DE112021000324T5

DE112021000324T5 - Numerische Steuervorrichtung, Spanentfernungssystem und Spanentfernungsverfahren

Info

Publication number: DE112021000324T5
Application number: DE112021000324.0T
Authority: DE
Inventors: Takuma Ookura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-10-20
Also published as: CN114945876A; US20230078825A1; WO2021141016A1; JP7453255B2; JPWO2021141016A1

Abstract

Eine Bearbeitungsvorgang-Erzeugungseinheit 10 analysiert ein Programm entsprechend einem in der Speichereinheit 11 gespeicherten Bearbeitungsprogramm und veranlasst die Werkzeugmaschine 200, einen normalen Bearbeitungsvorgang durchzuführen. Eine Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs gibt eine Anweisung zum Drehen einer Hauptwelle in der Rückwärtsrichtung an die Interpolationseinheit 15 aus, nachdem eine durch die Werkzeugmaschine 200 durchgeführte Schneidbearbeitung beendet ist. Die Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs dreht die Hauptwelle in der Rückwärtsrichtung über eine vorgegebene Zeit hinweg.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuervorrichtung, ein Spanentfernungssystem und ein Spanentfernungsverfahren für eine Industriemaschine.
Stand der Technik
In Fertigungsstätten werden verschiedene Industriemaschinen wie eine Werkzeugmaschine oder ein Industrieroboter eingesetzt. Einige Industriemaschinen dienen zum Durchführen von Bohrungen an einem Werkstück mithilfe eines Werkzeugs. Beim Bohren entstehen Späne. Während eines Bohrzyklus können Späne an dem Werkzeug haften bleiben. Wenn Späne an einem Werkzeug haften bleiben, kann die Bearbeitungsgenauigkeit variieren, und die an dem Werkzeug haftenden Späne können ein Werkstück beschädigen. Daher müssen Späne regelmäßig entfernt werden, und bei einem manuellen Entfernen von Spänen muss die Maschine angehalten und das Werkzeug direkt berührt werden, was mit einem komplizierten Arbeitsvorgang einhergeht.
Bei einigen herkömmlichen numerischen Steuervorrichtungen werden Späne automatisch entfernt. Eine in der Patentliteratur 1 beschriebene numerische Steuervorrichtung beispielsweise dreht eine Hauptwelle in einer Richtung, die der Richtung während der Bearbeitung entgegengesetzt ist, und entfernt um ein Werkzeug gewickelte Späne. Während eines solchen Entfernungsvorgangs ist das Steuerungsziel der numerischen Steuervorrichtung die Drehrate der Hauptwelle. Die numerische Steuervorrichtung setzt die Drehung fort, bis die Drehrate der Hauptwelle bei der Rückwärtsdrehung einen vorgegebenen Wert erreicht.
Liste der Zitierungen
Patentliteratur
PTL 1: japanisches Patent Nr. 6398254
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn ein Entfernen von Spänen nur durch eine Drehrate bestimmt wird, werden die Späne möglicherweise nicht vollständig entfernt. Wenn die Bewegungsstrecke unzureichend ist, ist es außerdem schwierig zu bewirken, dass die Drehrate der Hauptwelle einen vorgegebenen Wert erreicht, und es ist daher schwierig, die Drehrate anzupassen.
Auf dem Gebiet der Industriemaschinen besteht ein Bedarf an einer Technologie zum zuverlässigen Entfernen von Spänen.
Lösung des Problems
Eine Steuervorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuervorrichtung für eine Industriemaschine, die ein Werkzeug dreht, um ein Werkstück zu schneiden, wobei die Steuervorrichtung beinhaltet: eine Betriebsänderungseinheit, die eine Drehrichtung des Werkzeugs ändert; und eine Drehungszeit-Ermittlungseinheit, die eine Dauer einer Rückwärtsdrehung des Werkzeugs ermittelt, wobei die Betriebsänderungseinheit das Werkzeug in einer Rückwärtsrichtung dreht, nachdem das Werkzeug ein Werkstück geschnitten hat, und die Betriebsänderungseinheit die Rückwärtsdrehung anhält, wenn die Drehungszeit-Ermittlungseinheit ermittelt, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs eine vorgegebene Zeit erreicht hat.
Ein Spanentfernungssystem nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Steuersystem für eine Industriemaschine, die ein Werkzeug dreht, um ein Werkstück zu schneiden, wobei das Steuersystem beinhaltet: eine Betriebsänderungseinheit, die eine Drehrichtung des Werkzeugs ändert; und eine Drehungszeit-Ermittlungseinheit, die eine Dauer einer Rückwärtsdrehung des Werkzeugs ermittelt, wobei die Betriebsänderungseinheit das Werkzeug in einer Rückwärtsrichtung dreht, nachdem das Werkzeug ein Werkstück geschnitten hat, und die Betriebsänderungseinheit die Rückwärtsdrehung anhält, wenn die Drehungszeit-Ermittlungseinheit ermittelt, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs eine vorgegebene Zeit erreicht hat.
