen Maschinenkoordinatensystem
und Werkstückkoordinatensystem
bezüglich Drehlage
und Nullpunktverschiebung während
der Bearbeitung ist stets bekannt. Daher können die Bedingungen für den freigegebenen
Arbeitsraum sowohl in Werkstück-
als auch in Maschinenkoordinaten eingegeben werden. In der Programmsteuerung
Nachdem der Bediener eine beliebige
Anzahl von Bedingungen für
den Arbeitsraum in Werkstück-
und/oder Maschinenkoordinaten definiert, über die Leseeinrichtung
Die beschriebene Eingabe der Arbeitsbedingungen
hat gegenüber
einer Vermessung mit einer dafür
speziell vorgesehenen Erfassungseinrichtung den Vorteil, dass eine
solche Erfassungseinrichtung eingespart und die Eingabe sehr schnell
und bequem erfolgen kann sowie ggf. in der Speichereinrichtung
Natürlich wird in der Programmsteuerung
Üblicherweise
wird der freigegebene Arbeitsraum so definiert, dass er das zu bearbeitende
Material, d. h. den Rohling, enthält. Zusätzlich kann der Verlauf der
Materialoberfläche
des Rohlings vor der Bearbeitung durch den Bediener als sechste
Daten D6 eingegeben werden. Ferner sollte der freigegebene Arbeitsraum über dem
Rohling in Z-Richtung höher
als dessen Materialoberfläche
sein, um erforderliche Freifahrbewegungen des Werkzeughalters
Außerdem wird die Geometrie des
Werkzeuges
Die Vorausberechnungseinrichtung
Um Bearbeitungsungenauigkeiten wie
z. B. Verschleiß und
Abdrängung
des Werkzeuges
Bei Verletzung einer Arbeitsbedingung
und insbesondere bei Verletzung einer Schnittbedingung und/oder
des freigegebenen Arbeitsraumes und/oder bei drohender Kollision
kann der zugehörige
Verfahrbefehl aus dem Bearbeitungsprogramm und die verletzte Arbeitsbedingung
auf dem Bildschirm-Monitor
Abschließend sei der guten Ordnung
halber darauf hingewiesen, dass in der beiliegenden Figur die Programmsteuerung
Handelt es sich bei der Werkzeugmaschine um
eine Fräsmaschine
mit einem als Fräswerkzeug ausgebildeten
Werkzeug
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