DE112021007763T5

DE112021007763T5 - Numerische steuerung und speichermedium

Info

Publication number: DE112021007763T5
Application number: DE112021007763.5T
Authority: DE
Inventors: Yuu OOTA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2024-04-18
Also published as: JPWO2023026368A1; WO2023026368A1; CN117794685A; WO2023026368A9

Abstract

Diese numerische Steuerung dient zur Steuerung einer Arbeitsmaschine mit mindestens einer ersten Achse und einer zweiten Achse. Die numerische Steuerung steuert die Synchronisation der ersten Achse und der zweiten Achse der Werkzeugmaschine; erfasst eine Schneidstartposition für ein Werkzeug der Werkzeugmaschine; speichert Werkzeuginformationen, die sich auf das Werkzeug beziehen; berechnet eine Überwachungsstartposition, die durch Korrigieren der Schneidstartposition auf der Grundlage einer in den Werkzeuginformationen gespeicherten Werkzeugform erhalten wird; und beginnt mit der Überwachung eines Synchronisationsfehlers zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse, wenn das Werkzeug der Arbeitsmaschine die Überwachungsstartposition erreicht oder sich ihr nähert.

Description

[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuerung und ein Speichermedium.
[STAND DER TECHNIK]
Konventionell gibt es ein Bearbeitungsverfahren zur Synchronisierung einer ersten Achse mit einer zweiten Achse. Zum Beispiel ist das Gewindeschneiden ein Verfahren zum Formen eines Schraubenlochs, während eine Hauptachse mit einer Vorschubachse synchronisiert wird, um ein Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Hauptachse und der Vorschubachse konstant zu halten.
In der Patentliteratur 1 wird offenbart, dass „ein Betrag des Abweichungsfehlers zwischen einer Abweichung einer Vorschubachse und einer Abweichung der Hauptachse erkannt wird, und wenn der Betrag gleich oder größer als ein vordefinierter Wert ist, festgestellt wird, dass eine Anomalie vorliegt, und die Ausgabe eines komplementären Signals gestoppt wird, wodurch eine Beschädigung eines Werkzeugs, das Abreißen eines Gewindes oder anderes, das durch eine Abweichung der Synchronisation zwischen der Hauptachse und der Vorschubachse verursacht wird, zuverlässig verhindert wird“.
Bei der Herstellung eines Schraubenlochs nach dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren wird (1) ein Loch mit einem Bohrer gebohrt, (2) der Bohrer in einen Gewindebohrer umgewandelt, (3) der Gewindebohrer schnell zu einem R-Punkt bewegt, um (4) ein Gewinde in die Innenfläche des Lochs zu schneiden, und (5) der Gewindebohrer durch Rückwärtsdrehen herausgezogen.
Wie oben beschrieben, ist für eine konstante Gewindesteigung bei der Herstellung des Gewindes eine Synchronisierung der Drehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit in der Hauptachse erforderlich. Konventionell gibt es beim Gewindeschneiden Fälle, in denen die Hauptachse zur Synchronisierung am R-Punkt anhält und die Hauptachse nicht am R-Punkt anhält. Wenn die Achse für die Synchronisierung angehalten wird, kann die Synchronisierungsgenauigkeit sichergestellt werden, aber es braucht Zeit, um die Bewegung der Hauptachse anzuhalten und neu zu starten. Die Zykluszeit kann reduziert werden, wenn die Synchronisationssteuerung gestartet werden kann, ohne die Achse am R-Punkt anzuhalten.
[DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK]
[PATENTLITERATUR]
[Patentliteratur 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H6-304814 ( 304814/1994 )
[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
[PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN]
Wenn die Achse jedoch nicht am R-Punkt angehalten wird und die Überwachung der Synchronisation am R-Punkt beginnt, kann ein Fehler, der bei der Operation kurz vor dem R-Punkt auftritt, fälschlicherweise als Synchronisationsfehler erkannt werden, wenn sich die Achse kurz vor Erreichen des R-Punkts bewegt. Eine große Toleranz verhindert eine solche Fehleinschätzung, aber die Genauigkeit der Fehlererkennung wird während der Bildung des Schraubenlochs verringert.
Im Bereich der Zerspanung besteht ein Bedarf an einer Technologie zur Reduzierung der Zykluszeit bei gleichzeitiger Gewährleistung der Genauigkeit der Mehrachsensteuerung.
[MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS]
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine numerische Steuerung zum Steuern einer Werkzeugmaschine mit mindestens einer ersten Achse und einer zweiten Achse, umfassend: eine Einheit zur Synchronisationssteuerung, die die Synchronisation zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse steuert; eine Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition, die eine Schneidstartposition eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine erfasst; einen Speicher für Werkzeuginformationen, der Werkzeuginformationen speichert, die sich auf das Werkzeug der Werkzeugmaschine beziehen; eine Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition, die eine Überwachungsstartposition berechnet, die die Schneidstartposition ist, die auf der Grundlage einer Form des Werkzeugs korrigiert wird, die in den Werkzeuginformationen enthalten ist; und eine Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern, die mit der Überwachung eines Synchronisationsfehlers an der Überwachungsstartposition oder in deren Nähe des Werkzeugs der Werkzeugmaschine beginnt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Speichermedium zum Speichern eines computerlesbaren Befehls, der von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, um Folgendes durchzuführen: Steuern einer ersten Achse und einer zweiten Achse einer Werkzeugmaschine; Erfassen einer Schneidstartposition eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine; Speichern von Werkzeuginformationen, die sich auf das Werkzeug beziehen; Berechnen einer Überwachungsstartposition, bei der es sich um die Schneidstartposition handelt, die auf der Grundlage einer in den Werkzeuginformationen enthaltenen Form des Werkzeugs korrigiert wird; und Starten der Überwachung eines Synchronisationsfehlers zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse, wenn das Werkzeug der Werkzeugmaschine die Überwachungsstartposition erreicht oder sich ihr nähert.
[WIRKUNG DER ERFINDUNG]
Ein Aspekt der Erfindung kann die Zykluszeit reduzieren und gleichzeitig die Genauigkeit der Mehrachsensteuerung sicherstellen.
[KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]

1 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm einer numerischen Steuerung;
2 ist ein Blockdiagramm der numerischen Steuerung gemäß einer ersten Offenbarung;
3 ist ein Flussdiagramm, das die Synchronisationssteuerung gemäß der ersten Offenbarung veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, das das starre Anbohren veranschaulicht;
5 ist ein Blockdiagramm der numerischen Steuerung gemäß einer zweiten Offenbarung;
6 zeigt ein Beispiel für ein Verarbeitungsprogramm;
7 ist ein Diagramm, das die Änderungen des Lastmoments beim Schneiden eines vorbereiteten Lochs durch einen Bohrer zeigt;
8 zeigt ein Beispiel für eine Werkzeuginformation;
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem R-Punkt, einer Schneidstartposition und einer Überwachungsstartposition für einen Synchronisationsfehler zeigt;
10 ist ein Diagramm, das die Änderungen eines Synchronisationsfehlers bei einem herkömmlichen numerischen Regler zeigt;
11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Synchronisationsfehler und einem Schwellenwert in der konventionellen numerischen Steuerung zeigt;
12 ist ein Diagramm, das Änderungen eines Synchronisationsfehlers in der numerischen Steuerung der Offenbarung zeigt;
13 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Synchronisationsfehler und einem Schwellenwert in der numerischen Steuerung der Offenbarung zeigt;
14 zeigt ein Beispiel für das Anbohren;
15 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Bohrers veranschaulicht; und
16 zeigt ein Beispiel für ein Verarbeitungsprogramm.

[ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG]
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Hardware-Konfiguration einer numerischen Steuerung 100 zur Steuerung einer Werkzeugmaschine 200 beschrieben. Die numerische Steuerung 100 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 111, die ein Prozessor zur Steuerung der gesamten numerischen Steuerung 100 ist. Die CPU 111 ist so konfiguriert, dass sie ein Systemprogramm aus einem Festwertspeicher (ROM) 112 über einen BUS liest und dadurch die gesamte numerische Steuerung 100 in Übereinstimmung mit dem Systemprogramm steuert. Ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 113 ist so konfiguriert, dass er temporäre Berechnungsdaten und anzuzeigende Daten sowie verschiedene Daten, die von einem Benutzer über eine Eingabeeinheit 71 eingegeben werden, vorübergehend speichert.
Eine Anzeigeeinheit 70 ist ein Monitor oder ähnliches, der an der numerischen Steuerung 100 angebracht ist. Die Anzeigeeinheit 70 ist so konfiguriert, dass sie z. B. einen Betriebsbildschirm und einen Einstellungsbildschirm der numerischen Steuerung 100 anzeigt.