Ein Spanentfernungsverfahren nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Spanentfernungsverfahren für eine Industriemaschine, die ein Werkzeug dreht, um ein Werkstück zu schneiden, wobei das Spanentfernungsverfahren beinhaltet: Drehen des Werkzeugs in einer Rückwärtsrichtung, nachdem das Werkzeug ein Werkstück geschnitten hat; und Anhalten der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs, wenn eine Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs eine vorgegebene Zeit erreicht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Späne zuverlässig zu entfernen.
Figurenliste

[1] 1 ist eine graphische Darstellung einer Hardware-Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung in der vorliegenden Offenbarung.
[2] 2 ist eine graphische Blockdarstellung einer numerischen Steuervorrichtung in einer ersten Offenbarung.
[3] 3 ist ein Ablaufplan, der einen Betrieb der numerischen Steuervorrichtung in der ersten Offenbarung darstellt.
[4] 4 ist eine graphische Blockdarstellung einer numerischen Steuervorrichtung in einer zweiten Offenbarung.
[5] 5 ist ein Ablaufplan, der einen Betrieb der numerischen Steuervorrichtung in der zweiten Offenbarung darstellt.
[6] 6 ist eine graphische Darstellung, die eine Bewegung eines Werkzeugs in einem Spanentfernungsvorgang darstellt.
[7] 7 ist eine graphische Darstellung, die eine Bewegung eines Werkzeugs in einem Spanentfernungsvorgang darstellt.
[8] 8 ist eine graphische Darstellung, die eine Bewegung eines Werkzeugs in einem Spanentfernungsvorgang darstellt.
[9] 9 ist eine graphische Blockdarstellung einer numerischen Steuervorrichtung in einer dritten Offenbarung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische graphische Darstellung einer Hardware-Konfiguration, die einen Hauptteil einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Offenbarung der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Bei einer Zentraleinheit (central processing unit, CPU) 111 einer numerischen Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Offenbarung handelt es sich um einen Prozessor, der die numerische Steuervorrichtung 100 insgesamt steuert. Die CPU 111 liest ein in einem Festwertspeicher (read only memory, ROM) 112 gespeichertes Systemprogramm über einen Bus 120 und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 100 entsprechend dem Systemprogramm. Ein Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM) 113 speichert vorübergehend temporäre Berechnungsdaten oder Anzeigedaten und verschiedene extern eingegebene Daten oder dergleichen.
Ein nichtflüchtiger Speicher 114 ist zum Beispiel aus einem durch eine (nicht dargestellte) Batterie gesicherten Speicher, Halbleiterlaufwerk (solid state drive, SSD) oder dergleichen ausgebildet, und der Speicherzustand wird aufrechterhalten, selbst wenn die numerische Steuervorrichtung 100 ausgeschaltet wird. Der nichtflüchtige Speicher 114 speichert ein Programm, das von einer externen Vorrichtung 72 über eine Schnittstelle 115 geladen wird, ein Programm, das über eine (nicht dargestellte) Anzeige-/MDI-Einheit eingegeben wird, Rückkopplungsdaten über jede Motorposition oder -drehzahl, die von einem Positions-/Drehzahldetektor eines Servomotors 50 oder einem an einem Spindelmotor angebrachten Positionsgeber rückgekoppelt werden, oder dergleichen. Das Programm oder die verschiedenen Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 114 gespeichert sind, können in den RAM 113 geladen werden, wenn das Programm ausgeführt wird oder wenn die Daten verwendet werden. Ferner werden verschiedene Systemprogramme wie zum Beispiel ein bekanntes Analyseprogramm im Voraus in den ROM 112 geschrieben.
