DE112014006594B4

DE112014006594B4 - Anweisungswerterzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112014006594B4
Application number: DE112014006594.3T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Azuma; Kotaro Nagaoka; Tsuyoshi KUMAZAWA; Akihiko Koide; Wenjuan Wang
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: JPWO2015159390A1; CN106233213B; JP5931289B2; WO2015159390A1; US20170017225A1; CN106233213A; DE112014006594T5; US10139803B2

Abstract

Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) die aufweist:eine Anweisungsreaktionsberechnungseinheit (102), die auf Basis eines Modells eines Steuerungsziels an einer Berechnungseinrichtung, eines Parameters des Modells des Steuerungsziels an der Berechnungseinrichtung und eines Parameters einer das Steuerungsziel steuernden Steuervorrichtung (700) prädiktiv einen Reaktionspfad berechnet, entlang dessen das Steuerungsziel tatsächlich geführt wird, wenn ein Anweisungspfad vorliegt,eine Zielpfadbestimmungseinheit (104), die einen Zielpfad, bei dem es sich um einen idealen Pfad des Steuerungsziels handelt, auf Basis von Formdaten,denen für jeden Teil der endgültigen Form eines Werkstücks vom Steuerungsziel zur Verfügung gestellte Geschwindigkeitsdaten hinzugefügt sind, einer Zeitkonstante, einer Anzahl von Verweilumdrehungen und eines Sicherheitsabstands zum Zeitpunkt eines Beginns und Endes eines Vorgangs des Steuerungsziels bestimmt,eine Vorschubbearbeitungseinheit (505), die einen temporären Anweisungspfad so umgestaltet, dass eine Abweichung zwischen dem Zielpfad und einem temporären Anweisungsreaktionspfad, der erhalten wird, wenn der temporäre Anweisungspfad an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit übergeben wird, kleiner als ein aktueller Wert ist,eine Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit (103), die eine Konvergenzbestimmungsbedingung bestimmt, die in einer Bestimmungsbearbeitung für die Bestimmung, ob die Abweichung zwischen dem temporären Anweisungsreaktionspfad und dem Zielpfad konvergiert, verwendet wird, undeine Pfadvergleichseinheit (502), die die Bestimmungsbearbeitung auf Basis der Konvergenzbestimmungsbedingung ausführt, wobeidie Umgestaltung des temporären Anweisungspfades durch die Vorschubbearbeitungseinheit (505) und die Berechnung des temporären Anweisungsreaktionspfades durch die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit (102) solange wiederholt werden, bis die Pfadvergleichseinheit (502) bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, und wobei der temporäre Anweisungspfad, wenn die Pfadvergleichseinheit (502) bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, als Anweisungspfad zum Führen des Steuerungsziels an die Steuervorrichtung (700) ausgegeben wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Anweisungswerts für eine Maschine, die ein Antriebssystem aufweist, und bezieht sich im Besonderen auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Anweisungswerts für eine NC-Werkzeugmaschine.
Hintergrund
Bisher wurde, um einen Fehler wie beispielsweise eine durch eine Eigenschaft eines Steuerungsziels verursachte Ansprechverzögerung zu beheben, ein Verfahren eingesetzt, bei dem eine korrigierte Anweisung zum Realisieren einer Bahn erzeugt wird, bei der es sich um ein Sollansprechergebnis des Steuerungsziels handelt. Insbesondere auf einem technischen Gebiet, bei dem ein Schneidvorgang oder ein Drehvorgang an einem nicht kreisförmigen Werkstück vorgenommen wird, wird zum Erzielen eines schnelllaufenden und hochgenauen Spanvorgangs ein Verfahren zum Korrigieren einer Anweisungsposition eines Werkzeugs verwendet. Ein entsprechendes Verfahren ist zum Beispiel in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbart.
Patentdokument 1 offenbart eine Technik für eine Nockenschleifmaschine, bei der ein gewünschtes Nockenprofil durch mehrmaliges Schleifen einer Nockenoberfläche auf Basis von Steuerungsdaten geschaffen wird, die eine Beziehung zwischen einem Schleifscheibenvortriebswert und einem Hauptspindeldrehwinkel repräsentieren und für das gewünschte Nockenprofil vorab gespeicherten wurden. Bei diesem Verfahren werden die Differenz zwischen dem Schleifscheibenvortriebswert des tatsächlichen Schleifvorgangs und dem Schleifscheibenvortriebswert der Steuerungsdaten ermittelt und die beim nächsten Schleifvorgang verwendeten Steuerungsdaten auf Basis dieses Unterschieds korrigiert.
Patentdokument 2 offenbart eine Technik, bei der ein Bearbeitungsfehler einer Vorrichtung, die ein nicht kreisförmiges Werkstück bearbeitet, durch Steuern einer Bewegung eines mit der Drehung des Werkstücks synchronisierten Werkzeugs korrigiert wird. Bei diesem Verfahren wird eine Position des Werkzeugs erfasst, das entsprechend einer Anweisungsposition bewegt wurde, die gleich oder ähnlich der Zielposition des Werkzeugs ist. Unter dem Amplitudenverhältnis, der Phasendifferenz und der Versatzdifferenz zwischen der Zielposition und einer solchen erfassten Position werden danach wenigstens das Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz ermittelt. Anschließend werden von drei Vorgängen, d.h. einem Vorgang, bei dem die Anweisungsposition auf Basis des Amplitudenverhältnisses vergrößert/verkleinert wird, einem Vorgang zur Phasenverschiebung auf Basis der Phasendifferenz und einem Vorgang zum Ändern des Versatzes der angewiesenen Position auf Basis der Versatzdifferenz zumindest der Vergrößerungs-/Verkleinerungsvorgang und der Phasenverschiebungsvorgang ausgeführt, um eine korrigierte Anweisungsposition zu erhalten.
Patentdokument 3 offenbart eine Technik für ein Steuerungsverfahren für ein nicht kreisförmiges Werkstück, bei der das Zerspanungswerkzeug so gesteuert wird, dass sich ein nicht kreisförmiges Werkstück an die Datenposition bewegt, die dem Winkel einer montierten Hauptspindel entspricht, wobei die Vorschubposition des Zerspanungswerkzeugs synchron zur Drehung der Hauptspindel gesteuert wird. Bei diesem Verfahren werden fouriertransformierte erste Zieleingabepositionsdaten durch Fouriertransformieren von Zieleingabepositionsdaten für die Steuerung der Position des Zerspanungswerkzeugs erhalten, ein durch Steuern der Position des Zerspanungswerkzeugs erhaltener Wert der tatsächlichen Bewegung als tatsächliche Bewegungswertdaten erfasst, fouriertransformierte erste tatsächliche Bewegungswertdaten durch Fouriertransformieren der erfassten tatsächlichen Bewegungswertdaten erhalten, eine Transferfunktion als Verhältnis zwischen den fouriertransformierten ersten Zieleingabepositionsdaten und den fouriertransformierten ersten tatsächlichen Bewegungswertdaten berechnet, fouriertransformierte zweite Zieleingabepositionsdaten, die durch Korrigieren der fouriertransformierten ersten Zieleingabepositionsdaten erhalten werden, mittels der Transferfunktion berechnet, zweite Zieleingabepositionsdaten mittels inverser Fouriertransformation der fouriertransformierten korrigierten zweiten Zieleingabepositionsdaten erneut erhalten, eine Transferfunktion als Verhältnis zwischen den fouriertransformierten zweiten Zielpositionsdaten, die durch Fouriertransformieren der von den zweiten Zieleingabepositionsdaten erhaltenen zweiten Zielpositionsdaten erhalten werden, und den fouriertransformierten zweiten tatsächlichen Bewegungswertdaten, die durch Fouriertransformieren der zweiten tatsächlichen Bewegungswertdaten erhalten werden, wiederholt ermittelt, fouriertransformierte dritte Zieleingabepositionsdaten durch Korrigieren der fouriertransformierten ersten Zieleingabepositionsdaten auf Basis der Transferfunktion erneut berechnet und dritte Zieleingabepositionsdaten mittels inverser Fouriertransformation der fouriertransformierten dritten Zieleingabepositionsdaten erneut erhalten. Auf diese Weise wird der Vorgang durch die Verwendung dieser Daten gesteuert.
Das Patentdokument 4 offenbart ein Verfahren zum Evaluieren und Korrigieren eines Roboterbetriebsprogramms, wobei eine durch eine Simulation berechnete Last auf einen Motor mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird.
Liste der Zitate
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 2 692 372 B2
Patentdokument 2: JP 3 021 156 B2
Patentdokument 3: JP 3 335 714 B2
Patentdokument 4: US 2007 / 0 021 868 A1

Kurzbeschreibung
Technische Problemstellung
Ein Problem des in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbarten Standes der Technik besteht jedoch darin, dass diese Techniken nur dann angewandt werden können, wenn sich das Ablaufschema wiederholt. In Patentdokument 1 wird die Differenz zwischen dem Schleifscheibenvortriebswert der Steuerungsdaten und dem Schleifscheibenvortriebswert des tatsächlichen Schleifvorgangs ermittelt und die beim nächsten Schleifvorgang verwendeten Steuerungsdaten werden auf Basis dieser Differenz korrigiert. Aus diesem Grunde lässt sich diese Technik nur in einem Fall anwenden, bei dem sich dasselbe Ablaufschema wiederholt. Bei der Korrektur des Amplitudenverhältnisses setzt Patendokument 1 voraus, dass sich dasselbe Ablaufschema wiederholt. Die Technik des Patentdokuments 3 lässt sich, da die Korrektur durch die Fouriertransformation und die Transferfunktion im Frequenzbereich erfolgt, nur in einem Fall einsetzen, bei dem sich dasselbe Ablaufschema mit einer einheitlichen Frequenz wiederholt. Es liegt jedoch auch eine nicht wirklich kreisförmige mechanische Komponente mit einer Elliptizität vor, die sich der Längsposition entsprechend allmählich verändert. Bei einer solchen Komponente können die in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbarten Techniken nicht eingesetzt werden, da sich mit einer Änderung der Querschnittsform auch das Ablaufschema entsprechend ändert.
Ferner wird bei den in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbarten Techniken das Ergebnis einer tatsächlichen Maschinenbetätigung zur Korrektur verwendet. Das Ergebnis einer tatsächlichen Maschinenbetätigung weist jedoch einen Fehler auf, der auf die Charakteristiken des Steuerungsziels zurückzuführen und reproduzierbar ist, und einen Fehler, der auf eine Veränderung der äußeren Umgebung zurückzuführen und nicht reproduzierbar ist. Somit ergibt sich das Problem, dass es nicht möglich ist, nur den Fehler zu ermitteln, der tatsächlich korrigiert werden muss und der auf die Charakteristiken des Steuerungsziels zurückzuführen und reproduzierbar ist. Somit besteht die Möglichkeit, dass eine fehlerhafte Korrektur vorgenommen wird, die auf dem Fehler beruht, der sich auf eine Veränderung in der äußeren Umgebung bezieht und nicht reproduzierbar ist. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die der Ansprechverzögerung für die Anweisung entsprechende Phasendifferenz fehlerhaft geschätzt wird. Eine auf Basis des nicht reproduzierbaren Fehlers erfolgte fehlerhafte Korrektur beeinflusst auch die nächste tatsächliche Bewegungsposition. Aus diesem Grunde besteht die Möglichkeit, dass eine Konvergenz bei einem wiederholten Trainingslauf zum Minimieren des Fehlers aus der Zielposition mittels wiederholter Korrektur nicht stabil ist.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben ausgeführten Umstände, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe einer Anweisungswerterzeugungsvorrichtung besteht, die imstande ist, einen Bearbeitungsvorgang zu handhaben, in dessen Verlauf sich ein Ablaufschema ändert, und die einen Anweisungswert in stabiler Weise erzeugt.