Bei der Eingabeeinheit 71 handelt es sich um eine Tastatur, ein Touchpanel oder ähnliches, das in die Anzeigeeinheit 70 integriert oder von ihr getrennt ist. Der Benutzer bedient die Eingabeeinheit 71, um Daten z. B. auf einem Bildschirm einzugeben. Bei der Anzeigeeinheit 70 und der Eingabeeinheit 71 kann es sich um tragbare Geräte handeln.
Ein nichtflüchtiger Speicher 114 ist beispielsweise ein Speicher, der durch eine nicht dargestellte Batterie gesichert ist, so dass ein Speicherzustand auch dann erhalten bleibt, wenn eine Stromquelle der numerischen Steuerung 100 ausgeschaltet ist. Der nichtflüchtige Speicher 114 ist so konfiguriert, dass er Programme, die von einem externen Gerät über eine nicht dargestellte Schnittstelle gelesen werden, Programme, die über die Eingabeeinheit 71 eingegeben werden, und verschiedene Daten, die von den Einheiten der numerischen Steuerung 100, der Werkzeugmaschine 200 und anderen erfasst werden (z. B. von der Werkzeugmaschine 200 erfasste Einstellparameter), speichert. Die Programme und die verschiedenen Daten, die im nichtflüchtigen Speicher 114 gespeichert sind, können in den RAM 113 übertragen werden, wenn sie ausgeführt/verwendet werden. Außerdem ist der ROM 112 so konfiguriert, dass er verschiedene Systemprogramme im Voraus speichert.
Eine Steuerung 40, die die Werkzeugmaschine 200 steuert, ist so konfiguriert, dass sie einen Achsenbewegungsbefehl von der CPU 111 in ein Impulssignal umwandelt und das Impulssignal an einen Treiber 41 ausgibt. Der Treiber 41 ist so konfiguriert, dass er das Impulssignal in einen Strom umwandelt, um einen Servomotor der Werkzeugmaschine 200 anzutreiben. Der Servomotor ist so konfiguriert, dass er die Werkzeuge unter der Steuerung durch die numerische Steuerung 100 bewegt. In der vorliegenden Offenbarung hat die Werkzeugmaschine 200 mindestens zwei Achsen für Rotation und Vorschub.
[Erste Offenlegung]
2 ist ein Blockdiagramm der numerischen Steuerung 100 gemäß einer ersten Offenbarung. Die numerische Steuerung 100 steuert die Synchronisation einer Vielzahl von Achsen. Die Werkzeugmaschine 200 steuert eine erste Achse und eine zweite Achse und hält die Synchronisation dieser Achsen während des Schneidens.
Die numerische Steuerung 100 umfasst eine Einheit zur Synchronisationssteuerung 11, die die Synchronisationssteuerung der Achsen durchführt, eine Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12, die einen Synchronisationsfehler zwischen den Achsen überwacht, eine Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition 13, die Schneidstartpositionen eines Werkzeugs und eines Werkstücks erfasst, einen Speicher für Werkzeuginformationen 14, der Werkzeuginformationen, wie z.B. eine Form eines Werkzeugs, speichert, und eine Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15, die die Schneidstartpositionen auf der Grundlage der Werkzeuginformationen korrigiert.
Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 ist so konfiguriert, dass sie die Synchronisation zwischen den Achsen der Werkzeugmaschine 200 gemäß den Synchronisationsbedingungen steuert. Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 multipliziert einen Betrag der Bewegung der ersten Achse mit einem Synchronisationsverhältnis, das in den Synchronisationsbedingungen definiert ist, um einen Betrag der Bewegung der zweiten Achse für jeden Steuerungszyklus zu berechnen. Basierend auf dem Betrag der Bewegung der ersten Achse und dem berechneten Betrag der Bewegung der zweiten Achse steuert dann ein Servomotor die erste Achse und die zweite Achse.
Die Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12 ist so konfiguriert, dass sie einen voreingestellten Schwellenwert speichert. Eine Positionsabweichung der ersten Achse und eine Positionsabweichung der zweiten Achse werden in die Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12 eingegeben. Die Positionsabweichung ist eine Differenz zwischen einer durch einen Befehl angegebenen Position und einer tatsächlichen Position. Die Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12 berechnet auf der Grundlage dieser Positionsabweichungen einen Synchronisationsfehler. Die Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12 vergleicht den Synchronisationsfehler mit dem Schwellenwert, und wenn der Synchronisationsfehler den Schwellenwert überschreitet, wird festgestellt, dass ein Synchronisationsfehler aufgetreten ist. Wie später noch beschrieben wird, wird die Überwachung des Synchronisationsfehlers an einer Überwachungsstartposition oder in der Nähe der Position gestartet.