Die Schnittstelle 115 ist eine Schnittstelle zum Miteinanderverbinden der CPU 111 der numerischen Steuervorrichtung 100 und der externen Vorrichtung 72 wie zum Beispiel einer USB-Vorrichtung. Ein Programm, verschiedene Parameter oder dergleichen, die zur Steuerung einer Werkzeugmaschine verwendet werden, werden von der externen Vorrichtung 72 geladen. Ferner können ein Programm, verschiedene Parameter oder dergleichen, die in der numerischen Steuervorrichtung 100 bearbeitet werden, über die externe Vorrichtung 72 in einer externen Speicherkomponente gespeichert werden. Eine programmierbare Maschinensteuereinheit (programmable machine controller, PMC) 116 gibt ein Signal an eine Werkzeugmaschine und eine Peripherievorrichtung der Werkzeugmaschine (zum Beispiel eine Werkzeugaustauschvorrichtung, einen Aktuator wie etwa einen Roboter, einen an der Werkzeugmaschine angebrachten Sensor oder dergleichen) über eine E/A-Einheit 117 aus und steuert die Werkzeugmaschine und die Peripherievorrichtung mithilfe eines Ablaufprogramms, das in die numerische Steuervorrichtung 100 integriert ist. Als Reaktion auf das Empfangen eines Signals von verschiedenen Schaltern einer Bedientafel, mit der die Haupteinheit einer Werkzeugmaschine ausgestattet ist, einer Peripherievorrichtung oder dergleichen führt die PMC 116 ferner eine erforderliche Signalverarbeitung daran durch und gibt das verarbeitete Signal anschließend an die CPU 111 weiter.
Eine Wellensteuerschaltung 130 zum Steuern einer Welle einer Werkzeugmaschine gibt eine Wellenanweisung als Reaktion auf ein Empfangen eines Anweisungsbetrags der Wellenbewegung von der CPU 111 an einen Servoverstärker 140 aus. Als Reaktion auf das Empfangen der Anweisung steuert der Servoverstärker 140 einen Servomotor 50 an, der die Welle der Werkzeugmaschine bewegt. Der Servomotor 50 für die Welle enthält einen Positions-/Drehzahldetektor, koppelt ein Positions-/Drehzahl-Rückkopplungssignal von diesem Positions-/Drehzahldetektor an die Wellensteuerschaltung 130 zurück und führt eine Rückkopplungsregelung der Position/Drehzahl durch. Der Servomotor 50 beinhaltet einen Hauptwellen-Servomotor 501 und einen Vorschubservomotor 502. Ein Werkzeug ist an dem Hauptwellen-Servomotor 501 angebracht. Der Vorschubservomotor 502 bewegt ein Werkzeug T und ein Werkstück W relativ in der Achsenrichtung.
Es ist zu beachten, dass, obwohl nur eine einzelne Wellensteuerschaltung 130, ein einzelner Servoverstärker 140 und ein einzelner Servomotor 50 in der graphischen Darstellung der Hardware-Konfiguration der 1 dargestellt sind, diese Komponenten für die Anzahl bereitgestellt werden, die der Anzahl von Wellen entspricht, die in einer in der tatsächlichen Umsetzung zu steuernden Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Ferner entsprechen die Wellensteuerschaltung 130 und der Servoverstärker 140 der 1 einer im Folgenden beschriebenen Servomotor-Steuereinheit 16.
Die numerische Steuervorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die numerische Steuervorrichtung 100 beinhaltet eine Speichereinheit 11, die ein Bearbeitungsprogramm und Daten speichert, eine Programmanalyseeinheit 12, die das Bearbeitungsprogramm analysiert, eine Zykluserstellungseinheit 13, die einen Bohrzyklus auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms erstellt, eine Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs, die eine Anweisung für einen Spanentfernungsvorgang erzeugt, eine Interpolationseinheit 15, die verschiedene Anweisungen in Steuerbefehle für den Servomotor 50 umwandelt, und die Servomotor-Steuereinheit 16, die den Servomotor 50 einer Werkzeugmaschine 200 steuert. Die Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs beinhaltet eine Drehungszeit-Ermittlungseinheit 18 und eine Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17.
Die Programmanalyseeinheit 12 analysiert ein in der Speichereinheit 11 gespeichertes Bearbeitungsprogramm. Das Bearbeitungsprogramm beinhaltet ein Festzyklusprogramm. In dem Festzyklusprogramm können mehrere vordefinierte Blöcke von Anweisungen in einem Block beschrieben werden, wenn Daten entsprechend einem definierten Format eingegeben werden. In dem Festzyklusprogramm kann ein Stanzen, Gewindebohren, Bohren, Ausbohren oder dergleichen angewiesen werden. Bei einer Schneidbearbeitung entstehen Späne von einem Werkstück. Wenn eine Schneidbearbeitung in dem Bearbeitungsprogramm beinhaltet ist, erzeugt die Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs eine Anweisung für einen Spanentfernungsvorgang, um zu bewirken, dass eine Werkzeugmaschine Späne entfernt. Bei der vorliegenden Offenbarung wird ein Bohren mit einem Festzyklusprogramm durchgeführt. Der Spanentfernungsvorgang der vorliegenden Offenbarung ist auch auf eine andere Bearbeitung anwendbar.
Die Zykluserstellungseinheit 13 wandelt ein durch die Programmanalyseeinheit 12 analysiertes Festzyklusprogramm in eine normale Anweisung um und gibt die Anweisung an die Interpolationseinheit 15 aus.