Lösung der Problemstellung
Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß wird eine Anweisungswerterzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 offenbart. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche 2 bis 7 angegeben. Gemäß manchen Ausführungsformen weist eine Anweisungswerterzeugungsvorrichtung auf:

eine Anweisungsreaktionsberechnungseinheit, die auf Basis eines Modells an einer Berechnungseinrichtung prädiktiv einen Reaktionspfad berechnet, entlang dessen, wenn ein Anweisungspfad vorliegt, ein Steuerungsziel tatsächlich geführt wird, eine Zielpfadbestimmungseinheit, die einen Zielpfad bestimmt, entlang dessen das Steuerungsziel geführt wird, eine Anweisungspfaderzeugungseinheit, die einen temporären Anweisungspfad so umgestaltet, dass eine Abweichung zwischen dem Zielpfad und einem temporären Anweisungsreaktionspfad, der erhalten wird, wenn der temporäre Anweisungspfad an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit übergeben wird, kleiner als ein aktueller Wert ist, eine Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit, die eine Konvergenzbestimmungsbedingung bestimmt, die in einer Bestimmungsbearbeitung für die Bestimmung, ob die Abweichung zwischen dem temporären Anweisungsreaktionspfad und dem Zielpfad konvergiert, verwendet wird, und eine Pfadvergleichseinheit, die die Bestimmungsbearbeitung auf Basis der Konvergenzbestimmungsbedingung ausführt, wobei die Umgestaltung des temporären Anweisungspfades durch die Anweisungspfaderzeugungseinheit und die Berechnung des temporären Anweisungsreaktionspfades durch die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit solange wiederholt werden, bis die Pfadvergleichseinheit bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, und wobei der temporäre Anweisungspfad, wenn die Pfadvergleichseinheit bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, als Anweisungspfad zum Führen des Steuerungsziels an eine das Steuerungsziel steuernde Steuervorrichtung ausgegeben wird.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Effekt der erfindungsgemäßen Anweisungswerterzeugungsvorrichtung besteht darin, dass diese einen Bearbeitungsvorgang handhaben kann, in dessen Verlauf sich ein Ablaufschema ändert, und die den Anweisungswert in stabiler Weise erzeugt.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Maschinenkonfiguration, bei der sich werkstückseitig eine Hauptspindel und werkzeugseitig lineare Achsen parallel und senkrecht zu einer zentralen Drehachse der Hauptspindel befinden.
2 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung, bei der eine Anweisungswerterzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Hardwarekonfiguration eines Computers, der eine Anweisungswerterzeugungssoftware ausführt.
4 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Computers, der als Anweisungswerterzeugungsvorrichtung dient.
5 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer funktionellen Konfiguration der Anweisungswerterzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Anweisungsreaktionsberechnungseinheit.
7 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit.
8 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Zielpfadbestimmungseinheit.
9 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Anweisungspfaderzeugungseinheit.
10 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Anweisungserzeugungsvorgangs.
11 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Kolbens als Beispiel eines nicht kreisförmigen Werkstücks.
12 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Form, bei der an beiden Enden einer endgültigen Form eine Erweiterungsform hinzugefügt wurde, die einem Abstand entspricht.
13 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Verlaufs einer Achsenposition über der Zeit.
14 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Verlaufs eines Zielpfades und eines durch Verschieben eines Reaktionspfades um eine Zeitverzögerung erhaltenen Pfads.
15 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Phasendifferenz zwischen einem Zielpfad und einem Reaktionspfad, wenn eine Position einer Korrekturzielachse über einer entsprechenden C-Achsenposition aufgetragen wird.

Beschreibung einer Ausführungsform
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für eine Anweisungswerterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Ausführungsform
Auch wenn eine Maschine mit einer werkstückseitigen Drehspindel und werkzeugseitigen linearen Achsen parallel und senkrecht zur zentralen Drehachse der Spindel zur Bearbeitung eines nicht kreisförmigen Werkstücks verwendet und als Steuerungsziel der Ausführungsform beschrieben wird, ist die Maschine nicht auf diese Konfiguration beschränkt. 1 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Maschinenkonfiguration bei der sich die Drehspindel an der Seite befindet, an der sich ein Werkstück 1 befindet, und die linearen Achsen parallel und senkrecht zur zentralen Drehachse der Spindel sich an der Seite befinden, an der sich das Werkzeug 2 befindet. Die Spindel wird als C-Achse, die lineare Achse parallel zur zentralen Drehachse der Spindel als Z-Achse und die lineare Achse senkrecht zur zentralen Drehachse der Spindel als X-Achse bezeichnet.
Die graphische Darstellung von 2 veranschaulicht eine Anordnung, bei der die Anweisungswerterzeugungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bei einer Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101 handelt es sich um eine Vorrichtung, die einen Anweisungswert zur Ausgabe an eine, ein Steuerungsziel steuernde Steuervorrichtung 700 erzeugt und die durch Installieren einer Anweisungswerterzeugungssoftware in einem Allzweckcomputer ausgebildet ist. Die graphische Darstellung von 3 veranschaulicht eine Hardwarekonfiguration eines Computers, der die Anweisungswerterzeugungssoftware ausführt. Der Computer 600 weist eine CPU (Zentraleinheit) 601, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 602, einen ROM (Festwertspeicher) 603, eine Speichereinheit 604, eine Eingabeeinheit 605, eine Anzeigeeinheit 606 und eine Kommunikations-S/S (Schnittstelle) 609 auf.
Bei der CPU 601 handelt es sich um eine Berechnungsvorrichtung, an der die Anweisungswerterzeugungssoftware ausgeführt wird. Der RAM 602 stellt einen Arbeitsbereich dar, der beim Ausführen eines Programms durch die CPU 601 benutzt wird. Im ROM 603 ist ein Programm (konkret ein Initial Program Loader (IPL) oder dergleichen) in nichtflüchtiger Weise gespeichert, das von der CPU 601 ausgeführt wird, wenn der Computer 600 in Betrieb gesetzt wird. Bei der Speichereinheit 604 handelt es sich um eine Vorrichtung zur Speicherung von Informationen in nichtflüchtiger Weise, wobei hierfür beispielsweise ein Festplattenlaufwerk, ein Festkörperspeicher oder dergleichen verwendet werden können. Bei der Eingabeeinheit 605 handelt es sich um eine Benutzerschnittstelle, die von einem Benutzer zur Eingabe von Informationen genutzt wird, beispielsweise eine Tastatur, eine Zeigevorrichtung wie eine Maus oder ein Touch Panel oder dergleichen. Bei der Anzeigeeinheit 606 handelt es sich um eine Vorrichtung zur Anzeige von Informationen, beispielsweise um einen LCD-Bildschirm (Flüssigkristallanzeige), einen OLED-Bildschirm (organische Leuchtdiodenanzeige), oder dergleichen. Bei der Kommunikationsschnittstelle 609 handelt es sich um eine Schnittstelle, die zur Kommunikation mit der Steuervorrichtung 700 genutzt wird.
Die in dem Computer 600 installierte Anweisungswerterzeugungssoftware ist in der Speichereinheit 604 abgelegt. Wenn die CPU 601 die in der Speichereinheit 604 gespeicherte Anweisungswerterzeugungssoftware 607 liest und ausführt, dient der Computer 600 als Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101. Die graphische Darstellung von 4 veranschaulicht einen Computer, der als Anweisungswerterzeugungsvorrichtung dient. In der Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101 wird von der CPU 601 ein Anweisungswerterzeugungsprogramm 608 ausgeführt.
Die graphische Darstellung von 5 veranschaulicht eine funktionelle Konfiguration der Anweisungswerterzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101 umfasst eine Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102, eine Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103, eine Zielpfadbestimmungseinheit 104, eine Anweisungspfaderzeugungseinheit 105, eine Korrekturzielachseneingabeeinheit 106, eine Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit 107, eine Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit 108 und eine Abweichungsanzeigeeinheit 109. Die Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101 erhält ferner Eingaben von einer Formdateneingabeeinheit 110, einer Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111, einer Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112, einer Verweilabstandseingabeeinheit 113 und einer Vorschubparametereingabeeinheit 114, und gibt den erzeugten Anweisungspfad an eine Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 aus. Der Anweisungserzeugungsvorgang wird später genauer beschrieben.
Die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 bezieht einen temporären Anweisungspfad von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105, berechnet einen Reaktionsweg für den temporären Anweisungspfad und gibt den berechneten Reaktionspfad an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus. Eine detaillierte Struktur der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 wird ferner später beschrieben.
Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 erhält von der Zielpfadbestimmungseinheit 104 einen Zielpfad. Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 erhält zudem von der Formdateneingabeeinheit 110 Formdaten, die eine endgültige Form eines Werkstücks repräsentieren. Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 fügt dem Zielpfad eine Konvergenzbestimmungsbedingung hinzu und übergibt den Zielpfad mit der hinzugefügten Konvergenzbestimmungsbedingung an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105. Eine detaillierte Struktur der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 wird ferner später beschrieben.
Die Zielpfadbestimmungseinheit 104 bezieht von der Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 eine Korrekturzielachse. Außerdem erhält die Zielpfadbestimmungseinheit 104, von der Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 die Formdaten, denen Geschwindigkeitsdaten für jeden Teil der Form hinzugefügt werden. Ferner erhält die Zielpfadbestimmungseinheit 104 von der Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112 für jede Achse eine Zeitkonstante. Außerdem erhält die Zielpfadbestimmungseinheit 104 von der Verweilabstandseingabeeinheit 113 eine Anzahl der Verweilumdrehungen und einen Sicherheitsabstand, die zu Beginn und am Ende eines Vorgangs erhalten werden. Die Zielpfadbestimmungseinheit 104 erzeugt den Zielpfad, der von einem Steuerungsziel eingehalten werden soll. Ferner erzeugt die Zielpfadbestimmungseinheit 104 einen Anfangswert für einen Korrekturpfad, den die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 zum Erzeugen einer Anweisung verwendet, gibt den Zielpfad an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 weiter und übergibt den Anfangswert des Korrekturpfades an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105. Eine detaillierte Struktur der Zielpfadbestimmungseinheit 104 wird später beschrieben.
Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält von der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 den Zielpfad, dem die Konvergenzbestimmungsbedingung hinzugefügt wurde. Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 bezieht den Anfangswert des Korrekturpfades von der Zielpfadbestimmungseinheit 104. Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält die Korrekturzielachse von der Korrekturzielachseneingabeeinheit 106. Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 empfängt von der Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit 107 eine Abweichungsanzeigebedingung. Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält von der Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit 108 einen Hinweis, der anzeigt, dass ein Benutzer eine Abweichungsanzeigeanfrage gestellt hat.
Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält von der Vorschubparametereingabeeinheit 114 einen die Vorschubbearbeitung betreffenden Parameter. Anschließend erzeugt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 den temporären Anweisungspfad und übergibt den temporären Anweisungspfad an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102. Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält von der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 den Reaktionspfad für den temporären Anweisungspfad und berechnet eine Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad. Danach überprüft die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105, ob eine Abweichungsanzeigebedingung erfüllt ist oder die Abweichungsanzeigeanfrage von einem Benutzer vorgenommen wurde, und gibt die berechnete Abweichung an die Abweichungsanzeigeeinheit 109 aus, wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist. Außerdem bestimmt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 auf Basis der berechneten Abweichung, ob eine Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist. Ist die Konvergenzbestimmungsbedingung nicht erfüllt, werden eine Reihe von Vorgängen zum Korrigieren des Anweisungspfades, zum Berechnen des Reaktionspfades, zum Berechnen der Abweichung und zur Bestimmung, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, wiederholt ausgeführt. Ist die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt, dann wird der erzeugte Anweisungspfad an die Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 ausgegeben. Eine detaillierte Struktur der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 wird später beschrieben.
Die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 erhält Informationen über die als Korrekturziel fungierende Achse mittels eines Eingabevorgangs durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605. Die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 übergibt diese Information an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 und die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105. Da der Anweisungspfad mehrere Achsenkomponenten aufweist, bedeutet dies bei der Ausführungsform, dass die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 durch einen Eingabevorgang eines Benutzers an der Eingabeeinheit 605 die Korrekturzielachse, die die Achsenkomponente des Anweisungspfads repräsentiert, als Korrekturziel erhält und die Korrekturzielachse an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 und die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 gibt. Die Korrektur des X-Achsenanweisungswerts ist für die Bearbeitung eines nicht kreisförmigen Werkstücks unter Verwendung der in 1 dargestellten Vorrichtung essentiell. Aus diesem Grund kann die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 nur Eingaben entgegennehmen, die anzeigen, ob es sich bei der C-Achse um die Korrekturzielachse handelt und ob es sich bei der Z-Achse um die Korrekturzielachse handelt, und kann im Prinzip die X-Achse als Korrekturzielachse festlegen.
Die Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit 107 erhält Informationen über die Abweichungsanzeigebedingung durch einen Benutzereingabevorgang an der Eingabeeinheit 605 und übergibt die Informationen an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105.
Bei der Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit 108 handelt es sich um eine Eingabeeinheit, die eine Abweichung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt anzeigt, zu dem der Benutzer die Anzeige einer Abweichung wünscht, und gibt eine Abweichungsanzeigeanfrage an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus, wenn die Abweichungsanzeigeanfrage von dem Benutzer über die Eingabeeinheit 605 eingegeben wird.
Die Abweichungsanzeigeeinheit 109 erhält die Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad als auch den Zielpfad und den Reaktionspfad von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105. Die Abweichungsanzeigeeinheit 109 erhält von der Formdateneingabeeinheit 110 die Formdaten, die die endgültige Form des Werkstücks repräsentieren. Die Abweichungsanzeigeeinheit 109 zeigt auf der Anzeigeeinheit 606 eine Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad und/oder den Zielpfad und/oder den Reaktionspfad und/oder eine Abweichung von den Formdaten an. Beispiele für Abweichungsanzeigeverfahren umfassen ein Verfahren zum Anzeigen einer Kurve auf Basis einer vorgegebenen Achse oder Zeit, ein Verfahren zum Anzeigen einer Abweichung so, dass die Abweichung den Zielpfad, den Reaktionspfad oder die Formdaten überlagert und ein Verfahren zum Anzeigen des Zielpfades, des Reaktionspfades, oder der Formdaten, wobei der Pfad oder die Daten dem Maß der Abweichung entsprechend farblich codiert werden. Das Abweichungsanzeigeverfahren ist jedoch nicht auf diese Verfahren beschränkt.
Die Formdateneingabeeinheit 110 erhält Informationen über die endgültige Form des Werkstücks über einen Eingabevorgang durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und gibt die Information an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103, die Abweichungsanzeigeeinheit 109 und die Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 aus.
Die Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 erhält von der Formdateneingabeeinheit 110 die Formdaten, die die endgültige Form des Werkstücks repräsentieren, und zeigt die erhaltenen Formdaten an der Anzeigeeinheit 606 an. Außerdem erhält die Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 Informationen über die jeweilige Achsengeschwindigkeit bei jeder Zone der Formdaten mittels des Eingabevorgangs durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und übergibt an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die Formdaten mit den hinzugefügten Geschwindigkeitsdaten.
Die Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112 erhält die Zeitkonstante einer jeden Achse mittels eines Eingabevorgangs durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und gibt die Zeitkonstante an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 aus.
Die Verweilabstandseingabeeinheit 113 erhält die Anzahl der Verweilumdrehungen und den Sicherheitsabstand, die zu Beginn und am Ende der Maschinenbetätigung erhalten werden, mittels des Eingabevorgangs durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und gibt die Anzahl der Verweilumdrehungen und den Sicherheitsabstand an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 aus.
Die Vorschubparametereingabeeinheit 114 bezieht den eine Vorschubbearbeitung betreffenden Parameter mittels des Eingabevorgangs durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und gibt den Parameter an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus.
Die Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 erhält den erzeugten Anweisungspfad von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105, erzeugt ein Bearbeitungsprogramm zum Bewegen einer Steuervorrichtung auf Basis des Anweisungspfades und gibt das erzeugte Bearbeitungsprogramm über die Kommunikationsschnittstelle 609 an die Steuervorrichtung 700 aus.
Es wurde ein Beispiel für eine Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101 erläutert, die eine Formdateneingabeeinheit 110, eine Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111, eine Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112, eine Verweilabstandseingabeeinheit 113 und eine Vorschubparametereingabeeinheit 114 aufweist. Wenn die Konfiguration jedoch so beschaffen ist, dass vorab gespeicherte Daten eingelesen werden, dann kann die Anweisungswerterzeugungsvorrichtung 101 ohne Formdateneingabeeinheit 110, Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111, Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112, Verweilabstandseingabeeinheit 113, oder Vorschubparametereingabeeinheit 114 konfiguriert werden.
Die graphische Darstellung von 6 veranschaulicht eine Konfiguration der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit. Die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 weist eine Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201, eine Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202, eine Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 und eine Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 auf. Die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 erhält von dem Benutzer einen Parameter für die Steuervorrichtung unter Verwendung der Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203. Die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 erhält einen Parameter eines Modells des Steuerungsziels unter Verwendung der Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 mittels eines an der Eingabeeinheit 605 durch den Benutzer vorgenommenen Eingabevorgangs. Die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 bezieht den temporären Anweisungspfad von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105, berechnet den Reaktionspfad für den temporären Anweisungspfad unter Verwendung der Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 und der Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 und gibt den Reaktionspfad an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus.
Die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 erhält von der Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 einen Parameter der Steuervorrichtung. Die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 bezieht den temporären Anweisungspfad von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105. Die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 berechnet eine von der Steuervorrichtung angezeigte Reaktion und gibt die Reaktion an die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 aus.
Die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 erhält von der Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 einen Parameter des Modells des Steuerungsziels. Die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 erhält von der Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 die von der Steuervorrichtung angezeigte Reaktion. Die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 berechnet den von der Steuervorrichtung angezeigten Reaktionspfad und gibt den Reaktionspfad an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus.
Die Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 erhält einen Parameter der Steuervorrichtung über einen Eingabevorgang durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und gibt den Parameter an die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 aus.
Die Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 erhält einen Parameter des Modells des Steuerungsziels über einen Eingabevorgang durch einen Benutzer an der Eingabeeinheit 605 und gibt den Parameter an die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 aus.
Die graphische Darstellung der 7 veranschaulicht eine Konfiguration der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit. Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 weist eine Formdatenspeichereinheit 301, eine Formdatenanzeigeeinheit 302, eine Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303, eine Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304, eine Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305, eine Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 und eine Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 auf. Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 erhält die Formdaten von der Formdateneingabeeinheit 110 und bewahrt die erhaltenen Formdaten in der Formdatenspeichereinheit 301 auf. Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 empfängt den Zielpfad von der Zielpfadbestimmungseinheit 104 und bewahrt den erhaltenen Zielpfad in der Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 auf. Anschließend zeigt die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 die Formdaten unter Verwendung der Formdatenanzeigeeinheit 302 an. Die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 verwendet die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303, die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 und die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305, um über eine Benutzereingabe für jeden Teil der Formdaten Informationen über die zulässige Abweichung und/oder die Anzahl der Durchführung einer Konvergenzbestimmung und/oder die nicht zu spanende Position zu erhalten. Danach erzeugt die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 Daten, bei denen für jede Zone eine Konvergenzbedingung zu den Zielpfaddaten hinzugefügt wird, wobei die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 verwendet wird, die die dem Zielpfad für jede Zone die Konvergenzbedingung hinzufügt, und wobei die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 die erzeugten Daten an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 ausgibt. Die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 weist der Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 den Zeitpunkt an, zu dem die Erzeugung der Daten zu beginnen hat, bei denen dem Zielpfad die Konvergenzbedingung für jede Zone hinzugefügt wird.
Die Formdatenspeichereinheit 301 bezieht die Formdaten von der Formdateneingabeeinheit 110 und bewahrt die Formdaten auf. Wenn die Formdatenspeichereinheit 301 die Formdaten von der Formdateneingabeeinheit 110 erhält, unterrichtet die Formdatenspeichereinheit die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 über den Erhalt der Formdaten und übergibt die Formdaten an die Formdatenanzeigeeinheit 302, die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303, die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304, die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 und die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306.
Die Formdatenanzeigeeinheit 302 erhält die Formdaten von der Formdatenspeichereinheit 301 und zeigt die Formdaten an der Anzeigeeinheit 606 an.
Die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303 erhält über den Eingabevorgang eines Benutzers an der Eingabeeinheit 605 eine zulässige Abweichung für jeden Teil der von der Formdatenanzeigeeinheit 302 angezeigten Formdaten und bewahrt die eingegebene zulässige Abweichung auf. Anschließend, wenn die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303 die zulässige Abweichung durch den Benutzereingabevorgang erhält, benachrichtigt die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 über den stattgefundenen Vorgang zur Eingabe der zulässigen Abweichung und gibt die zulässige Abweichung für jeden Teil der Formdaten an die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 aus.
Die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 erhält von dem Benutzer eine Eingabe über die Anzahl der für jeden Teil der an der Formdatenanzeigeeinheit 302 angezeigten Formdaten vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen, und bewahrt die eingegebene Anzahl der vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen auf. Wenn die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 durch den Benutzereingabevorgang die Anzahl der vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen erhält, dann benachrichtigt die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 über den stattgefundenen Benutzereingabevorgang für die Anzahl der vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen und übergibt die Anzahl der an jedem Teil der Formdaten vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen an die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306.
Die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 erhält über einen Benutzereingabevorgang Informationen darüber, welcher Teil der von der Formdatenanzeigeeinheit 302 dargestellten Formdaten sich auf eine nicht zu spanende Position bezieht, und bewahrt die einegbene Information über die nicht zu spanende Position auf. Wenn die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 durch den Benutzereingabevorgang die Information darüber erhält, ob es sich um die nicht zu spanende Position handelt, dann benachrichtigt die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 über den stattgefundenen Benutzereingabevorgang der Information darüber, ob es sich um die nicht zu spanende Position handelt, und übergibt die Information darüber, ob sich der jeweilige Teil der Formdaten auf die nicht zu spanende Position bezieht, an die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306.
