DE4038664A1 - Numerisches steuergeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein NC-Steuergerät, das in bezug auf die Überprüfung verbessert ist, ob eine Einstelloperation bei einer Maschine beendet ist oder nicht.

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau eines konventionellen numerischen Steuergerätes wiedergibt. In der Figur empfängt eine Interpolationsprozeßeinheit 1 Bearbeitungsinformationen für jeden Block des Bearbeitungsprogramms, beispielsweise in bezug auf den Bewegungsabstand und die Bewegungsgeschwindigkeit, und sie gibt einen Bewegungszuwachsbetrag einer Steuerachse für jede Probe aus. Eine Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit 2 empfängt die Interpolationsinformation,wie beispielsweise den Bewegungszuwachsbetrag für jede, von der Interpolationsprozeßeinheit 1 erhaltene Probe, führt einen Beschleunigungs- und Abbremsprozeß unter Verwendung beispielsweise einer ersten Verzögerungsschaltung (nicht dargestellt) aus, und gibt einen Stellbefehl (Geschwindigkeitszuwachsbetrag für eine Probe) an den Motor 6 aus. Ein Servosteuerabschnitt 3 steuert eine Einstelloperation des Motors 6 als Antwort auf die Ausgabe der Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit 2. Ein Stellungsdetektor 3 und ein Geschwindigkeitsdetektor 5 der Servosteuereinheit 3 erfassen jeweils die Position und die Geschwindigkeit. Ein Stellungssteuerabschnitt 7 und ein Geschwindigkeitssteuerabschnitt 8 der Servosteuereinheit 3 steuern jeweils die Position und die Geschwindigkeit. Weiter ist ein Verstärker 9 in der Servosteuereinheit 3 angeordnet.

Fig. 4 stellt ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Ablaufs eines Sollstellungsüberprüfungsverfahrens (Beendigung der Einstellung) des numerischen Steuergerätes gemäß Fig. 3 dar. In der Figur handelt es sich bei den Schritten 1 bis 8 um Betriebsschritte des Verfahrens.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des obigen konventionellen numerischen Steuergerätes beschrieben. Gemäß Fig. 4 werden in Schritt 1 Bearbeitungsinformationen, beispielsweise der Bewegungsabstand und die Bewegungsgeschwindigkeit eines Blockes eines auszuführenden Bearbeitungsprogramms, in die Interpolationsprozeßeinheit 1 eingegeben. In Schritt 2 wird die Interpolationsinformation, wie etwa der Bewegungszuwachsbetrag, für jede Probe durch die Interpolationsprozeßeinheit 1 berechnet und an die Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit 2 ausgegeben. In Schritt 3 wird festgestellt, ob die Interpolation eines Blockes beendet worden ist oder nicht. Wird festgestellt, daß die Interpolation des einen Blockes nicht beendet worden ist, geht das Verfahren nach Schritt 2 zurück. Wird festgestellt, daß der eine Block erledigt ist, geht das Verfahren nach Schritt 4 über. In Schritt 4 wird festgestellt, ob das Sollstellungsüberprüfungsverfahren für die an die Interpolationsprozeßeinheit 1 eingegebenen Bearbeitungsinformationen durchgeführt ist oder nicht. Wird festgestellt, daß sich die Sollstellungsüberprüfungsoperation für den Block erübrigt, geht das Verfahren nach Schritt 8 über. Wird festgestellt, daß die Sollstellungsüberprüfungsoperation für den Block erforderlich ist, geht das Verfahren nach Schritt 5 über. Gemäß Schritt 5 rückt das Verfahren nach Schritt 6 vor, wenn die Ausgabe der Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit 2 den Wert 0 besitzt, d. h., wenn der Bewegungsbefehl des Motors 6 den Wert 0 besitzt. Ist die Ausgabe der Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit 2 nicht 0, d. h., ist der Bewegungsbefehl des Motors 6 nicht 0, wird der Vorgang des Schrittes 5 solange wiederholt, bis die Ausgabe der Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit 2 den Wert 0 annimmt, d. h., bis der Bewegungsbefehl an den Motor 6 den Wert 0 besitzt. In Schritt 6 liest die Servosteuereinheit 3 die Stellungs-P-Abweichung (droop) des Motors 6 im Servosystem. In Schritt 7 wird bestimmt, ob die Stellungs-P-Abweichung innerhalb des Sollstellungsbereiches liegt. Wird festgestellt, daß die Stellungs-P-Abweichung nicht im gegebenen Sollstellungsbereich liegt, geht das Verfahren nach Schritt 6 zurück. Wird festgestellt, daß die Stellungs-P-Abweichung innerhalb des Sollstellungsbereiches liegt, geht das Verfahren nach Schritt 8 weiter. In Schritt 8 wird festgestellt, ob alle Blöcke des Bearbeitungsprogramms abgearbeitet worden sind oder nicht. Wird festgestellt, deß alle Blöcke abgearbeitet wurden, ist das Verfahren beendet. Falls sie nicht abgearbeitet worden sind, geht das Verfahren nach Schritt 1 zurück und arbeitet nächsten Block ab.