Wenn eine Schneidanweisung in dem Bearbeitungsprogramm beinhaltet ist, erzeugt die Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs eine Anweisung, um zu bewirken, dass eine Werkzeugmaschine einen Spanentfernungsvorgang durchführt. Während des Spanentfernungsvorgangs wird die Hauptwelle eine vorgegebene Zeit lang in der Rückwärtsrichtung gedreht. Die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 gibt eine Anweisung zum Ändern der Drehrichtung der Hauptwelle an die Interpolationseinheit 15 aus. Die Drehungszeit-Ermittlungseinheit 18 ermittelt, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung der Hauptwelle eine vorgegebene Zeit erreicht hat.
Die Interpolationseinheit 15 erzeugt einen Steuerbefehl für den Servomotor 50 auf Grundlage einer Anweisung von der Zykluserstellungseinheit 13 und einer Anweisung von der Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs.
Die Servomotor-Steuereinheit 16 steuert den Servomotor 50 entsprechend einem Steuerbefehl von der Interpolationseinheit 15. Bei einem Bohrzyklus steuert die Servomotor-Steuereinheit 16 zuerst den Vorschubservomotor 502, um das Werkzeug T zu einer vorgegebenen Bearbeitungsposition zu bewegen. Als Nächstes wird der Hauptwellen-Servomotor 501 beschleunigt, um die Drehzahl des Hauptwellen-Servomotors 501 auf eine Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Das Werkzeug T durchläuft einen Punkt R (einen Bezugspunkt, einen Anfangspunkt eines Schneidvorschubs) in dem Zustand, in dem die Drehzahl die Bearbeitungsgeschwindigkeit erreicht hat. Anschließend dringt das Werkzeug T in das Werkstück W ein und bewegt sich bis zu einer vorgegebenen Tiefe, während es das Werkstück W schneidet. Als Reaktion auf einen Abschluss des Bohrens des Werkstücks W fährt die Servomotor-Steuereinheit 16 das Werkzeug T zurück und beginnt die Vorbereitung für die nächste Bearbeitung. Nachdem das Bohren abgeschlossen ist und bevor die nächste Bearbeitung beginnt, führt die numerische Steuervorrichtung 100 einen Spanentfernungsvorgang durch. Der Spanentfernungsvorgang wird parallel zu einem Bearbeitungsvorgang durchgeführt.
Als Nächstes wird der Betrieb der numerische Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Sobald ein Bediener eine Anweisung zum Beginnen einer Bearbeitung erteilt, analysiert die Programmanalyseeinheit 12 ein Bearbeitungsprogramm (Schritt S1). Wenn ein Festzyklusprogramm in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, wandelt die Zykluserstellungseinheit 13 das Festzyklusprogramm in eine normale Anweisung um (Schritt S2) und gibt die Anweisung an die Interpolationseinheit 15 aus. Die Interpolationseinheit 15 erzeugt einen Steuerbefehl für den Servomotor 50 entsprechend der Anweisung von der Zykluserstellungseinheit 13. Die Servomotor-Steuereinheit 16 steuert den Servomotor 50 entsprechend dem Steuerbefehl von der Interpolationseinheit 15. Bei der vorliegenden Offenbarung führt die numerische Steuervorrichtung 100 eine Bohrbearbeitung gemäß dem Festzyklusprogramm durch.
Bei der Bohrbearbeitung bewegt der Vorschubservomotor 502 das Werkzeug T zu einer Bearbeitungsposition. Zu dieser Zeit wird die Position auf der z-Achse des Werkzeugs T als Ausgangsniveau bezeichnet (Schritt S3). Das Ausgangsniveau ist eine Position, von der aus eine Festzyklusbearbeitung beginnt. Als Nächstes erhöht der Vorschubservomotor 502 die Drehzahl des Hauptwellen-Servomotors 501 bis nahe an die Bearbeitungsgeschwindigkeit, während er das Werkzeuge so bewegt, dass es in die Nähe des Werkstücks W gelangt. Die Drehzahl des Hauptwellen-Servomotors 501 erreicht die Bearbeitungsgeschwindigkeit, bevor das Werkzeug T den Punkt R durchläuft.
Nachdem das Werkzeug T den Punkt R durchlaufen hat (Schritt S4) und die Oberfläche des Werkstücks W erreicht hat, beginnt das Bohren. Das Werkzeug T wird zu dem Lochboden bewegt und führt unter Drehen der Hauptwelle ein Bohren durch (Schritt S5). Wenn das Bohren endet, wird das Werkzeug T zurückgefahren (Schritt S6). Anschließend wird die nächste Bearbeitung vorbereitet (Schritt S7).