Die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 erhält den Zielpfad von der Zielpfadbestimmungseinheit 104. Die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 erhält die Formdaten von der Formdatenspeichereinheit 301. Die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 erhält die zulässige Abweichung für jeden Teil der Formdaten von der Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303. Die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 erhält von der Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 die Anzahl der für jeden Teil der Formdaten vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen. Die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 erhält von der Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 die Information darüber, ob sich der jeweilige Teil der Formdaten auf die nicht zu spanende Position bezieht. Wenn die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 die Information über den Zielpfad, die Information über die Formdaten, die Information über die zulässige Abweichung bei jedem Teil der Formdaten, die Information über die Anzahl der für jeden Teil der Formdaten vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen und die Information darüber, ob sich der jeweilige Teil der Formdaten auf die nicht zu spanende Position bezieht, erhält, benachrichtigt die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 über den Erhalt einer jeden Information. Veranlasst durch die Anweisung von der Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 erzeugt die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 ferner Daten, bei denen die Konvergenzbedingung für jede Zone den Zielpfaddaten hinzugefügt wurde, und gibt die Daten an die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 aus.
Wenn die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 von der Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 über den Erhalt aller den Zielpfad, die Formdaten, die zulässige Abweichung für jeden Teil der Formdaten, die Anzahl der für jeden Teil der Formdaten vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen und, ob sich ein jeweiliger Teil der Formdaten auf eine nicht zu spanende Position bezieht, betreffenden Informationen benachrichtigt wurde, sendet die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit 307 an die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306 eine Anweisung zum Erzeugen von Daten, bei denen den Zielpfaddaten für jede Zone eine Konvergenzbedingung hinzugefügt wurde.
Die graphische Darstellung von 8 veranschaulicht eine Konfiguration der Zielpfadbestimmungseinheit. Die Zielpfadbestimmungseinheit 104 weist eine Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401, eine Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 und eine Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 auf. Die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 der Zielpfadbestimmungseinheit 104 erhält von der Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 übertragene Informationen über die Korrekturzielachse. Die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401 der Zielpfadbestimmungseinheit 104 erhält von der Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 Daten, die Formdaten aufweisen, denen für jeden Teil der Formdaten Geschwindigkeitsdaten hinzugefügt wurden. Die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 der Zielpfadbestimmungseinheit 104 empfängt die von der Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112 gesendete Zeitkonstante. Die Zielpfadbestimmungseinheit 104 erhält die Anzahl der Verweilumdrehungen und den Sicherheitsabstand, die von der Verweilabstandseingabeeinheit 113 gesendet wurden. Konkret werden die Anzahl der Verweilumdrehungen von der Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 und der Sicherheitsabstand von der Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401 empfangen. Die Zielpfadbestimmungseinheit 104 verwendet die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401, die Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 und die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 zum Erzeugen des Zielpfades, der von dem Steuerziel eingehalten werden sollte, und übergibt diesen Zielpfad an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103. Außerdem erzeugt die Zielpfadbestimmungseinheit 104 den Anfangswert für den Korrekturpfad, den die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 zum Erzeugen der Anweisung verwendet, und gibt den Anfangswert des Korrekturpfades an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105.
Die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401 erhält von der Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 die Formdaten, denen die Achsengeschwindigkeitsdaten einer jeden Zone hinzugefügt sind. Die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401 erhält von der Verzugszeitabstandseinheit 113 den Sicherheitsabstand zu Beginn und am Ende des Vorgangs. Die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401 erzeugt eine Form, bei denen sich die Anfangs- und Endteile der Formdaten über den Sicherheitsabstand erstrecken. Anschließend erzeugt die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401 die Querschnittsformdaten senkrecht zur Z-Achse für jedes Intervall, das einem Vorschubabstand der Z-Achse während einer Umdrehung der C-Achse in Bezug auf die erzeugte Form entspricht, und gibt diese Querschnittsformdaten an die Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402.
Die Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 erhält von der Verzugszeitabstandseinheit 113 die Anzahl der Verweilumdrehungen zu Beginn und am Ende des Vorgangs. Ferner erhält die Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 die Querschnittsformdaten von der Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401. Danach erzeugt die Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 einen Pfad durch Interpolieren der Querschnittsformdaten, führt einen Pfad für mehrere Verweilumdrehungen an den Start- und Abschlussteil des erzeugten Pfads hinzu, um einen von Beginn bis zur Beendigung des Vorgangs verlaufenden Pfad zu erzeugen, und übergibt diesen vom Beginn bis zum Ende des Vorgangs verlaufenden Pfad an die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403.
Die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 erhält die Korrekturzielachse von der Korrekturzielachseneingabeeinheit 106. Des Weiteren erhält die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 die Zeitkonstante einer jeden Achse von der Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112. Außerdem erhält die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 von der Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 den Pfad von Beginn bis Ende des Vorgangs und erzeugt den Anfangswert des Korrekturpfades und des Zielpfades durch Ausführen der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung an dem erhaltenen Pfad. Die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 gibt den Anfangswert des Korrekturpfades an die Pfaderzeugungseinheit 105 und gibt den Zielpfad an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103.
Die graphische Darstellung von 9 veranschaulicht eine Konfiguration der Anweisungspfaderzeugungseinheit. Die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 weist eine Konvergenzbestimmungsbedingungszusatzzielpfadaufbewahrungseinheit 501, eine Pfadvergleichseinheit 502, eine Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503, eine Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504, eine Vorschubbearbeitungseinheit 505 und eine Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 auf. Die Konvergenzbestimmungsbedingungszusatzzielpfadaufbewahrungseinheit 501 der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält von der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 den Zielpfad, dem die Konvergenzbestimmungsbedingung für eine jede gesendete Zone hinzugefügt wird, und bewahrt diesen Zielpfad auf. Die Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504 der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält den von der Zielpfadbestimmungseinheit 104 gesendeten Anfangswert des Korrekturpfads und bewahrt diesen Anfangswert auf. Die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält die von der Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 gesendete Korrekturzielachse. Die Pfadvergleichseinheit 502 der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält die von der Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit 107 gesendete Abweichungsanzeigebedingung. Die Pfadvergleichseinheit 502 der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhält von der Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit 108 eine Benachrichtigung, die die von einem Benutzer vorgenommene Abweichungsanzeigeanfrage anzeigt. Anschließend bezieht die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 den Korrekturpfad von der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504, erzeugt den temporären Anweisungspfad unter Verwendung der Vorschubbearbeitungseinheit 505 und bewahrt den erzeugten temporären Anweisungspfad in der Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 auf. Danach gibt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 den erzeugten temporären Anweisungspfad an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102, erhält an der Pfadvergleichseinheit 502 den von der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 gesendeten Reaktionspfad für den temporären Anweisungspfad und berechnet die Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad mithilfe der Pfadvergleichseinheit 502. Dann überprüft die Pfadvergleichseinheit 502, ob die Abweichungsanzeigebedingung erfüllt ist, oder der Benutzer die Abweichungsanzeige anfordert, und gibt, wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, die berechnete Abweichung an die Abweichungsanzeigeeinheit 109 aus. Ferner bestimmt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 auf Basis der berechneten Abweichung, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist. Wenn die Konvergenzbestimmungsbedingung nicht erfüllt ist, werden eine Reihe von Vorgängen zur Korrektur des Anweisungspfades, zur Berechnung des Reaktionspfades, zur Berechnung der Abweichung und zur Bestimmung, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, unter Verwendung der Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 wiederholt ausgeführt. Wenn die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, wird der in der Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 aufbewahrte Pfad an die Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 übergeben.
Die Konvergenzbestimmungsbedingungszusatzzielpfadaufbewahrungseinheit 501 erhält von der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 den Zielpfad, dem die Konvergenzbestimmungsbedingung für jede Zone hinzugefügt wurde, und gibt diesen Zielpfad an die Pfadvergleichseinheit 502 aus, während sie den Zielpfad behält.
Die Pfadvergleichseinheit 502 erhält den Reaktionspfad von der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102. Die Pfadvergleichseinheit 502 erhält die Abweichungsanzeigebedingung von der Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit 107. Die Pfadvergleichseinheit 502 wird von der Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit 108 benachrichtigt, dass der Benutzer eine Abweichungsanzeige anfordert. Die Pfadvergleichseinheit 502 erhält den Zielpfad von der Konvergenzbestimmungsbedingungszusatzzielpfadaufbewahrungseinheit 501. Die Pfadvergleichseinheit 502 berechnet die Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad. Danach überprüft die Pfadvergleichseinheit 502, ob die Abweichungsanzeigebedingung erfüllt ist oder die Abweichungsanzeige von dem Benutzer angefordert wurde, und gibt, wenn eine der Bedingungen erfüllt ist, die berechnete Abweichung an die Abweichungsanzeigeeinheit 109 aus. Ferner bestimmt die Pfadvergleichseinheit 502 auf Basis der berechneten Abweichung, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, und unterrichtet die Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 über das Bestimmungsergebnis.
Die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 erhält die Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad von der Pfadvergleichseinheit 502. Die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 erhält den Korrekturpfad von der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504. Die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 erhält ferner von der Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 gesendete Informationen über die Korrekturzielachse. Die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 ändert den Korrekturpfad für die Korrekturzielachse auf Basis der Abweichung zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad und übergibt den geänderten Korrekturpfad an die Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504.
Die Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504 erhält den Anfangswert des Korrekturpfades von der Zielpfadbestimmungseinheit 104, gibt den Korrekturpfad an die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 aus, empfängt den geänderten Korrekturpfad von der Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 und gibt, während sie den Korrekturpfad behält, den Korrekturpfad an die Vorschubbearbeitungseinheit 505 aus.
Die Vorschubbearbeitungseinheit 505 erhält von der Vorschubparametereingabeeinheit 114 den die Vorschubbearbeitung betreffenden Parameter. Die Vorschubbearbeitungseinheit 505 erhält den Korrekturpfad von der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504. Die Vorschubbearbeitungseinheit 505 führt die Vorschubbearbeitung an dem Korrekturpfad durch und übergibt den erzeugten Anweisungspfad an die Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506.
Die Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 erhält den Anweisungspfad von der Vorschubbearbeitungseinheit 505. Die Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 bewahrt den Anweisungspfad auf. Die Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 gibt den Anweisungspfad abhängig von dem von der Pfadvergleichseinheit 502 mitgeteilten Bestimmungsergebnis an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 oder die Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 aus.
Nachfolgend wird ein Ablauf einer Anweisungserzeugungsverarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Flussdiagramm von 10 veranschaulicht einen Ablauf der Anweisungserzeugungsverarbeitung. Als erstes erhält jede Eingabeeinheit eine Eingabe von dem Benutzer und gibt die erhaltene Eingabe an die jeweilige Bearbeitungseinheit weiter (Schritt S101).
Konkret erhält die Formdateneingabeeinheit 110 zunächst Daten über die endgültige Form des Werkstücks und gibt die erhaltenen Formdaten an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103, die Abweichungsanzeigeeinheit 109 und die Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111. Als Formdatenausdrucksverfahren können die Formdaten zu diesem Zeitpunkt als dreidimensionales Modell, das durch CAD (rechnergestützten Entwurf) erzeugt wurde, ausgedrückt werden, die Formdaten können als Querschnittsform parallel zur Z-Achse ausgedrückt werden, die sich auf jeden vorgegebenen Winkel der C-Achse bezieht, oder die Formdaten können als Querschnittsform senkrecht zur Z-Achse ausgedrückt werden, die sich auf jede vorgegebene Position der Z-Achse bezieht. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Formdatenausdrucksverfahren jedoch nicht hierauf beschränkt.