Fig. 5 stellt ein Diagramm zur Beschreibung eines Einstellfehlers aufgrund einer Verstellung der Maschine dar, die auftritt, wenn das konventionelle numerische Steuergerät die Einstelloperation der Maschine durchführt. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen: 4 - einen Stellungsdetektor; 6 - einen Motor; 10 - ein Werkstück; 11 - eine Kugelumlaufspindel; 12 - ein Lager zur Lagerung der Kugelumlaufspindel 11; 13 - eine Mutter; 14 - ein Werkzeug; und 15 - eine Führungsoberfläche, auf der das Werkzeug 14 bewegt wird.

Das Sollstellungsüberprüfungsverfahren des konventionellen numerischen Steuergerätes wird in der oben beschriebenen Weise durchgeführt. Gemäß Fig. 5 weist beispielsweise zur Zeit der Einstellung der Maschine, etwa im Falle der Halbschleifenmethode, wenn die vom Stellungsdetektor 4 erfaßte Maschinenstellung von Bearbeitungspunkt des Werkstückes 14 gegen das Werkstück 10 abweicht, was beim starken Abspanen des Werkstückes 10 oder durch Abstumpfung der Schärfe des Werkzeuges 14 in bezug auf das Werkstück 10 der Fall ist, die Einstellgenauigkeit des Bearbeitungspunktes des Werkzeuges 14 zum Werkstück 10 einen Fehler y auf, wie in Fig. 5 dargestellt ist, weil die Maschine verstellt ist, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 angedeutet ist, selbst wenn die Sollstellungsüberprüfung an derjenigen Stelle durchgeführt wird, an der der Stellungsdetektor 4 die Position erfaßt.

Dementsprechend ist es sehr schwierig zu erreichen, daß eine festgesetzte Genauigkeit innerhalb des Sollstellungsbereiches eingestellt wird.

Weiter ist in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 61-1 47 791 mit dem Titel "Abnormality monitor apparatus for automatic positioning unit" ein Gerät zur Überwachung eines anormalen Zustandes eines Maschinensystems zur Zeit der Einstelloperation vorgeschlagen worden. Dieses Gerät verwendet einen Antriebsmotor, dessen Geschwindigkeit durch eine Geschwindigkeitssteuereinheit eingestellt wird. Als Überwachungsgröße wird der Durchschnittswert der Stromrückführungswerte des Motors überwacht, wenn die Einstelloperation des Maschinensystems gesteuert wird. Nun schwanken aber allgemein bei Werkzeugmaschinen die Abspankraft und die Reibungskraft des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück. Dementsprechend schwankt auch der Durchschnittswert des Stromrückführungswertes des Motors. Daher ist es selbst dann, wenn der Durchschnittswert des Stromrückführungswertes des Motors in der beschriebenen Weise überwacht wird, schwierig festzustellen, ob der Einstellzustand anormal ist oder nicht.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das obengenannte Problem zu lösen und ein numerisches Steuergerät zu schaffen, das ein genaues Sollstellungsüberprüfungsverfahren ausführen kann, selbst wenn ein großer Fehler zwischen der Abspanstellung des Werkzeuges am Werkstück und der durch den Stellungsdetektor erfaßten Position aufgrund einer großen Maschinenverstellung besteht, die durch eine starke Spanabhebungsoperation am Werkstück, oder dgl., verursacht worden ist.

Beim numerischen Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung werden Stromrückführungswerte (Motorbelastungsströme) eines Motors, die entsprechend der Ablenkung der Maschine schwanken, durch einen Stromdetektor gelesen; dann werden die gelesenen Stromrückführungswerte überprüft, um festzustellen, ob die Maschineneinstelloperation beendet worden ist.