Die Einheit 14 zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs führt einen Spanentfernungsvorgang durch, nachdem das Werkzeug T das Werkstück W verlassen hat und bevor die nächste Bearbeitung beginnt. Es ist zu beachten, dass, ob das Werkzeug T und das Werkstück W voneinander getrennt sind oder nicht, auf Grundlage einer Belastung ermittelt wird, die auf das Werkzeug T oder auf den Punkt R ausgeübt wird.
In dem Spanentfernungsvorgang gibt die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 zuerst eine Anweisung an die Interpolationseinheit 15 aus, eine Rückwärtsdrehung des Hauptwellen-Servomotors 501 zu beginnen (Schritt S8). Die Drehungszeit-Ermittlungseinheit 18 ermittelt, ob die Dauer der Rückwärtsdrehung der Hauptwelle eine vorgegebene Zeit erreicht hat oder nicht. Als Reaktion darauf, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung eine vorgegebene Zeit erreicht (Schritt S9), gibt die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 eine Anweisung an die Interpolationseinheit 15 aus, die Rückwärtsdrehung des Hauptwellen-Servomotors 501 anzuhalten (Schritt S10).
Wie oben beschrieben, kann die numerische Steuervorrichtung 100 der ersten Offenbarung Späne, die an dem Werkzeug T haften, durch Drehen des Werkzeugs T in der Rückwärtsrichtung über eine vorgegebene Zeit hinweg entfernen. Es ist zu beachten, dass sich die Drehzahl, wenn das Werkzeug T in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, aus einer Beziehung zu einer Drehungszeit ergibt.
Als Nächstes wird eine zweite Offenbarung dargestellt. Die numerische Steuervorrichtung 100 der 4 beinhaltet eine Hauptwellenpositions-Ermittlungseinheit 19, die ermittelt, ob die Hauptwelle das Ausgangsniveau erreicht hat oder nicht, und eine Bereitschaftsprozesseinheit 20, die für den Betrieb der Hauptwelle in Bereitschaft geht. Diese numerische Steuervorrichtung 100 ermittelt, ob die Hauptwelle das Ausgangsniveau erreicht hat oder nicht, und führt, wenn sich die Hauptwelle auf dem Ausgangsniveau befindet, einen Spanentfernungsvorgang durch.
5 ist ein Ablaufplan, der den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 100 der zweiten Offenbarung darstellt. Da der Prozess von Schritt S1 bis Schritt S5 dieses Ablaufplans mit demjenigen in dem Betrieb nach 4 übereinstimmt, wird dessen Beschreibung weggelassen. Als Reaktion auf das Ende des Bohrens in Schritt S5 überwacht die Hauptwellenpositions-Ermittlungseinheit 19 die Position auf der z-Achse der Hauptwelle (Schritt S21). Die Hauptwellenpositions-Ermittlungseinheit 19 überwacht die Position der Hauptwelle, bis die Hauptwelle das Ausgangsniveau erreicht (Schritt S22; NEIN). Wenn die Hauptwelle das Ausgangsniveau erreicht (Schritt S22; JA), gibt die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 eine Anweisung zum Beginnen einer Rückwärtsdrehung der Hauptwelle an die Interpolationseinheit 15 aus. Die Servomotor-Steuereinheit 16 dreht den Hauptwellen-Servomotor 501 in der Rückwärtsrichtung (Schritt S23). Die Drehungszeit-Ermittlungseinheit 18 ermittelt, ob die Dauer der Rückwärtsdrehung eine vorgegebene Zeit erreicht hat oder nicht. Wenn die Dauer der Rückwärtsdrehung die vorgegebene Zeit erreicht hat (Schritt S24), gibt die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 eine Anweisung zum Anhalten der Rückwärtsdrehung der Hauptwelle an die Interpolationseinheit 15 aus. Die Servomotor-Steuereinheit 16 hält die Rückwärtsdrehung der Hauptwelle entsprechend dem Steuerbefehl von der Interpolationseinheit 15 an (Schritt S25). Der Spanentfernungsvorgang endet hier.
Wenn die Hauptwelle das Ausgangsniveau erreicht (Schritt S22; JA), beginnt die numerische Steuervorrichtung 100 die Vorbereitung für die nächste Bearbeitung parallel zu dem Spanentfernungsvorgang von Schritt S23 bis Schritt S25 (Schritt S26).
