DE4038664C2 - Verfahren zum Beenden eines Einstellvorgangs einer von einem Motor angetriebenen Werkzeugmaschine - Google Patents
Verfahren zum Beenden eines Einstellvorgangs einer von einem Motor angetriebenen WerkzeugmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren
zum Beenden eines Einstellvorgangs
einer von einem Motor angetriebenen
Werkzeugmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des einzigen Patentanspruchs aus.
Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau
eines konventionellen numerischen Steuergerätes
wiedergibt. In der Fig. 1 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 4 und ein Geschwindigkeitsdetektor 5 der
Servosteuereinheit 3 erfassen jeweils die Position und die
Geschwindigkeit. Ein Stellungssteuerteil 7 und ein
Geschwindigkeitssteuerteil 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 Fig. 3 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 das
Sollstellungsüberprüfungsverfahren für den Block erübrigt,
geht das Verfahren nach Schritt 8 über. Wird festgestellt,
daß die Sollstellungsüberprüfungsverfahren 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 den 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 Werkzeugmaschine, etwa im Falle der
Halbschleifenmethode, wenn die vom Stellungsdetektor 4
erfaßte Maschinenstellung vom Bearbeitungspunkt des
Werkzeugs 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 Werkzeugmaschine 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.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der
JP-61-147791 A bekannt.
Bei diesem Verfahren wird die
Geschwindigkeit eines Antriebsmotors
durch eine Geschwindigkeitssteuereinheit eingestellt.
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.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Beenden eines Einstellvorgangs einer
von einem Motor angetriebenen Werkzeugmaschine
gemäß der JP-61-147791 A
so weiterzuentwickeln, daß
eine Sollstellungsüberprüfung durchgeführt
werden kann, selbst wenn ein großer Fehler zwischen
der tatsächlichen Stellung des Werkzeugs der
Werkzeugmaschine und der erfaßten Position vorliegt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale
im Kennzeichen
des Anspruchs.
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 Verfahren 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 die
vorliegende Erfindung bei der Durchführung des
Sollstellungsüberprüfungsverfahrens der Maschine die
Einstellgenauigkeit.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Figuren kurz
beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild dar, das den Aufbau
eines numerischen Steuergerätes, mit dem die
vorliegende Erfindung durchgeführt wird, wiedergibt;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Beschreibung des
Ablaufes des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem
numerischen Steuergerät 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 dem
Einstellvorgang 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 in Fig. 3 dargestellten konventionellen
Steuergerätes, worin 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. 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 Fig. 2
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 gelöscht,
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 eine vorgegebene Zeitperiode (Zeitspanne)
überschreitet. Anderenfalls
geht das Verfahren
nach Schritt 113. In Schritt 113 wird von der
Servosteuereinheit 3 der aktuelle Stromrückführungswert des Motors
6 gelesen, woraufhin der Verfahrensablauf nach Schritt 114
geht. In Schritt 114 wird festgestellt, ob der
Stromrückführungswert des Motors 6 innerhalb eines gegebenen
Bereiches liegt. Wird festgestellt, daß der
Stromrückführungswert des Motors 6 in dem gegebenen
Bereich liegt, geht der Verfahrensablauf nach Schritt 108
über. Anderenfalls
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 Zeitperiode
den vorgegebenen Wert oder weniger nicht erreicht hat, so
daß ein Anormalitätssignal an den äußeren
Signalausgabeschnittstellenabschnitt 17 ausgegeben wird.
Das Anormalitätssignal wird über den äußeren
Signalausgabeschnittstellenabschnitt 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 dieser
im gegebenen Bereich,
wird die Einstellung der Werkzeugmaschine beendet. Liegt dieser
hingegen 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 Werkzeugmaschine durchgeführte
Sollstellungsüberprüfungsverfahren beschrieben. Jedoch
können die im Falle eines manuellen
Einstellvorgangs, 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. Der Einstellvorgang 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 Werkstück nachläßt.
Claims (1)
- Verfahren zum Beenden eines Einstellvorgangs einer von einem Motor angetriebenen Werkzeugmaschine, die einen vorgegebenen Sollstellungsbereich bereits erreicht hat, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- a) Rücksetzen eines Zeitzählers;
- b) Zeitzähler wird um eine Zeitstufe erhöht;
- c) der Inhalt des Zeitzählers (aktueller Zeitpunkt) wird
mit einer vorgegebenen Zeitspanne verglichen und
- c1) wenn die vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, wird der Einstellvorgang abgebrochen, oder
- c2) wenn die vorgegebene Zeitspanne nicht abgelaufen ist, wird ein aktueller Stromrückführungswert des Motors der Werkzeugmaschine für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt, und
- d) bestimmt, ob der aktuelle Stromrückführungswert in
einem vorgegebenen Bereich liegt, und
- d1) wenn der aktuelle Stromrückführungswert nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt, wird das Verfahren mit Schritt b) fortgesetzt, oder
- d2) wenn der aktuelle Stromrückführungswert in dem vorgegebenen Bereich liegt, wird der Einstellvorgang beendet.
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