Die Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition 13 ist so konfiguriert, dass sie eine Position des Werkzeugs erfasst, wenn das Schneiden des Werkstücks beginnt. Die Position gibt den Ort oder die Zeit an.
Die Startposition für das Schneiden kann durch Erfassen der Position auf der Grundlage eines Lastmoments oder durch Schätzen der Position auf der Grundlage einer Zeichnung oder anderer Daten ermittelt werden.
Wenn die Position des Schneidbeginns auf der Grundlage des Lastmoments geschätzt wird, werden Änderungen des Lastmoments überwacht und eine Position bestimmt, an der das Lastmoment ansteigt und das Werkzeug mit dem Schneiden des Werkstücks beginnt. Wird die gleiche Fläche mehrmals geschnitten, wird die früher ansteigende Kante des Lastmoments als Startposition für den Schnitt bestimmt.
Wenn die Startposition für das Schneiden auf der Grundlage der Zeichnung oder anderer Daten geschätzt wird, kann das Ergebnis der Schätzung von einem Bediener als Parameter in die numerische Steuerung 100 eingegeben oder beispielsweise in ein Verarbeitungsprogramm geschrieben werden.
Die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15 ist so konfiguriert, dass sie die Position bestimmt, an der die Überwachung des Synchronisationsfehlers auf der Grundlage der Werkzeuginformationen und der Schneidstartposition beginnt. Zu den Werkzeuginformationen gehört die Form des Werkzeugs. Die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15 korrigiert eine Abweichung der Schneidstartposition, die durch die Form des Werkzeugs verursacht wird. Eine auf der Grundlage der Werkzeuginformationen korrigierte Position wird als Überwachungsstartposition bezeichnet.
Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 startet die Synchronisationssteuerung, wenn das Werkzeug einen R-Punkt erreicht. Die Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12 beginnt mit der Überwachung des Synchronisationsfehlers, wenn das Werkzeug die Überwachungsstartposition oder deren Nähe erreicht. Um den Synchronisationsfehler ausreichend klein zu halten, wird die Synchronisationssteuerung nach dem R-Punkt und vor der Überwachungsstartposition gestartet. Dadurch kann ein kleinerer Schwellenwert eingestellt werden, da der Synchronisationsfehler auf einen ausreichend kleinen Wert geregelt wird, bevor die Überwachung des Synchronisationsfehlers beginnt. Ein kleinerer Schwellenwert verbessert die Genauigkeit der Synchronisation.
Die Synchronisationssteuerung in der ersten Offenbarung wird nun anhand eines Flussdiagramms in 3 beschrieben.
Die numerische Steuerung 100 ermittelt die Schneidstartposition (Schritt S1). Die Schneidstartposition kann aus Informationen wie dem Lastmoment des Werkzeugs und den Zeichnungen ermittelt werden.
Die numerische Steuerung 100 korrigiert die Abweichung der Schneidstartposition aufgrund der Form des Werkzeugs und berechnet die Überwachungsstartposition auf der Grundlage der Schneidstartposition und der Werkzeuginformationen (Schritt S2).
Die numerische Steuerung 100 liest das Bearbeitungsprogramm, um das Werkzeug der Werkzeugmaschine 200 zu einer im Bearbeitungsprogramm festgelegten Position zu bewegen. Die numerische Steuerung 100 bewegt das Werkzeug im Eilgang zum R-Punkt (Schritt S3) und bewegt das Werkzeug nach dem Passieren des R-Punkts im Schnittvorschub. Wenn das Werkzeug den R-Punkt passiert, startet die numerische Steuerung 100 die Synchronisationssteuerung der ersten Achse und der zweiten Achse (Schritt S4).
Wenn das Werkzeug die Überwachungsstartposition oder deren Nähe erreicht (Schritt S5), beginnt die numerische Steuerung 100 mit der Überwachung des Synchronisationsfehlers (Schritt S6). Die numerische Steuerung 100 führt den Schnitt aus, während sie den Synchronisationsfehler überwacht (Schritt S7).
Wie oben beschrieben, ist die numerische Steuerung 100 der ersten Offenbarung so konfiguriert, dass sie das Schneiden durchführt, während sie die Synchronisation zumindest zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse aufrechterhält. Die numerische Steuerung 100 berechnet auch die Überwachungsstartposition durch Korrektur der Schneidstartposition entsprechend der Form des Werkzeugs und beginnt die Überwachung des Synchronisationsfehlers von der Überwachungsstartposition aus.