Die Bereitschaftsprozesseinheit 20 ermittelt, ob der Spanentfernungsvorgang beendet ist oder nicht, wenn das Werkzeug T eine vorgegebene Position (die als Bereitschaftsermittlungsposition bezeichnet wird) durchläuft. Wenn der Spanentfernungsvorgang beendet ist, wenn das Werkzeug T die Bereitschaftsermittlungsposition erreicht hat (Schritt S27; JA), setzt die numerische Steuervorrichtung 100 die Bearbeitungsvorbereitung entsprechend dem Bearbeitungsprogramm fort (Schritt S28). Wenn der Spanentfernungsvorgang noch nicht beendet ist, wenn das Werkzeug T die Bereitschaftsermittlungsposition erreicht hat (Schritt S27; NEIN), gibt die Bereitschaftsprozesseinheit 20 eine Anweisung an die Interpolationseinheit 15 aus, den Eilgang des Werkzeugs T anzuhalten, bei dem es sich um einen Bearbeitungsvorbereitungsvorgang handelt, und das Werkzeug T geht in Bereitschaft, bis der Spanentfernungsvorgang endet (Schritt S29). Als Reaktion auf das Ende des Spanentfernungsvorgangs wird die Bearbeitungsvorbereitung wiederaufgenommen (Schritt S30).
6 und 7 stellen die Bewegung des Werkzeugs T dar, wenn fortlaufend ein Bohren durchgeführt wird. In dem Beispiel der 6 geht das Werkzeug T nicht in Bereitschaft. In dem Beispiel der 7 geht das Werkzeug T in Bereitschaft.
Zuerst wird 6 beschrieben. Nachdem das durch das Werkzeug T durchgeführte Bohren beendet ist, wird das Werkzeug einmal auf das Ausgangsniveau zurückgeführt ([1] in 6). Zu diesem Zeitpunkt wird das Werkzeug T als Vorbereitungsvorgang für die nächste Bearbeitung im Eilgang verfahren und zu der nächsten Bearbeitungsposition bewegt. Dies ist ein normaler Bearbeitungsvorbereitungsvorgang, der in dem Bearbeitungsprogramm beschrieben ist. Die numerische Steuervorrichtung 100 beginnt einen Spanentfernungsvorgang zur selben Zeit wie der normale Bearbeitungsvorbereitungsvorgang.
Im Besonderen gibt die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 eine Anweisung zum Drehen des Werkzeugs T in der Rückwärtsrichtung an die Interpolationseinheit 15 aus. Die Drehungszeit-Ermittlungseinheit 18 ermittelt, ob die Dauer der Rückwärtsdrehung eine vorgegebene Zeit erreicht hat oder nicht. Wenn die Dauer der Rückwärtsdrehung die vorgegebene Zeit erreicht hat, hält die Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit 17 die Rückwärtsdrehung an. Das Bezugszeichen [2] in 6 stellt die Endposition der Rückwärtsdrehung dar. An der Position [2] in 6 bewegt sich das Werkzeug T zu einer nächsten Bearbeitungsposition. Auf diese Weise setzt die numerische Steuervorrichtung 100 die normale Bearbeitungsvorbereitung entsprechend dem Bearbeitungsprogramm fort. Das heißt, die Hauptwelle wird in der Vorwärtsrichtung gedreht und im Eilgang zu der nächsten Bearbeitungsposition verfahren. Als Reaktion auf das Erreichen der nächsten Bearbeitungsposition beginnt die numerische Steuervorrichtung 100 ein zweites Bohren.
7 stellt einen Spanentfernungsvorgang dar, wenn das Werkzeug T zur Bearbeitungsvorbereitung in Bereitschaft geht. Wenn das Werkzeug T nach dem Ende des Bohrens das Ausgangsniveau ([1] in 7) erreicht hat, beginnt die Rückwärtsdrehung des Werkzeugs T zur selben Zeit, zu der der Eilgang des Werkzeugs T beginnt. Während das Werkzeug T auf das Ausgangsniveau umgesetzt wird, gibt die Bereitschaftsprozesseinheit 20 eine Anweisung zum Anhalten des Eilgangs an die Interpolationseinheit 15 aus, wenn die Dauer der Rückwärtsdrehung eine vorgegebene Zeit noch nicht erreicht hat, wenn das Werkzeug T eine bestimmte Position ([2] in 7; als Bereitschaftsermittlungsposition bezeichnet) auf dem Bewegungspfad erreicht hat. Das Werkzeug T hält den Eilgang an und geht in Bereitschaft, bis der Spanentfernungsvorgang endet. Wenn der Spanentfernungsvorgang endet, wird der Eilgang wiederaufgenommen und das Werkzeug T zu der nächsten Bearbeitungsposition bewegt. Als Reaktion darauf, dass das Werkzeug T die nächste Bearbeitungsposition ([3] in 7) erreicht, führt die numerische Steuervorrichtung 100 ein zweites Bohren durch.