Die Querschnittsansicht von 11 veranschaulicht einen Kolben als Beispiel für ein nicht kreisförmiges Werkstück. Wie aus 11 ersichtlich ist, weist der Kolben 80 eine Konfiguration auf, bei der zwischen nicht kreisförmig bearbeiteten Teilen 3 eine Nut 4 eingebracht ist, in die ein Kolbenring eingepasst wird. Üblicherweise wird die Nut 4 vor oder nach dem Erstellen der nicht kreisförmig bearbeiteten Teile 3 eingearbeitet. Aus diesem Grund muss die Form der Nut 4 nicht beim Eingeben der endgültigen Form des Werkstücks eingegeben werden. Anders ausgedrückt kann, anstatt die Form der Nut 4 direkt einzugeben, eine Form zum nahtlosen Verbinden der Nuten 4 eingegeben werden. Als Alternative kann der Benutzer lediglich die Form der bearbeiteten Teile 3 eingeben, wobei die Formdateneingabeeinheit 110 die Formdaten zum Verbinden beider Enden an der Stelle, an der keine Formeingabe vorliegt, interpolieren kann.
Als Nächstes erhält die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 die Eingabe des Benutzers für die Achse, die das Korrekturziel bildet, und gibt die Eingabe an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 und die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105.
Als Nächstes erhält die Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit 107 von dem Benutzer die Abweichungsanzeigebedingungseingabe und gibt die Abweichungsanzeigebedingung an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105. Bei der hier genannten Abweichungsanzeigebedingung handelt es sich beispielsweise darum, dass die Anzahl der Wiederholungen einer Korrekturbearbeitung innerhalb einer Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 eine vorgegebene Anzahl überschreitet, ein Abweichungswert zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert wird, oder eine Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist.
Als Nächstes zeigt die Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 die von der Formdateneingabeeinheit 110 erhaltenen Formdaten an, erhält die Benutzereingabe für jede Achsengeschwindigkeit zu jeder Zone der Formdaten, erzeugt die Formdaten mit den für jede Achse hinzugefügten Geschwindigkeitsdaten und gibt die Formdaten mit den hinzugefügten Geschwindigkeitsdaten an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 aus. Die Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit 111 und die Formdateneingabeeinheit 110 müssen nicht separat ausgebildet sein, wobei die Geschwindigkeit für jede Zone eingegeben werden kann, wenn die Formdaten in die Formdateneingabeeinheit 110 eingegeben werden.
Als Nächstes erhält die Zeitkonstantendateneingabeeinheit 112 die Benutzereingabe zur Zeitkonstante einer jeden Achse und gibt die Zeitkonstante an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 aus.
Als Nächstes erhält die Verweilabstandseingabeeinheit 113 die Benutzereingabe zur Anzahl der Verweilumdrehungen und den Sicherheitsabstand zu Beginn und am Ende des Arbeitsablaufs an der Maschine und gibt die Anzahl der Verweilumdrehungen und den Sicherheitsabstand an die Zielpfadbestimmungseinheit 104 aus.
Als Nächstes erhält die Vorschubparametereingabeeinheit 114 von dem Benutzer den die Vorschubbearbeitung betreffenden Parameter und gibt den Parameter an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus. Der hier genannte Vorschubwert gibt zum Beispiel einen Korrekturwert für eine Verzögerung an, die unter den Verzögerungen in einer Regelschleife eines Steuersystems korrigiert werden kann, oder einen Korrekturwert für einen Totgang bzw. ein Spiel, die bei einer Umkehrung der Achsendrehung auftreten. Da einige der in die Vorschubparametereingabeeinheit 114 eingegebenen Parameter einem Parameter entsprechen, der in die Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 eingegeben wird, und einem Parameter entsprechen, der in die Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 eingegeben wird, können die gemeinsamen Parameter durch Lesen der in die Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 und die Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 eingegebenen Werte erhalten werden, anstatt die Werte in die Vorschubparametereingabeeinheit 114 einzugeben.
Als Nächstes verwendet die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 die Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 und die Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 um die Benutzereingabe zu dem Parameter des Modells für die Berechnung des Reaktionspfades zu erhalten.
Konkret erhält zunächst die Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 die Eingabe des Benutzers zu dem Parameter der Steuervorrichtung und gibt den Parameter an die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 aus. Der hier genannte Steuerungsvorrichtungsparameter gibt zum Beispiel die in einer numerischen Steuerungsvorrichtung und einem Servoverstärker gesetzten Parameter an und umfasst Parameter für eine Positionsrückkopplungsverstärkung, eine Geschwindigkeitsrückkopplungsverstärkung, eine Stromrückkopplungsverstärkung, sowie Trägheit, Viskosität oder Elastizität eines Steuerziels, einen Parameter für eine Resonanzfrequenz oder eine Antiresonanzfrequenz, die eine Folge der Trägheit, Viskosität, oder Elastizität sind, einen Korrekturparameter für einen Totgang bzw. ein Spiel bei einer Umkehr der Achsendrehung, einen Korrekturparameter für einen thermischen Versatz, einen Korrekturparameter für einen Versatz, der durch eine Reaktionskraft während der Bearbeitung verursacht wird, oder Parameter verschiedener Filterprozesse innerhalb der Steuervorrichtung. Bei der in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Steuervorrichtung handelt es sich um eine Kombination der numerischen Steuervorrichtung mit dem Servoverstärker, die Steuervorrichtung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Steuerungszielmodelleingabeeinheit 204 erhält die Eingabe des Benutzers zu dem Parameter des Steuerungszielmodells und gibt den Parameter an die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 aus. Der hier genannte Parameter des Steuerungszielmodells gibt zum Beispiel einen Parameter zum Simulieren des Verhaltens des Steuerungsziels an einer Berechnungseinrichtung an und umfasst einen Parameter für die Trägheit, Viskosität, oder Elastizität eines Steuerungsziels, einen Parameter für eine Resonanzfrequenz oder Antiresonanzfrequenz, die durch die Trägheit, Viskosität oder Elastizität bedingt sind, einen Parameter für einen Totgang bzw. ein Spiel bei einer Umkehrung der Achsendrehung, einen Parameter für einen thermischen Versatz, einen Parameter für einen Versatzwert, der durch eine Reaktionskraft während der Bearbeitung verursacht wird, und eine Abtastzeit, die beim Simulieren des Verhaltens des Steuerungsziels an der Berechnungseinrichtung erhalten wird.
Das bedeutet, dass die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 einen Parameter und ein Modell umfasst, die zum Simulieren des durch die Trägheit des Steuerungsziels bedingten Verhaltens und/oder des durch die Viskosität des Steuerungsziels bedingten Verhaltens und/oder des durch die Elastizität des Steuerungsziels bedingten Verhaltens und/oder des durch eine Umkehr der Achsendrehung bedingten Verhaltens des Steuerungsziels und/oder des durch eine Beeinträchtigung des Steuerungsziels durch einen thermischen Versatz bedingten Verhaltens des Steuerungsziels und/oder des durch eine auf die Steuervorrichtung während der Bearbeitung einwirkende Reaktionskraft bedingten Verhaltens des Steuerungsziels und/oder des Verhaltens der Positionsrückkopplungsschleifenbearbeitung innerhalb der Steuervorrichtung und/oder des Verhaltens der Geschwindigkeitsrückkopplungsschleifenbearbeitung innerhalb der Steuervorrichtung und/oder des Verhaltens der Stromrückkopplungsschleifenbearbeitung innerhalb der Steuervorrichtung und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Bearbeitung zum Korrigieren eines durch die Trägheit bedingten Einflusses und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Bearbeitung zum Korrigieren eines durch die Viskosität bedingten Einflusses und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Bearbeitung zum Korrigieren eines durch die Elastizität bedingten Einflusses und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Bearbeitung zum Korrigieren eines durch die Umkehrung der Achsendrehung bedingten Einflusses und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Bearbeitung zum Korrigieren eines durch einen thermischen Versatz bedingten Einflusses und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Bearbeitung zum Korrigieren eines durch eine Reaktionskraft im Verlauf der Bearbeitung bedingten Einflusses und/oder des Verhaltens der innerhalb der Steuervorrichtung vorgenommenen Filterungsbearbeitung zum Glätten eines Anweisungswerts erforderlich sind.
Als Nächstes bewahrt die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 die von der Formdateneingabeeinheit 110 erhaltenen Formdaten in der Formdatenspeichereinheit 301 auf. Danach zeigt die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 die Formdaten unter Einsatz der Formdatenanzeigeeinheit 302 der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 an und erhält eine Eingabe des Benutzers unter Verwendung der Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303, der Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 und der Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 in der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103.
Konkret erhält die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303 zunächst die Benutzereingabe für die bei den jeweiligen Teilen der an der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 angezeigten Formdaten zulässige Abweichung und bewahrt die eingegebene zulässige Abweichung auf. Gleichzeitig zum Erhalt der Eingabe des Benutzers benachrichtigt die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303 die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 über die Vornahme der Eingabe.
Ferner erhält die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 die Benutzereingabe betreffend die Anzahl der vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen für jeden Teil der von der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 angezeigten Formdaten und bewahrt diese Anzahl der vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen auf. Gleichzeitig zum Erhalt der Eingabe des Benutzers benachrichtigt die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 über die Vornahme der Eingabe.
Ferner erhält die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 die Benutzereingabe darüber, ob sich jeder Teil der von der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103, die die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 umfasst, dargestellten Formdaten auf die nicht zu spanende Position bezieht und bewahrt die eingegebene Information über die nicht zu spanende Position auf. Gleichzeitig zum Erhalt der Benutzereingabe benachrichtigt die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 über die Eingabe. Die hier genannte nicht zu spanende Position bezieht sich zum Beispiel auf die Nut 4 am Kolben 80. Um auf die Eingabe der Formdaten in die Formdateneingabeeinheit 110 zurückzukommen, wenn lediglich die Formen der bearbeiteten Teile 3 in die Formdateneingabeeinheit 110 eingegeben werden und die Formdatenspeichereinheit 301 die bearbeiteten Teile 3 interpoliert, kann, anstatt, dass ein Benutzer die nicht zu spanende Position festlegt, die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 die Position, bei der keine Formeingabe vorliegt, als nicht zu spanende Position festlegen.
Anstatt die Eingaben der Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303, der Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 und der Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 nach dem Anzeigen der Formdaten durch die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 gleichzeitig zu erhalten, können die Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit 303, die Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit 304 und die Spanungsfreiepositionseingabeeinheit 305 getrennt betrieben werden, sodass jede Eingabeeinheit die Formdaten anzeigt und die der jeweiligen Eingabeeinheit entsprechende Eingabe erhält.
Soweit es Verfahren betrifft, bei denen jede Eingabeeinheit eine Eingabe des Benutzers erhält, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene interaktive Verfahren beschränkt, bei dem jede Eingabeeinheit die Formdaten an einem Bildschirm darstellt und der Benutzer einen Eingabewert an dem Bildschirm eingibt. Beispielsweise kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem eine vorgegebene Datei gelesen wird oder diese Dateien in einem vorgegebenen Ordner zur Verfügung gestellt werden.
Ferner kann, wenn bei einer jeweiligen Eingabeeinheit keine Eingabe vorliegt, ein vorgegebener Wert verwendet werden.