Der Synchronisationsfehler ist am R-Punkt groß, wo ein Bewegungsmodus vom Eilgangmodus in den Schnittvorschubmodus wechselt, und konvergiert dann allmählich nach dem Passieren des R-Punkts. Die Überwachung der Synchronisationsabweichung vom R-Punkt bis zum Beginn des Schneidens ist erforderlich, da die Abweichung zwischen den Bereichen keinen Einfluss auf die Schneidgenauigkeit hat.
Die numerische Steuerung 100 der dargestellten Offenbarung beginnt mit der Überwachung des Synchronisationsfehlers an der Überwachungsstartposition, an der das Schneiden begonnen wird. Der Schwellenwert für den Synchronisationsfehler kann auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, und eine gültige Synchronisationssteuerung kann durchgeführt werden, da die unnötige Synchronisationsabweichung nicht erkannt wird. Darüber hinaus wird der Wechsel in den Schneidvorschubmodus ohne Anhalten am R-Punkt durchgeführt, wodurch die Zykluszeit reduziert werden kann.
[Zweite Offenlegung]
Die numerische Steuerung 100 gemäß einer zweiten Offenbarung wird anhand eines Beispiels für starres Gewindeschneiden beschrieben.
Das starre Gewindeschneiden umfasst Schritte zur Bildung eines vorbereiteten Lochs durch einen Bohrer und zur Bildung eines Gewindes auf der Innenfläche des vorbereiteten Lochs.
4 zeigt ein Beispiel für einen starren Gewindebohrer, bei dem (1) ein starrer Gewindebohrer im Eilgang von einem I-Punkt (Startpunkt) zum R-Punkt bewegt wird und (2) der Bewegungsmodus am R-Punkt in den Schnittvorschubmodus geändert wird. Während des Schneidevorschubmodus wird die Synchronisationssteuerung des Vorschubs einer Z-Achse und der Drehung der Hauptachse durchgeführt. Die Synchronisierung wird während der Bildung des Gewindes auf der Innenfläche der vorbereiteten Bohrung beibehalten. Nach Beendigung des Schneidens wird der starre Gewindebohrer (3) zum R-Punkt zurückgeführt, während er sich rückwärts dreht, und (4) nach dem Passieren des R-Punkts im Eilgang bewegt.
5 ist ein Blockdiagramm der numerischen Steuerung 100 der zweiten Offenbarung.
Die numerische Steuerung 100 der zweiten Offenbarung umfasst eine Einheit zur Synchronisationssteuerung 11, die die Synchronisationssteuerung auf Achsen durchführt, eine Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern 12, die einen Synchronisationsfehler zwischen den Achsen überwacht, eine Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition 13, die Schneidstartpositionen eines Werkzeugs und eines Werkstücks erfasst, einen Speicher für Werkzeuginformationen 14, der Werkzeuginformationen, wie z.B. eine Form eines Werkzeugs, speichert, eine Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15, die die Schneidstartpositionen auf der Grundlage der Werkzeuginformationen korrigiert, und eine Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16, die ein zum Schneiden zu verwendendes Werkzeug bestimmt.
Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 ist so konfiguriert, dass sie die Synchronisation zwischen einer ersten Achse und einer zweiten Achse einer Werkzeugmaschine gemäß einem Bearbeitungsprogramm steuert. In der zweiten Offenbarung sind die erste Achse und die zweite Achse eine Hauptachse bzw. eine Z-Achse. 6 zeigt ein Beispiel für ein Bearbeitungsprogramm. In der Figur ist „G84 Zxx Rxx;“ ein Befehl zum Gewindeschneiden. Der Begriff „Zxx“ ist ein Abstand vom R-Punkt zum Boden des Lochs, und der Begriff „Rxx“ ist ein Abstand von der Anfangsebene zum R-Punkt. Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 startet die Synchronisationssteuerung, wenn ein Werkzeug den R-Punkt erreicht.
Die Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition 13 ist so konfiguriert, dass sie eine Position einer Oberfläche eines Werkstücks auf der Grundlage eines Lastmoments des Bohrers während der Herstellung des vorbereiteten Lochs erfasst. 7 zeigt eine Änderung des Belastungsdrehmoments während der Herstellung des vorbereiteten Lochs. Wenn der Bohrer in Richtung des Werkstücks bewegt wird und die Spitze des Bohrers mit dem Werkstück in Kontakt kommt, steigt das Lastmoment an. Die Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition 13 überwacht das Lastmoment der Hauptachse und erkennt die Schneidstartposition des Werkzeugs.