In den Beispielen der 6 und 7 wird das Werkzeug T parallel zu dem Eilgang des Werkzeugs T in der Rückwärtsrichtung gedreht, und dadurch werden Späne entfernt. Es ist möglich, einen Spanentfernungsvorgang zusätzlich zu einem Eilgang des Werkzeugs auch bei einem anderen Vorgang zu beginnen, wenn das Werkzeug T das Ausgangsniveau (oder den Punkt R) erreicht, zum Beispiel wenn eine Doppelbearbeitung durchgeführt wird, ohne die Bearbeitungsposition zu ändern, oder wenn zum Beispiel Luft zugeführt wird, während das Werkzeug geringfügig verschoben wird.
Sobald ein Spanentfernungsvorgang auf dem Ausgangsniveau beginnt, ist es wünschenswert, dass das Werkzeug T nicht abgesenkt wird, bis der Spanentfernungsvorgang endet. Wie in 8 dargestellt, kann ferner ein Vorbereitungsvorgang für eine nächste Bearbeitung auf dem Niveau des Punktes R statt auf dem Ausgangsniveau begonnen werden. In einem solchen Fall ist es möglich, einen Spanentfernungsvorgang zu dem Zeitpunkt zu beginnen, zu dem das Werkzeug T das Niveau des Punktes R erreicht. Sobald ein Spanentfernungsvorgang auf dem Niveau des Punktes R beginnt, ist es wünschenswert, dass das Werkzeug T nicht abgesenkt wird, bis der Spanentfernungsvorgang endet.
Die numerische Steuervorrichtung 100 der 4 führt einen Spanentfernungsvorgang auf dem Ausgangsniveau (oder auf dem Niveau des Punktes R) durch. Da bei einem solchen Spanentfernungsvorgang die Rückwärtsdrehung des Werkzeugs zeitabhängig gesteuert wird, ermöglicht dies ein effizientes Entfernen von Spänen. Da die Steuerung zeitabhängig durchgeführt wird, trägt dies ferner zu einer einfachen Anpassung der Zykluszeit bei. Da ein Spanentfernungsvorgang durchgeführt wird, nachdem das Ausgangsniveau erreicht worden ist, trägt dies zu einem schnellen Rückfahrvorgang bei, wenn ein Problem in der Werkzeugmaschine 200 auftritt. Wenn ein Spanentfernungsvorgang auf dem Ausgangsniveau durchgeführt wird, ist es, da sich das Werkzeug in einem Abstand von einem Werkstück befindet, ferner weniger wahrscheinlich, dass Späne mit dem Werkstück in Kontakt kommen.
Es ist zu beachten, dass, wenngleich das Werkstück T in der Beschreibung nach 7 so gesteuert wird, dass es an der Bereitschaftsermittlungsposition in Bereitschaft geht, an der ermittelt wird, ob das Werkzeug T veranlasst werden soll, in Bereitschaft zu gehen, oder nicht, das Werkzeug T bewegt werden und gegebenenfalls anschließend veranlasst werden kann, an einer anderen Bereitschaftsposition als der Bereitschaftsermittlungsposition in Bereitschaft zu gehen.
Als Nächstes wird eine dritte Offenbarung beschrieben. Die numerische Steuervorrichtung 100 der 9 beinhaltet eine Zeittabelle 21, die das Material des Werkzeugs T oder des Werkstücks W der Rückwärtsdrehungszeit des Werkzeugs T zuordnet, und eine Zeitwahleinheit 22, die eine Rückwärtsdrehungszeit unter Bezugnahme auf die Zeittabelle 21 auswählt. Die Zeittabelle 21 führt die Rückwärtsdrehungszeit des Werkzeugs T auf, die für das Material des Werkzeugs T oder des Werkstücks W geeignet ist. Die Zeitwahleinheit 22 wählt eine Rückwärtsdrehungszeit des Werkzeugs T entsprechend dem Material des Werkzeugs T oder des Werkstücks W unter Bezugnahme auf die Zeittabelle 21 aus. Die Informationen über das Material des Werkzeugs T oder des Werkstücks W können durch den Bediener eingegeben werden oder können aus der Speichereinheit 11 gelesen werden. Die Drehungszeit-Ermittlungseinheit 18 dreht das Werkzeug T über die durch die Zeitwahleinheit 22 ausgewählte Zeit in der Rückwärtsrichtung.
Die numerische Steuervorrichtung 100 der 9 ändert die Rückwärtsdrehungszeit entsprechend dem Material eines Werkzeugs oder eines Werkstücks. Wenn zum Beispiel ein Material mit hoher Viskosität bearbeitet wird, so ist ein Span länger. Da ein langer Span leicht haften bleibt, wird in einem solchen Fall die Rückwärtsdrehungszeit länger eingestellt. Im Gegensatz dazu kann bei einem brüchigen Material mit niedriger Viskosität die Rückwärtsdrehungszeit kürzer sein, da ein Span kürzer ist.