Als Nächstes verwendet die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die Querschnittsformdatenerzeugungseinheit 401, um für die Form, bei der an die beiden Enden der endgültigen Form die dem Sicherheitsabstand entsprechende Erweiterungsform angefügt wurde, die Querschnittsformdaten für jedes Intervall zu erstellen, das einer Bewegungsstrecke der Z-Achse während einer Drehung der C-Achse entspricht (Schritt S102). Die Ansicht von 12 veranschaulicht ein Beispiel für eine Form, bei der die dem Sicherheitsabstand entsprechende Erweiterungsform an beide Enden der endgültigen Form des Werkstücks angefügt wurde. Beim Anfügen der dem Sicherheitsabstand entsprechenden Erweiterungsform 6 an die beiden Enden der endgültigen Form 5 des Werkstücks ist eine Veränderung der Querschnittsform des Erweiterungsbereichs entlang der Z-Achsenrichtung wünschenswert, wobei eine Veränderung in der Querschnittsform in Z-Achsenrichtung berücksichtigt wird, beispielsweise ein Radius und ein nicht kreisförmiger Versatzwert. Ferner kann vor dem Erzeugen der Querschnittsformdaten vorab eine für die Z-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderliche Strecke aus der Z-Achsen-Zeitkonstante berechnet werden. Danach kann der Sicherheitsabstand, wenn der Sicherheitsabstand kleiner als die für die Z-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderliche Strecke ist, durch die für die Z-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderliche Strecke ersetzt werden. Anstatt die Querschnittsformdaten für eine Form zu erzeugen, bei der an beide Enden der endgültigen Form 5 die dem Sicherheitsabstand entsprechende Erweiterungsform 6 angefügt wird, können die Querschnittsformdaten für die endgültige Form 5 erzeugt werden, wobei die Querschnittsformdaten bei beiden Enden am Sicherheitsabstand für jedes Intervall, das einer Bewegungsstrecke der Z-Achse bei einer Umdrehung der C-Achse entspricht, kopiert werden können.
Als Nächstes verwendet die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die in ihr enthaltene Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402 und Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 zum Interpolieren der Querschnittsformdaten nicht nur zum Erzeugen des Zielpfades, der von dem Steuerungsziel eingehalten werden sollte, sondern auch zum Erzeugen des Anfangswerts des Korrekturpfads, den die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 zum Erzeugen der Anweisung verwendet, und gibt den Zielpfad und den Anfangswert des Korrekturpfades dann an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 bzw. Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus (Schritt S103).
Genauer gesagt verwendet die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die Anweisungspositionsinterpolationseinheit 402, um die Bewegungsanweisung für die Z-Achse und die C-Achse gemäß der Z-Achsengeschwindigkeit und der C-Achsengeschwindigkeit, der Z-Achsenposition und der C-Achsenposition für jeden Zyklus, bei dem die Anweisung an die Steuervorrichtung übergeben wird, durch Berechnen zu erzeugen. Als Nächstes fügt die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die C-Achsenbewegungsanweisung hinzu, die der Anzahl der Verweilumdrehungen vor und nach der erzeugten Z-Achsenposition und C-Achsenposition entspricht. Hierbei wird angenommen, dass die Z-Achsenbewegungsanweisung im Verweilzustand zur Startzeit und die Z-Achsenbewegungsanweisung im Verweilzustand zur Beendigungszeit jeweils an der Anfangsanweisungsposition und der Endanweisungsposition der erzeugten Z-Achsenbewegungsanweisung gestoppt wird. Außerdem kann die zur C-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderliche Anzahl an Umdrehungen aus der C-Achsen-Zeitkonstante vorab berechnet werden. Wenn dann die vorgegebene Anzahl an Verweilumdrehungen kleiner als die Anzahl der für die zur C-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderliche Anzahl an Umdrehungen ist, kann die Anzahl der Verweilumdrehungen durch die Anzahl der für die C-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderliche Anzahl an Umdrehungen ersetzt werden. Zudem kann bestimmt werden, ob die Anzahl an für die C-Achsenbeschleunigung/-verzögerung erforderlichen Umdrehungen dem Vergleich mit der Summe aus der Anzahl von Verweilumdrehungen und der dem Sicherheitsabstandsteil entsprechenden Anzahl der C-Achsenumdrehungen gerecht wird, und nicht dem Vergleich mit der Anzahl der Verweilumdrehungen.
Als Nächstes verwendet die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit 403 zum Berechnen von Positionen durch Ausführen der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung an der Z-Achsenposition und der C-Achsenposition. Als Nächstes bezieht die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die nach der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung vor und hinter der Z-Achsenposition gelegenen Querschnittsformdaten und berechnet die X-Achsenposition bei einem Winkel, der der C-Achsenposition nach der Beschleunigung-/Verzögerung entspricht, aus den Prä-Querschnittsformdaten und den Post-Querschnittsformdaten. Als Nächstes erhält die Zielpfadbestimmungseinheit 104 die der Z-Achsenposition und der C-Achsenposition nach der Beschleunigung-/Verzögerung entsprechende X-Achsenposition durch Interpolieren ausgehend von allen aus den Prä-Querschnittsformdaten und den Post-Querschnittsformdaten berechneten X-Achsenpositionen auf Basis einer Beziehung zwischen der Z-Position nach der Beschleunigung-/Verzögerung und der Z-Richtungsposition der Prä-Querschnittsformdaten und der Post-Querschnittsformdaten. Anstatt einer Interpolation der aus den Prä-Querschnittsformdaten und den Post-Querschnittsformdaten berechneten X-Achsenposition kann für die aus den Prä-Querschnittsformdaten und den Post-Querschnittsformdaten berechnete X-Achsenposition eine angepasste Position einer Kurve, beispielsweise eines Splines, erhalten werden.
Schließlich wird der Pfad an der erzeugten Interpolationsposition als Anfangswert des Korrekturpfades und des Zielpfades an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 und die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 übergeben.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird angenommen, dass die Anweisungsposition nach der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung an die Steuervorrichtung gegeben wird und die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung nicht von der Steuervorrichtung ausgeführt wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Anweisungsposition vor der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung an die Steuervorrichtung übergeben werden und die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung kann durch die Steuervorrichtung erfolgen. Wenn die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung durch die Steuervorrichtung erfolgt, wird im Hinblick auf den an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 übergebenen Anfangswert des Korrekturpfades der Wert vor der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung anstatt des Werts nach der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung als Wert der Anweisungsposition für die Z-Achse und die C-Achse verwendet. Selbst wenn ferner die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung von der Steuervorrichtung ausgeführt wird, kann die Anweisungsposition nach der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung in ähnlicher Weise wie zuvor als an die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 übergebener Zielpfad verwendet werden. Wenn ferner die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung durch die Steuervorrichtung erfolgt, erhält die Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit 203 in der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 die eingegebenen Zeitkonstantendaten und gibt die Zeitkonstantendaten an die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 aus, sodass die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung simuliert. Da ferner die Möglichkeit besteht, dass der Wert der durch die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung bedingten Zeitverzögerung für die Z-Achse anders sein kann als für die C-Achse, wird der Wert der durch die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung bedingten Zeitverzögerung für jede Achse vorab berechnet, wobei zum Nivellieren des Zeitverzögerungsunterschieds die Achse mit einer großen Zeitverzögerung früher in Aktion versetzt wird als die Achse mit einer kleinen Zeitverzögerung. Dies ermöglicht ein Beibehalten einer Synchronisation von Z-Achse und C-Achse. Hierdurch wird die Synchronisierung der Z-Achse mit der C-Achse aufrechterhalten. Wenn ferner die Z-Achse und die C-Achse als Korrekturzielachse festgelegt werden, wird angenommen, dass die Z-Achse und die C-Achse den Anweisungen ohne Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung folgen können. Aus diesem Grund kann das Ziel der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung eine von der Korrekturzielachse verschiedene Achse sein.
Als Nächstes verwendet die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 die Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit 306, um den Zielpfad mit einer für jede Zone hinzugefügten Konvergenzbestimmungsbedingung zu erzeugen, wobei die Konvergenzbestimmungsbedingung für jeden Teil der zuvor erhaltenen endgültigen Form des von der Zielpfadbestimmungseinheit 104 erhaltenen Zielpfads berücksichtigt und der erzeugte Zielpfad an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 ausgegeben wird (Schritt S104).
Zudem gibt die hier angegebene Minimumeinheit eine Bahn an, die benachbarte Anweisungspositionen verbindet.
Als Nächstes verwendet die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 die Vorschubbearbeitungseinheit 505, um den Vorschubwert zur Anweisungsposition des in der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504 vorgehaltenen Pfads hinzuzufügen und bewahrt den erzeugten Anweisungspfad in der Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 auf (Schritt S105). Wie oben erläutert gibt der hier angegebene Vorschubwert beispielsweise einen Korrekturwert für eine Verzögerung an, die unter den Verzögerungen der Rückkopplungsschleife des Steuersystems durch eine Berechnung korrigiert werden kann, oder einen Korrekturwert für einen Totgang bzw. ein Spiel, der bzw. das bei einer Umkehrung der Drehung der Achse auftritt. Anstatt der Korrektur des Anweisungswerts kann eine solche Korrektur auch durch die Verarbeitung in der Steuervorrichtung erfolgen. Falls der von der Vorschubbearbeitungseinheit 505 erzeugte Anweisungspfad beispielsweise eine extreme Hochgeschwindigkeitsposition aufweist, kann die Vorschubbearbeitungseinheit 505 ferner, wenn die Geschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet, eine an den Benutzer gerichtete Warnung anzeigen.
Als Nächstes gibt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 den erzeugten Anweisungspfad an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 aus (Schritt S106).
Als Nächstes verwendet die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 die Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 und die Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202, um den Reaktionspfad für den von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhaltenen Anweisungspfad zu berechnen, und gibt den Reaktionspfad an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 aus (Schritt S107).
Zu diesem Zeitpunkt wird die Konfiguration der tatsächlichen Software der Steuervorrichtung als bei der Berechnung der Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 verwendetes Modell simuliert. Es empfiehlt sich ein Modell zu verwenden, bei dem der tatsächliche Operationszyklus der Steuervorrichtung als Abtastzeit festgelegt wird, um die tatsächliche Reaktion der Steuervorrichtung getreu zu reproduzieren. Es wird darauf hingewiesen, dass das bei der Berechnung der Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit 201 verwendete Modell nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist. Außerdem wird die Steuervorrichtung, wenn andere Modelle verwendet werden, bei jedem Abtastzyklus tätig und daher ist ein Modell, das durch ein diskretes Zeitsystem ausgedrückt ist, wünschenswerter als ein Modell, das durch ein kontinuierliches Zeitsystem ausgedrückt ist.