Der Speicher für Werkzeuginformationen 14 ist so konfiguriert, dass er die Formen verschiedener Werkzeugtypen speichern kann. In 8 sind die Formen von zwei starren Gewindebohrern gespeichert. In den Werkzeuginformationen ist zum Beispiel die Länge eines Schneidabschnitts des starren Gewindebohrers angegeben. Die Längen der Schneideabschnitte der starren Gewindebohrer in 8 sind unterschiedlich.
Die Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16 ist so konfiguriert, dass sie das Verarbeitungsprogramm analysiert, um ein Werkzeug zu bestimmen, das für die Verarbeitung verwendet werden soll. Gemäß dem in 6 gezeigten Verarbeitungsprogramm bestimmt die Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16 anhand eines Codes „T1“, welches Werkzeug verwendet werden soll, um die Werkzeugauswahl durchzuführen. In der zweiten Offenbarung gibt der Code „T1“ die Typen der starren Gewindebohrer an.
Die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15 ist so konfiguriert, dass sie die von der Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16 ermittelten Werkzeuginformationen liest und eine Abweichung der Schneidstartposition aufgrund der Form des Werkzeugs korrigiert. In den Werkzeuginformationen ist ein Verfahren zur Korrektur der Schneidstartposition für jedes Werkzeug hinterlegt. Die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15 bezieht sich auf die Werkzeuginformationen, um eine Überwachungsstartposition zu berechnen. In diesem Fall ist die Überwachungsstartposition eine Position, die um die Länge des Schneidabschnitts gegenüber der Schneidstartposition verschoben ist.
9 zeigt die Beziehung zwischen dem R-Punkt, der Schneidstartposition und der Überwachungsstartposition für den Synchronisationsfehler. Die Schneidstartposition ist eine Position, an der der Bohrer mit dem Schneiden beginnt, um das vorbereitete Loch zu formen. Der starre Gewindeschneider hat an seiner Spitze den Schneideabschnitt. Die Überwachungsstartposition für den Synchronisationsfehler wird um die Länge des Schneidabschnitts des starren Gewindebohrers vorgeschoben. Eine korrigierte Schneidstartposition entspricht der Überwachungsstartposition für den Synchronisationsfehler.
Die Beziehung zwischen der Änderung eines Synchronisationsfehlers in einem herkömmlichen numerischen Regler und einem Schwellenwert wird nun anhand der 10 und 11 beschrieben.
10 zeigt die Veränderung des Synchronisationsfehlers bei der konventionellen numerischen Steuerung. Der Synchronisationsfehler geht am R-Punkt deutlich ins Minus und konvergiert bis zum Beginn des Schneidens gegen Null.
Die herkömmliche numerische Steuerung setzt den Schwellenwert für den Synchronisationsfehler (zulässiger Fehler) ausreichend groß, so dass der große Synchronisationsfehler, der nach dem R-Punkt überwacht wird, nicht als Fehler erkannt wird (siehe 11). Ein großer Schwellenwert kann jedoch zu einer Fehldetektion führen, die die Genauigkeit beim Schneiden beeinträchtigt.
12 zeigt eine Änderung des Synchronisationsfehlers in der numerischen Steuerung 100 der vorliegenden Offenbarung. In der Grafik ist der Synchronisationsfehler vom R-Punkt bis zur Überwachungsstartposition gleich Null, da die numerische Steuerung 100 den Synchronisationsfehler nicht überwacht. An der Überwachungsstartposition konvergiert der Synchronisationsfehler ausreichend.
In der dargestellten Offenbarung ist die Einstellung eines großen Schwellenwerts nicht erforderlich, da die numerische Steuerung 100 der dargestellten Offenbarung die Überwachung des Synchronisationsfehlers an der Überwachungsstartposition beginnt, an der der Synchronisationsfehler ausreichend konvergiert (siehe 13). Somit kann die Einstellung eines geeigneten Schwellenwerts die Genauigkeit der Bestimmung des Synchronisationsfehlers verbessern.
Gemäß der numerischen Steuerung 100 der illustrativen Offenbarung kann ein geeigneter Schwellenwert eingestellt werden, da die Überwachung zur Erkennung des Synchronisationsfehlers an der Position des Schneidbeginns oder in der Nähe dieser Position beginnt. Außerdem kann ein Bewegungsmodus des Werkzeugs am R-Punkt in einen Schneidvorschubmodus geändert werden, ohne das Werkzeug anzuhalten, so dass die Zykluszeit reduziert werden kann.