Die numerische Steuervorrichtung 100 der 9 ändert die Rückwärtsdrehungszeit des Werkzeugs T entsprechend dem Material des Werkzeugs T oder des Werkstücks W und kann daher Späne effizienter entfernen.
Bezugszeichenliste

100: numerische Steuervorrichtung
111: CPU
11: Speichereinheit
12: Programmanalyseeinheit
14: Einheit zum Erzeugen eines Spanentfernungsvorgangs
15: Interpolationseinheit
16: Servomotor-Steuereinheit
17: Hauptwellenbetriebs-Änderungseinheit
18: Drehungszeit-Ermittlungseinheit
19: Hauptwellenpositions-Ermittlungseinheit
20: Bereitschaftsprozesseinheit
21: Zeittabelle
22: Zeitwahleinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6398254 [0004]

Claims

Steuervorrichtung für eine Industriemaschine, die ein Werkzeug dreht, um ein Werkstück zu schneiden, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Betriebsänderungseinheit, die eine Drehrichtung des Werkzeugs ändert; und eine Drehungszeit-Ermittlungseinheit, die eine Dauer einer Rückwärtsdrehung des Werkzeugs ermittelt, wobei die Betriebsänderungseinheit das Werkzeug in einer Rückwärtsrichtung dreht, nachdem das Werkzeug ein Werkstück geschnitten hat, und die Betriebsänderungseinheit die Rückwärtsdrehung anhält, wenn die Drehungszeit-Ermittlungseinheit ermittelt, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs eine vorgegebene Zeit erreicht hat.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Positionsermittlungseinheit aufweist, die eine Position des Werkzeugs ermittelt, wobei, wenn die Positionsermittlungseinheit ermittelt, dass die Position des Werkzeugs eine vorgegebene Position erreicht hat, die Betriebsänderungseinheit eine Rückwärtsdrehung des Werkzeugs beginnt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Rückwärtsdrehungs-Wahleinheit aufweist, die eine Zeit der Rückwärtsdrehung entsprechend einem Material des Werkzeugs und einem Material des Werkstücks auswählt, wobei die Drehungszeit-Ermittlungseinheit ermittelt, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs die Zeit erreicht hat, die durch die Rückwärtsdrehungs-Wahleinheit ausgewählt worden ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die vorgegebene Position ein Ausgangsniveau des Werkzeugs ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Bearbeitungsvorgangs-Steuereinheit, die die Industriemaschine entsprechend einem Bearbeitungsprogramm steuert und die Industriemaschine veranlasst, einen Vorgang entsprechend dem Bearbeitungsprogramm durchzuführen; und eine Bereitschaftsprozesseinheit, die für den Vorgang entsprechend dem Bearbeitungsprogramm in Bereitschaft geht, wenn die Rückwärtsdrehung des Werkzeugs nicht an einer vorgegebenen Position auf einem Pfad des Vorgangs gemäß dem Bearbeitungsprogramm endet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Bearbeitungsvorgangs-Steuereinheit aufweist, die die Industriemaschine entsprechend einem Bearbeitungsprogramm steuert und die Industriemaschine veranlasst, einen Vorgang entsprechend dem Bearbeitungsprogramm durchzuführen, wobei die Rückwärtsdrehung des Werkzeugs und der Vorgang entsprechend dem Bearbeitungsprogramm parallel durchgeführt werden.
Spanentfernungssystem für eine Industriemaschine, die ein Werkzeug dreht, um ein Werkstück zu schneiden, wobei das Steuersystem aufweist: eine Betriebsänderungseinheit, die eine Drehrichtung des Werkzeugs ändert; und eine Drehungszeit-Ermittlungseinheit, die eine Dauer einer Rückwärtsdrehung des Werkzeugs ermittelt, wobei die Betriebsänderungseinheit das Werkzeug in einer Rückwärtsrichtung dreht, nachdem das Werkzeug ein Werkstück geschnitten hat, und die Betriebsänderungseinheit die Rückwärtsdrehung anhält, wenn die Drehungszeit-Ermittlungseinheit ermittelt, dass die Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs eine vorgegebene Zeit erreicht hat.
Spanentfernungsverfahren für eine Industriemaschine, die ein Werkzeug dreht, um ein Werkstück zu schneiden, wobei das Spanentfernungsverfahren aufweist: Drehen des Werkzeugs in einer Rückwärtsrichtung, nachdem das Werkzeug ein Werkstück geschnitten hat; und Anhalten der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs, wenn eine Dauer der Rückwärtsdrehung des Werkzeugs eine vorgegebene Zeit erreicht.