Beim numerischen Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist, da der Stromrückführungswert des Motors dem an den Motor angelegten Drehmoment als Reaktionskraft auf die Maschinenverstellung äquivalent ist, im Falle eines großen Stromrückführungswertes des Motors auch die Maschinenverstellung groß, so daß die Einstellgenauigkeit des Bearbeitungspunktes des Werkzeuges auf dem Werkstück schlecht ist. Ist der Stromrückführungswert des Motors klein, ist auch die Maschinenverstellung klein, und somit ist die Einstellgenauigkeit des Bearbeitungspunktes des Werkzeuges auf dem Werkstück gut. Durch Nutzung dieser Erscheinung verbessert das numerische Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Durchführung des Sollstellungsüberprüfungsverfahrens der Maschine die Einstellgenauigkeit.

Nachfolgend wird der Gegenstand der Figuren kurz beschrieben.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau eines numerischen Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Ablaufes des Sollstellungsüberprüfungsverfahrens des numerischen Steuergerätes der Fig. 1;

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau eines konventionellen numerischen Steuergerätes wiedergibt,;

Fig. 4 stellt ein Flußdiagramm zur Beschreibung des Ablaufes des Sollstellungsüberprüfungsverfahrens des numerischen Steuergerätes der Fig. 3 dar; und

Fig. 5 ist ein Beschreibungsdiagramm zur Veranschaulichung eines Einstellfehlers aufgrund einer Maschinenverstellung, die bei der Einstelloperation des konventionellen numerischen Steuergerätes auftritt.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau des numerischen Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In Fig. 1 entsprechen die Bezugszeichen denjenigen des ist Fig. 3 dargestellten konventionellen Steuergerätes, d. h. es bedeuten: 1 - eine Interpolationsprozeßeinheit; 2 - eine Beschleunigungs- und Abbremsprozeßeinheit; 3 - eine Servosteuereinheit; 4 - einen Stellungsdetektor; 5 - einen Geschwindigkeitsdetektor; 6 - einen Motor; 7 - einen Stellungssteuerteil; 8 - einen Geschwindigkeitssteuerteil; 9 - einen Verstärker; usw. Ein Zeitsummenzähler 16 zählt die Zeitperiode, bis zu der die Stellungs-P-Abweichung des Motors 6 in der Servosteuereinheit 3 einen gegebenen Wert oder weniger erreicht, und gibt den Zählwert in die Interpolationsprozeßeinheit 1. Ein äußerer Signalausgabeschnittstellenteil 17 übermittelt ein von der Interpolationsprozeßeinheit 1 geliefertes anormales Zustandssignal an eine äußere Einheit, beispielsweise an eine Ablaufsteuerung.

Fig. 2 stellt ein Flußdiagramm zur Beschreibung der Operation des Sollstellungsüberprüfungsverfahrens im numerischen Steuergerät der Fig. 1 dar. In der Figur handelt es sich bei den Schritten 101 bis 108 und 110 bis 116 um Verfahrensschritte.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des die vorliegende Erfindung verkörpernden numerischen Steuergerätes beschrieben. Da die Vorgänge bei den Schritten 101 bis 108 der Fig. 2 denen der Schritte 1 bis 8 der Fig. 4 des konventionellen numerischen Steuergerätes gleichen, wird hier die detaillierte Beschreibung fortgelassen. In Schritt 107 wird festgestellt, ob die Stellungs-P-Abweichung des Motors 6 im Servosystem, die in Schritt 106 gelesen wird, sich, wie bei Schritt 7 des konventionellen numerischen Steuergerätes, ebenfalls innerhalb eines gegebenen Sollstellungsbereiches befindet. Jedoch geht im Falle des Schrittes 107 das Verfahren nach Schritt 106 zurück, falls festgestellt wird, daß sich die Stellungs-P-Abweichung nicht in dem gegebenen Einstellungsbereich befindet. Wird festgestellt, daß die Stellungs-P-Abweichung im gegebenen Einstellungsbereich liegt, geht das Verfahren nach Schritt 110 über. In Schritt 110 wird der Inhalt des Zeitsummenzählers 16 geräumt und der Verfahrensablauf rückt nach Schritt 111 vor. In Schritt 111 beginnt der Zeitsummenzähler 16 mit dem Aufwärtszählen. Gemäß Schritt 112 geht der Verfahrensablauf nach Schritt 115 über, wenn der Wert des Zeitsummenzählers 16 die vorgegebenen Zeitperiode überschreitet. Bleibt der Wert des Zeitsummenzählers 16 innerhalb der gegebenen Zeitperiode, geht das Verfahren nach Schritt 113. In Schritt 113 wird von der Servosteuereinheit 3 der Stromrückführungswert des Motors 6 gelesen, woraufhin der Verfahrensablauf nach Schritt 114 geht. In Schritt 114 wird festgestellt, ob der Stromrückführungswert des Motors 6 innerhalb des gegebenen Bereiches liegt. Wird festgestellt, daß der Stromrückführungswert des Motors 6 in dem gegebenen Bereich liegt, geht der Verfahrensablauf nach Schritt 108 über. Wird festgestellt, daß der Stromrückführungswert des Motors 6 nicht im gegebenen Bereich liegt, kehrt der Verfahrensablauf nach Schritt 111 zurück. Wenn der Wert des Zeitsummenzählers 16 die gegebene Zeitperiode überschreitet, geht das Verfahren nach Schritt 115. In Schritt 115 wird festgestellt, daß der Stromrückführungswert des Motors 6 in der gegebenen Zeit den vorgegebenen Wert, oder weniger, nicht erreicht, so daß ein Anormalitätssignal an den äußeren Signalausgabeschnittstellenabschnitt 17 ausgegeben wird. Das Anormalitätssignal wird über den äußeren Signalausgabeschnittstellenteil 17 an eine Außeneinheit, wie etwa eine Ablaufsteuerung, geliefert. In Schritt 116 wird das in Schritt 115 gelieferte Anormalitätssignal eingegeben und ein Notbremsungssignal wird an die Servosteuereinheit 3 zur Auslösung der Notbremsung ausgegeben.