Die numerische Steuerung 100 der zweiten Offenbarung enthält die Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16. Die numerische Steuerung 100 bestimmt ein zu verwendendes Werkzeug auf der Grundlage des Verarbeitungsprogramms und dergleichen und liest dann die Werkzeuginformationen aus. In die Werkzeuginformationen wird ein Programm geschrieben, das eine Überwachungsstartposition für jedes Werkzeug korrigiert. Die numerische Steuerung 100 bestimmt automatisch ein Werkzeug, das zum Schneiden verwendet werden soll, selbst wenn mehrere Werkzeuge verwendet werden sollen, und ermöglicht so die Korrektur der Überwachungsstartposition entsprechend der Form des Werkzeugs.
[Dritte Offenlegung]
Die numerische Steuerung 100 gemäß einer dritten Offenbarung wird am Beispiel eines Bohrhahns beschrieben.
Der Gewindebohrer dient zur gleichzeitigen Herstellung eines Lochs und eines Gewindes. 14 zeigt ein Beispiel für einen Bohrer. Die Spitze des Bohrgewindeschneiders ist mit einer Bohreinheit und mit einer Gewindeeinheit versehen.
Die Länge der Bohreinheit des Bohrgewindeschneiders in der dritten Offenbarung entspricht der Länge der Schnitteinheit des starren Gewindeschneiders in der zweiten Offenbarung. Der Bohrgewindebohrer beginnt die Synchronisationssteuerung an einem R-Punkt und beginnt, wie in 15 gezeigt, mit dem Schneiden, wenn die Spitze der Bohreinheit mit einem Werkstück in Kontakt kommt. Die numerische Steuerung 100 kann anhand eines Lastmoments erkennen, dass die Spitze der Bohreinheit in Kontakt mit dem Werkstück kommt. Diese Position wird als Startposition für das Schneiden definiert.
Wenn eine Hauptachse während der Drehung entlang einer Z-Achse nach unten bewegt wird, formt die Bohreinheit ein vorbereitetes Loch. Die Gewindeschneideinheit wiederum formt ein Gewinde an der Innenfläche des vorbereiteten Lochs. Die Position der Werkzeugspitze bei Beginn des Gewindeschneidens entspricht einer Überwachungsstartposition. Nachdem das Gewinde geformt ist, wird der Gewindebohrer unter Rückwärtsdrehung nach oben in eine vordefinierte Position bewegt.
Die numerische Steuerung 100 der dritten Offenbarung hat die gleiche Konfiguration wie die numerische Steuerung 100 der zweiten Offenbarung. Die von der numerischen Steuerung 100 der zweiten Offenbarung abweichenden Merkmale werden im Folgenden beschrieben.
Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 ist so konfiguriert, dass sie die Synchronisation zwischen einer ersten Achse und einer zweiten Achse einer Werkzeugmaschine 200 steuert. In der dritten Offenbarung entsprechen die erste Achse und die zweite Achse jeweils einer Hauptachse und einer Z-Achse. In 16 ist „G84 Zxx Rxx;“ ein Befehl zum Gewindeschneiden. Der Begriff „Zxx“ ist ein Abstand vom R-Punkt zum Boden des Lochs, und der Begriff „Rxx“ ist ein Abstand von der Ausgangsebene zum R-Punkt. Die Einheit zur Synchronisationssteuerung 11 startet die Synchronisationssteuerung, wenn ein Werkzeug den R-Punkt erreicht.
Die Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16 ist so konfiguriert, dass sie das Bearbeitungsprogramm analysiert, um den Typ des für die Bearbeitung zu verwendenden Werkzeugs zu bestimmen. 16 zeigt ein Beispiel für ein Verarbeitungsprogramm. Die Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs 16 bestimmt die Art des Werkzeugs auf der Grundlage eines Codes „T1“ für die Werkzeugauswahl. In der dritten Offenbarung bezeichnet der Code „T1“ einen Bohrschneider.
Der Speicher für Werkzeuginformationen 14 ist so konfiguriert, dass er z.B. ein Verfahren zum Erfassen der Schneidstartposition für jedes Werkzeug und ein Verfahren zum Berechnen der Überwachungsstartposition speichert.