Als für die Berechnung der Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 verwendetes Modell wird ferner ein Modell, bei dem die Beziehung zwischen den Komponenten des Steuerungsziels als Blockschaltbild ausgedrückt ist, ein Bereinigungsmodell, oder ein Modell in Betracht gezogen, das ein neurales Netzwerk verwendet. Das bedeutet, dass ein Modell bevorzugt wird, das die Bewegung des Steuerungsziels mit einer ausreichenden Genauigkeit ausdrücken kann. Wenn die durch eine Fouriertransformation erhaltene Eingangs-/Ausgangsreaktionsbeziehung wie oben beim Stand der Technik beschrieben erhalten wird, wird die Beziehung lediglich auf einen Fall angewandt, bei dem dasselbe Ablaufschema mit einer einheitlichen Frequenz wiederholt wird. Aus diesem Grund ist es erstrebenswert ein durch einen Zeitbereich oder einen variablen Bereich ausgedrücktes Modell zu verwenden, das ein Zeitverhalten wiederherstellen kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das für die Berechnung der Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit 202 verwendete Modell als Modell festgelegt, bei dem die Beziehung zwischen den Komponenten des Steuerungsziels als Blockschaltbild ausgedrückt ist und eine Reaktion mittels eines diskreten Zeitsystems berechnet wird und die Abtastzeit als Ausgangszyklus der aktuellen Anweisung in der Steuervorrichtung gesetzt wird.
Als Nächstes verwendet die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 die Pfadvergleichseinheit 502, um die Abweichung zwischen dem in der Konvergenzbestimmungsbedingungszusatzzielpfadaufbewahrungseinheit 501 aufbewahrten Zielpfad und dem von der Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 erhaltenen Reaktionspfad zu berechnen. Wenn eine vorgegebene Abweichungsanzeigebedingung ferner ein Erfüllen der Konvergenzbestimmungsbedingung umfasst, wird provisorisch bestimmt, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist (Schritt S108).
Wenn die Pfadvergleichseinheit 502 die Abweichung berechnet, ist eine Berücksichtigung der Zeitverzögerung oder der Phasendifferenz zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad wünschenswert.
Die graphische Darstellung der 13 veranschaulicht einen Verlauf einer Achsenposition über der Zeit. Die graphische Darstellung der 14 veranschaulicht eine Relation zwischen dem Zielpfad und dem durch Verschieben des Reaktionspfades um eine Zeitverzögerung erhaltenen Pfad. Konkret wird, wie aus 13 ersichtlich ist, um eine wie in 14 veranschaulichte Abweichung zu ermitteln, eine Zeitverzögerung 9 zwischen einem Reaktionspfad 8 und einem Zielpfad 7 erhalten, wenn für jede Achsenposition die Veränderung über der Zeit berechnet und der Zielpfad 7 mit einem Pfad 10 verglichen wird, der durch Verschieben des Reaktionspfades 8 um die Zeitverzögerung 9 erhalten wird.
Wenn die Korrekturzielachse durch die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 bestimmt wird, wird die Zeitverzögerung der nicht der Korrekturachse entsprechenden Achse nicht behoben. Aus diesem Grund tritt zwischen der Korrekturzielachse und der Achse, die nicht die Korrekturzielachse darstellt, eine Phasendifferenz selbst dann auf, wenn die Zeitverzögerung der Korrekturzielachse behoben wurde. Daher kann, wenn die Korrekturzielachse durch die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 bestimmt ist, die Zeitverzögerung 9 der Achse, die nicht dem Korrekturzielziel entspricht, berechnet werden. Danach kann die Zeitverzögerung 9 der Achse, die nicht dem Korrekturziel entspricht, nach der Berechnung der Zeitverzögerung 9 der Korrekturzielachse subtrahiert werden. Da es wichtig ist, die C-Achse und die X-Achse bei einer Bearbeitung eines nicht kreisförmigen Werkstücks als Ziel der vorliegenden Ausführung zu synchronisieren, ist es nämlich wünschenswert, die Phasendifferenz zwischen der C-Achse und der X-Achse, wenn die C-Achse nicht die Korrekturzielachse darstellt, wie oben beschrieben zu beheben. In diesem Fall ist es ferner wünschenswert die Phasendifferenz zwischen der C-Achse und der Z-Achse zu beheben, wenn die Z-Achse auch die Korrekturzielachse ist. Da die C-Achsenposition bei der Bearbeitung in der Anweisungswerterzeugungsvorrichtung ferner akkumuliert wird, ohne dass sie bei jeder Umdrehung zurückgesetzt wird, nimmt die C-Achsenposition bei der Bearbeitung eines das Ziel der vorliegenden Ausführungsform darstellenden nicht kreisförmigen Werkstücks monoton zu oder ab. Wenn die C-Achse nicht die Korrekturzielachse ist, dann kann die Phasendifferenz zwischen der C-Achse und der Korrekturzielachse behoben werden, wobei die Phasendifferenz zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad, wenn die der C-Achsenposition entsprechende Korrekturzielachsenposition aufgetragen wird, berücksichtigt wird. Die graphische Darstellung von 15 veranschaulicht die Phasendifferenz zwischen dem Reaktionspfad und dem Zielpfad, wenn die der C-Achsenposition entsprechende Korrekturzielachsenposition aufgetragen wird. Wenn die C-Achse nicht die Korrekturzielachse ist, kann die Phasendifferenz zwischen der C-Achse und der Korrekturzielachse behoben werden, wobei die Phasendifferenz 13 zwischen einem Reaktionspfad 12 und einem Zielpfad 11, wenn die der C-Achsenposition entsprechende Korrekturzielachsenposition aufgetragen wird, berücksichtigt wird.
Als Nächstes bestimmt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105, ob entweder die Bedingung, dass die Abweichungsanzeigeanfrage von der Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit 108 erhalten wurde, oder die zuvor eingegebene Abweichungsanzeigebedingung erfüllt ist (Schritt S109).
Ist keine dieser Bedingungen erfüllt, (Schritt S109/NEIN), dann wird die Routine mit Schritt S 112 fortgeführt.
Ist eine der Bedingungen erfüllt (Schritt S109/JA), dann gibt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 die von der Pfadvergleichseinheit 502 berechnete Abweichung an die Abweichungsanzeigeeinheit 109, und die Abweichungsanzeigeeinheit 109 zeigt die von der Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 erhaltene Abweichung an (Schritt S110).
Als Nächstes überprüft die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103, ob der Benutzer eine Eingabe zum Ändern der Konvergenzbestimmungsbedingung eingibt. Wird eine solche Änderung eingegeben, wird der Zielpfad mit der hinzugefügten geänderten Konvergenzbestimmungsbedingung an die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 übergeben (Schritt S 111).
Als Nächstes verwendet die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 die Pfadvergleichseinheit 502, um zu bestimmen, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist (Schritt S 112).
Wenn in Schritt S112 bestimmt wird, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (Schritt S 112/NEIN), dann verwendet die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 in ihr, um den in der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504 aufbewahrten Korrekturpfad zu ändern (Schritt S 113).
Die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 erhält im Einzelnen zunächst den Korrekturpfad von der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504, erhält von der Pfadvergleichseinheit 502 die Abweichung für jede Achse bei jeder Anweisung und subtrahiert die Abweichung von der Position bei jeder Anweisung des Korrekturpfads einer jeden Achse. Zu dieser Zeit wird die Subtraktion der Abweichung jedoch nicht für die Achse vorgenommen, die nicht die Korrekturzielachse ist. Danach speichert die Reaktionsabweichungskorrektureinheit 503 den geänderten Korrekturpfad in der Korrekturpfadaufbewahrungseinheit 504. Beim Berechnen der Abweichung in Schritt S108 ist es wünschenswert, die Phasendifferenz einer jeden Achse zu berücksichtigen, wenn die Abweichung subtrahiert wird. In diesem Fall kann die um die Phasendifferenz verzögerte Abweichung einer jeden Anweisung unter Berücksichtigung der in Schritt S108 erhaltenen Verzögerung einer jeden Achse um die Phasendifferenz subtrahiert werden. Wenn ferner die C-Achse nicht die Korrekturzielachse ist, kann die Phasenverschiebung in der Ebene zwischen der C-Achsenposition und der Korrekturzielachsenposition wie in Schritt S 108 berücksichtigt werden.
Als nächstes kehrt die Routine zu Schritt S105 zurück, bei dem die Vorschubbearbeitung erfolgt.
Wenn in Schritt S 112 bestimmt wird, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist (Schritt S112/JA), übergibt die Anweisungspfaderzeugungseinheit 105 den in der Anweisungspfadaufbewahrungseinheit 506 aufbewahrten Anweisungspfad an die Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 (Schritt S114).
Als Nächstes erzeugt die Bewegungsanweisungsausgabeeinheit 115 auf Basis des erhaltenen Anweisungspfads ein Bearbeitungsprogramm und gibt das Bearbeitungsprogramm aus (Schritt S115).
Wie oben ausgeführt kann bei der vorliegenden Ausführungsform, da die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit 102 zum Berechnen der Reaktion des Steuerungsziels auf Basis des Modells an der Berechnungseinrichtung verwendet wird, eine Anweisung selbst bei einem Bearbeitungsvorgang erzeugt werden, bei dem sich das Ablaufschema ändert, beispielsweise einem Bearbeitungsvorgang an einem nicht kreisförmigen Werkstück, das verschiedene Querschnittsformen aufweist, auf den der Stand der Technik nicht anwendbar ist. Da ferner nur die von der Charakteristik des Steuerungsziels abhängige reproduzierbare Abweichung berücksichtigt werden kann, kann im Vergleich zum Stand der Technik eine Anweisung in stabiler und hochpräziser Weise erzeugt werden.
Zudem kann, da eine durch mechanische Charakteristiken wie Trägheit, Viskosität oder Elastizität bedingte Abweichung, eine durch Drehumkehr der Achse bedingte Abweichung, eine durch eine Reaktionskraft während der Bearbeitung bedingte Abweichung und eine durch eine Reaktionsverzögerung einer Rückkopplungsschleifenbearbeitung in der Steuervorrichtung bedingte Abweichung in dem Modell berechnet werden, eine Anweisung erzeugt werden, die diese Abweichungen berücksichtigt.
Zudem kann, da die Genauigkeit eines jeden Teils der endgültigen Form über die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 gesetzt werden kann, die zulässige Abweichung zu reduziert und die Anzahl der wiederholten Vornahmen der Konvergenzbestimmung an einer Genauigkeit erfordernden Position angehoben und unabhängig von der Abweichung an der Position, die die Genauigkeit nicht erfordert, bestimmt werden, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist. Hierdurch wird die zum Erzeugen der Anweisung erforderliche Zeit verkürzt, während gleichzeitig die Präzision an der Genauigkeit erfordernden Position sichergestellt wird.
Zudem können, da die Korrekturzielachse durch die Korrekturzielachseneingabeeinheit 106 bestimmt werden kann, die zum Erzeugen einer Anweisung erforderliche Zeit verkürzt und die Genauigkeit eines tatsächlichen Bearbeitungsvorgangs durch Bestimmen einer Achse verbessert werden, die ein hohes Reaktionsvermögen und eine empfindliche Korrekturwirkung zum Erreichen eines bestimmten Zielpfades aufweist.
Zudem kann, da die Abweichung zwischen dem Reaktionspfad und dem Zielpfad von der Abweichungsanzeigeeinheit 109 überprüft wird und die Konvergenzbestimmungsbedingung von der Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit 103 geändert werden kann, die zum Erzeugen einer Anweisung erforderliche Zeit durch Lockern der Konvergenzbestimmungsbedingung verkürzt werden, wenn die Abweichung zwischen dem Reaktionspfad und dem Zielpfad an der Position, an der die Genauigkeit nicht erforderlich ist, groß ist. Die Konvergenzbestimmungsbedingung kann zwischendurch korrigiert werden, wenn die Konvergenzbestimmungsbedingung an der die Genauigkeit erfordernden Position gelockert wird. Somit besteht keine Notwendigkeit eine Anweisung von Anfang an erneut zu erzeugen, sodass die zum Erzeugen der Anweisung benötigte Zeit verkürzt werden kann.