Wie oben beschrieben, liest das numerische Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Durchführung des Sollstellungsüberprüfungsverfahrens der Maschine den Stromrückführungswert des Motors 6, der sich entsprechend der Maschinenverstellung ändert, und überprüft dann den Stromrückführungswert des Motors 6. Liegt der Stromrückführungswert des Motors 6 im gegebenen Bereich, wird die Einstellung der Maschine beendet. Liegt der Stromrückführungswert des Motors 6 nicht im gegebenen Bereich, gibt das numerische Steuergerät das Anormalitätssignal aus, welches die Umgebung des numerischen Steuergerätes über die Lage informiert und das Notbremssignal an die Servosteuereinheit 3 liefert.

Im Fall der obigen Ausführungsform wurde das bei der Einstellungsoperation einer durch ein Bearbeitungsprogramm betriebenen Maschine durchgeführte Sollstellungsüberprüfungsverfahren beschrieben. Jedoch können die im Falle einer manuellen Maschineneinstellungsoperation, selbst wenn der Vorgang ohne ein Maschinenprogramm durchgeführt wird, die Vorgänge der Schritte 104 bis 107 und die der Schritte 110 bis 116 der Fig. 2 in gleicher Weise durchgeführt werden.

Wie beschrieben, wird bei dem numerischen Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung der Grad des Einstellungsfehlers, der auf der Maschinenverstellung beruht, durch einen Stromrückführungswert des Motors erfaßt. Das Einstellungsverfahren ist erst dann beendet, wenn der Stromrückführungswert des Motors innerhalb des gegebenen Bereiches liegt. Darum kann die Genauigkeit des Sollstellungsüberprüfungsverfahrens, beispielsweise bei der Halbschleifenmethode, weiter verbessert werden, wenn die Erfassungsposition der Maschine vom Bearbeitungspunkt des Werkzeugs am Werkstück im Falle abweicht, daß das Werkstück stark abgespant wird oder die Schärfe des Werkzeuges am Wertstück nachläßt.

Claims (2)

1. Numerisches Steuergerät zum Einstellen einer Maschine unter Verwendung numerischer Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Mittel aufweist:

• - Mittel zum Lesen eines Stromrückführungswertes eines Motors, wobei der Stromrückführungswert als Antwort auf die Verstellung der Maschine variiert;
• - Mittel zur Bestimmung darüber, ob der Rückkopplungswert des Motors in einem gegebenen Bereich liegt oder nicht; und
• - Mittel zur Beendigung der Einstelloperation der Maschine, wenn der ermittelte Stromrückführungswert im gegebenen Bereicht liegt.

2. Verfahren zur Entscheidung über die Beendigung einer Einstelloperation einer Maschine unter Verwendung numerischer Informationen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Lesen eines Stromrückführungswertes eines Motors, wobei der Stromrückführungswert als Antwort auf die Verstellung der Maschine variiert;
• - Bestimmung darüber, ob der Rückkopplungswert des Motors in einem gegebenen Bereich liegt oder nicht; und
• - Beendigung der Einstelloperation der Maschine, wenn der ermittelte Stromrückführungswert in dem gegebenen Bereich liegt.