Die Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition 13 ist so konfiguriert, dass sie eine Schneidstartposition durch ein Verfahren erfasst, das der Form und dem Typ des Werkzeugs gemäß den Werkzeuginformationen entspricht. Beim Bohrer ist die Position, an der die Spitze des Bohrers mit dem Werkstück in Berührung kommt, die Startposition für das Schneiden.
Die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15 ist so konfiguriert, dass sie die Schneidstartposition basierend auf der Form des Werkzeugs korrigiert und eine Überwachungsstartposition für den Synchronisationsfehler definiert. Die Überwachungsstartposition ist eine Position, die um die Länge des Bohrabschnitts gegenüber der Schneidstartposition verschoben ist. Die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition 15 berechnet die Überwachungsstartposition für den Synchronisationsfehler, indem sie die Länge des Bohrabschnitts zur Schneidstartposition addiert.
Die numerische Steuerung 100 der dritten Offenbarung liest die Werkzeuginformationen auf dem Bohrgewindebohrer und bestimmt die Überwachungsstartposition für den Synchronisationsfehler. Gemäß der zweiten Offenbarung und der dritten Offenbarung können die Schneidstartposition und die Überwachungsstartposition entsprechend der Werkzeuginformation erfasst werden, nachdem das für die Bearbeitung zu verwendende Werkzeug bestimmt wurde.
[LISTE DER BEZUGSZEICHEN]

100: Numerische Steuerung
11: Einheit zur Synchronisationssteuerung
12: Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern
13: Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition
14: Speicher für Werkzeuginformationen
15: Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition
16: Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs
111: CPU
112: ROM
113: RAM
114: Nichtflüchtiger Speicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H6304814 [0006]
JP 304814/1994 [0006]

Claims

Numerische Steuerung zum Steuern einer Werkzeugmaschine mit mindestens einer ersten Achse und einer zweiten Achse, umfassend: eine Einheit zur Synchronisationssteuerung, die die Synchronisation zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse steuert; eine Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition, die eine Schneidstartposition eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine erfasst; einen Speicher für Werkzeuginformationen, der Werkzeuginformationen über das Werkzeug der Werkzeugmaschine speichert; eine Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition, die eine Überwachungsstartposition berechnet, die die auf der Grundlage einer in den Werkzeuginformationen enthaltenen Form des Werkzeugs korrigierte Schneidstartposition ist; und eine Einheit zur Überwachung von Synchronisationsfehlern, die mit der Überwachung eines Synchronisationsfehlers an der Überwachungsstartposition oder in der Nähe des Werkzeugs der Werkzeugmaschine beginnt.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, mit einer Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs, die ein zum Schneiden zu verwendendes Werkzeug bestimmt, wobei der Speicher für Werkzeuginformationen Werkzeuginformationen über mindestens zwei Werkzeuge speichert, und die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition die von der Einheit zur Bestimmung des Werkzeugs ermittelten Werkzeuginformationen aus dem Speicher für Werkzeuginformationen liest und die Überwachungsstartposition berechnet.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Werkzeuginformationen ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Schneidstartposition enthalten, und die Einheit zur Erfassung der Schneidstartposition die Schneidstartposition gemäß der Erfassungsmethode erfasst.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, wobei die erste Achse eine Hauptachse und die zweite Achse eine Vorschubachse in einer Achsrichtung der Hauptachse ist, die Einheit zur Synchronisationssteuerung die Synchronisation zwischen einer Drehung der Hauptachse und einer Geschwindigkeit der Vorschubachse steuert, das Werkzeug ein Gewindeschneider ist, und die Einheit zur Korrektur der Überwachungsstartposition die Überwachungsstartposition berechnet, die die auf der Grundlage einer Länge zwischen einer Spitze des Gewindebohrers und einem Abschnitt zur Bildung eines Gewindes korrigierte Schneidstartposition ist.
Ein Speichermedium zum Speichern eines computerlesbaren Befehls, der von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, um eine Leistung zu erbringen: Steuern einer ersten Achse und einer zweiten Achse einer Werkzeugmaschine; Erfassen einer Startposition eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine; Speichern von Werkzeuginformationen, die sich auf das Werkzeug beziehen; Berechnen einer Überwachungsstartposition, die die korrigierte Schneidstartposition ist, basierend auf einer Form des Werkzeugs, die in den Werkzeuginformationen enthalten ist; und Beginnen der Überwachung eines Synchronisationsfehlers zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse, wenn das Werkzeug der Werkzeugmaschine die Überwachungsstartposition erreicht oder sich ihr nähert.