Zudem wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Daten der endgültigen Form des Werkstücks zur Bestimmung des Zielpfades verwendet, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Pfad kann beispielsweise auch direkt eingegeben werden. In diesem Fall kann die Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung anhand des von der Zielpfadbestimmungseinheit 104 erhaltenen Pfades erfolgen, wobei der der Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung unterworfene Pfad als Anfangswert für den Korrekturpfad und den Zielpfad verwendet werden können.
Ferner wird die Konvergenzbestimmungsbedingung bei der vorliegenden Ausführungsform nur dann geändert, wenn die Abweichung angezeigt wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Konvergenzbestimmungsbedingung unabhängig von einer Anzeige der Abweichung geändert werden.
Ferner nimmt die Spanmenge bei der vorliegenden Ausführungsform, da die eingegebene endgültige Form mithilfe einer einzigen spanenden Bearbeitung erhalten wird, abhängig von der Form des Werkstücks zu. In diesem Fall können mehrere Formen so erzeugt werden, dass sie zu der eingegeben endgültigen Form versetzt sind, wobei auf Basis der jeweiligen Formen erzeugte Anweisungen zum Erzeugen einer Anweisung kombiniert werden können, bei der ein Bearbeitungsvorgang sukzessive mehrere Zerspanungsvorgänge ausführt.
Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung, auch wenn die vorliegende Ausführungsform in Zusammenhang mit der Bearbeitung eines nicht kreisförmigen Werkstücks beschrieben wurde, nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Anweisung für die Bearbeitung anderer Komponenten und die Formwerkzeugbearbeitung erzeugt werden. In diesem Fall wird ein Pfad von einer Anwendung wie CAM (rechnerunterstützte Fertigung) wie oben erläutert eingegeben.
Gewerbliche Anwendbarkeit:
Wie oben beschrieben ist die Anweisungswerterzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung insofern von Nutzen, als damit ein Bearbeitungsvorgang abgewickelt werden kann, in dessen Verlauf sich das Ablaufschema ändert, und die Anweisung kann in einer stabilen Weise erzeugt werden.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück,
2: Werkzeug,
3: bearbeiteter, nicht kreisförmiger Teil,
4: Nut,
5: endgültige Form eines Werkstücks,
6: einem Sicherheitsabstand entsprechende Erweiterungsform,
7: Zielpfad,
8: Reaktionspfad,
9: Zeitverzögerung,
10: Pfad erhalten durch Verschieben eines Reaktionspfades um die Zeitverzögerung,
11: Zielpfad, wenn C-Achse die horizontale Achse bildet,
12: Reaktionspfad, wenn die C-Achse die horizontale Achse bildet,
13: Phasendifferenz,
80: Kolben
101: Anweisungswerterzeugungsvorrichtung,
102: Anweisungsreaktionsberechnungseinheit,
103: Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit,
104: Zielpfadbestimmungseinheit,
105: Anweisungspfaderzeugungseinheit,
106: Korrekturzielachseneingabeeinheit,
107: Abweichungsanzeigebedingungseingabeeinheit,
108: Abweichungsanzeigeanfrageeingabeeinheit,
109: Abweichungsanzeigeeinheit,
110: Formdateneingabeeinheit,
111: Geschwindigkeitsdateneingabeeinheit,
112: Zeitkonstantendateneingabeeinheit,
113: Verweilabstandseingabeeinheit,
114: Vorschubparametereingabeeinheit,
115: Bewegungsanweisungsausgabeeinheit,
201: Steuerungsvorrichtungsreaktionsberechnungseinheit,
202: Steuerungszielreaktionsberechnungseinheit,
203: Steuerungsvorrichtungsparametereingabeeinheit,
204: Steuerungszielmodelleingabeeinheit,
301: Formdatenspeichereinheit,
302: Formdatenanzeigeeinheit,
303: Zulässige-Abweichungs-Eingabeeinheit,
304: Konvergenzbestimmungszeiteneingabeeinheit,
305: Spanungsfreiepositionseingabeeinheit,
306: Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungseinheit,
307: Konvergenzbestimmungsbedingungshinzufügungsanweisungseinheit,
401: Querschnittsformdatenerzeugungseinheit,
402: Anweisungspositionsinterpolationseinheit,
403: Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitungseinheit,
501: Konvergenzbestimmungsbedingungszusatzzielpfadaufbewahrungseinheit,
502: Pfadvergleichseinheit,
503: Reaktionsabweichungskorrektureinheit,
504: Korrekturpfadaufbewahrungseinheit,
505: Vorschubbearbeitungseinheit,
506: Anweisungspfadaufbewahrungseinheit,
600: Computer,
601: CPU,
602: RAM,
603: ROM,
604: Speichereinheit,
605: Eingabeeinheit,
606: Anzeigeeinheit,
609: Kommunikationsschnittstelle,
700: Steuervorrichtung.

Claims

Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) die aufweist: eine Anweisungsreaktionsberechnungseinheit (102), die auf Basis eines Modells eines Steuerungsziels an einer Berechnungseinrichtung, eines Parameters des Modells des Steuerungsziels an der Berechnungseinrichtung und eines Parameters einer das Steuerungsziel steuernden Steuervorrichtung (700) prädiktiv einen Reaktionspfad berechnet, entlang dessen das Steuerungsziel tatsächlich geführt wird, wenn ein Anweisungspfad vorliegt, eine Zielpfadbestimmungseinheit (104), die einen Zielpfad, bei dem es sich um einen idealen Pfad des Steuerungsziels handelt, auf Basis von Formdaten, denen für jeden Teil der endgültigen Form eines Werkstücks vom Steuerungsziel zur Verfügung gestellte Geschwindigkeitsdaten hinzugefügt sind, einer Zeitkonstante, einer Anzahl von Verweilumdrehungen und eines Sicherheitsabstands zum Zeitpunkt eines Beginns und Endes eines Vorgangs des Steuerungsziels bestimmt, eine Vorschubbearbeitungseinheit (505), die einen temporären Anweisungspfad so umgestaltet, dass eine Abweichung zwischen dem Zielpfad und einem temporären Anweisungsreaktionspfad, der erhalten wird, wenn der temporäre Anweisungspfad an die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit übergeben wird, kleiner als ein aktueller Wert ist, eine Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit (103), die eine Konvergenzbestimmungsbedingung bestimmt, die in einer Bestimmungsbearbeitung für die Bestimmung, ob die Abweichung zwischen dem temporären Anweisungsreaktionspfad und dem Zielpfad konvergiert, verwendet wird, und eine Pfadvergleichseinheit (502), die die Bestimmungsbearbeitung auf Basis der Konvergenzbestimmungsbedingung ausführt, wobei die Umgestaltung des temporären Anweisungspfades durch die Vorschubbearbeitungseinheit (505) und die Berechnung des temporären Anweisungsreaktionspfades durch die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit (102) solange wiederholt werden, bis die Pfadvergleichseinheit (502) bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, und wobei der temporäre Anweisungspfad, wenn die Pfadvergleichseinheit (502) bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, als Anweisungspfad zum Führen des Steuerungsziels an die Steuervorrichtung (700) ausgegeben wird.
Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Eingabeeinheit (203, 204), die eine Eingabe des das Verhalten des Steuerungsziels betreffenden Parameters des Modells und des das Verhalten der Steuervorrichtung (700) betreffenden Parameters erhält, wobei die Anweisungsreaktionsberechnungseinheit (102) den Reaktionspfad auf Basis des an der Eingabeeinheit erhaltenen Parameters und des Modells berechnet, das zum Simulieren des Verhaltens des Steuerungsziels und/oder des Verhaltens der Steuervorrichtung imstande ist.
Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Verhalten des Steuerungsziels um ein durch die Elastizität des Steuerungsziels bedingtes Verhalten und/oder ein Verhalten des Steuerungsziels bei einer Umkehr einer Achsendrehung und/oder um ein Verhalten des Steuerungsziels bei einer Beeinträchtigung des Steuerungsziels durch einen thermischen Versatz und/oder ein Verhalten des Steuerungsziels bei einer während der Bearbeitung auf das Steuerungsziel einwirkenden Reaktionskraft handelt, und es sich bei dem Verhalten der Steuervorrichtung (700) um ein Verhalten einer Geschwindigkeitsrückkopplungsschleifenbearbeitung innerhalb der Steuervorrichtung und/oder ein Verhalten einer innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführten Bearbeitung zur Korrektur eines durch Trägheit bedingten Einflusses und/oder ein Verhalten einer innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführten Bearbeitung zur Korrektur eines durch Viskosität bedingten Einflusses und/oder ein Verhalten einer innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführten Bearbeitung zur Korrektur eines durch Elastizität bedingten Einflusses und/oder ein Verhalten einer innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführten Bearbeitung zur Korrektur eines durch Umkehr einer Achsendrehung bedingten Einflusses und/oder ein Verhalten einer innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführten Bearbeitung zur Korrektur eines durch einen thermischen Versatz bedingten Einflusses und/oder ein Verhalten einer innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführten Bearbeitung zur Korrektur eines durch eine Reaktionskraft während einer Bearbeitung bedingten Einflusses und/oder eine innerhalb der Steuervorrichtung durchgeführte Filterbearbeitung zum Glätten eines Anweisungswerts handelt.
Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pfadvergleichseinheit (502) bestimmt, ob die Konvergenzbestimmungsbedingung in jeder von mehreren abgeteilten Zonen des Zielpfades erfüllt ist, und die Pfadvergleichseinheit bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung für den gesamten Zielpfad erfüllt ist, wenn die Konvergenzbestimmungsbedingung in allen Zonen erfüllt ist.
Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) nach Anspruch 4, wobei die Konvergenzbestimmungsbedingungsbestimmungseinheit (103) für jede der abgeteilten Zonen des Zielpfads oder alle Zonen des Zielpfades zumindest eine Anzahl von vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen setzt, und und die Pfadvergleichseinheit (502) bestimmt, dass die Konvergenzbestimmungsbedingung erfüllt ist, wenn eine Anzahl von Wiederholungen einer Umgestaltung des temporären Anweisungspfads größer oder gleich der Anzahl von vorzunehmenden Konvergenzbestimmungen ist.
Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Differenz zwischen dem Zielpfad und dem Reaktionspfad in jeder der Zonen des Zielpfads angezeigt wird, wenn eine vorgegebene Abweichungsanzeigebedingung erfüllt ist, und die Konvergenzbestimmungsbedingung in jeder der Zonen des Zielpfads geändert werden kann.
Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Anweisungspfad mehrere Achsenkomponenten umfasst, die Anweisungswerterzeugungsvorrichtung (101) ferner eine Korrekturzielachseneingabeeinheit (106) umfasst, die eine Festlegung einer Achse erhält, die eine von der Vorschubbearbeitungsvorrichtung (505), die den temporären Anweisungspfad umgestaltet, zu korrigierende Achsenkomponente aufweist, und die Vorschubbearbeitungseinheit die Achsenkomponente des Anweisungspfads lediglich für die Achsenfestlegung korrigiert, die von der Korrekturzielachseneingabeeinheit erhalten wurde.