DE69910375T2

DE69910375T2 - Verfahren und vorrichtung zur sequenzen-erstellung für numerisch gesteuerte maschinenwerkzeuge

Info

Publication number: DE69910375T2
Application number: DE69910375T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Morfino
Original assignee: Fidia SpA
Current assignee: Fidia SpA
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-05-08
Also published as: CA2331960A1; ES2203127T3; JP2002517031A; EP1078306B1; IT1304684B1; WO1999061963A1; ITTO980437A1; AU3846899A; CN1302394A; EP1078306A1; AU754524B2; BR9911044A; DE69910375D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorgehensweise und ein Gerät für die Erzeugung von Arbeitsbefehlreihenfolgen für Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle.
In der Technik sind Vorgehensweisen dieses Typs und die Geräte für ihre Ausführung bekannt.
Ioannides M. et al, Vom Modell zum Fertigteil, VDI-Z, 1.5.94, Seiten 66–68, beschreibt einen Prozess für die Erzeugung von Befehlen für die Bewegung der Werkzeugoberfläche auf hohem Niveau, wobei diese Befehle vom Endverbraucher auf Werkstattebene verändert werden können. Diese Unterlage beschreibt nicht die Fähigkeit, Parameter für CN-Standardprogramme auf Endbenutzerebene zu verändern.
Andere Unterlagen der Fronttechnik, d. h. die Unterlage WO-A-93 98482; Hofman, CAD/CAM-Einsatz, Werkstatt und Betrieb, 1.6.89, Seite CA93-94; und 'Vom Design zum Prototypen'; Programmiersystem unter Windows, ZWF, 1.5.96, Seite 236 beschreiben Prozesse und Geräte für die Betätigung von CN-Werkzeugmaschinen, bei denen der Endverbraucher jedoch nicht direkt für die Veränderung der Parameter einschreiten kann.
Bisher wurde es so gehandhabt, dass die Bearbeitungspfade vom CAM-Planungstechniker (Computer Aided Manufacturing = rechnerunterstützte Produktion) erstellt und an den Werkstattarbeiter verlagert und übermittelt wurden, der sie in die Praxis umsetzte. Wenn das Fertigteil nicht optimal gelang, musste der Werkstattarbeiter den CAM-Techniker zu Rate ziehen, der eventuelle Veränderungen in den erzeugten Pfaden ausführte und dann die neuen Pfade an den Bediener aushändigte. Es wurde daher eine Serie von nachträglichen Einstellungen, die auch zahlreich sein konnten, ausgeführt, die auf den praktischen Endergebnissen basierten.
Mit dem Fortschreiten in Richtung einer immer gezielteren Spezialisierung auf diesem Gebiet verursachte diese Vorgehensweise Probleme in mittleren/größeren Betrieben, auch auf Grund der Tendenz, den Werkstattarbeiter in weiterem Rahmen verantwortlich zu machen, der in jedem Fall über Eigenschaften und praktische Erfahrungen verfügt, die ihm eine wirksame Verbesserung der Programme auf Grund der Ergebnisse erlaubt. Es wurden Systeme entwickelt, die dem Werkstattarbeiter eine direktere Zusammenwirkung mit den Kontrollprogrammen der Maschine erlauben mit dem Ziel, die Pfade direkt "im Feld" zu perfektionieren. Diese Systeme ergeben jedoch Organisations- und Personalprobleme im Sinne, dass in diesem Fall der CAM-Techniker auf einen Teil seiner Koordinationsrolle verzichten muss, die in mittleren/größeren Betrieben auch die Wahrung der allgemeinen Führungslinien gewährleistet, die das Unternehmen selbst entwickelte, und zwar gerade durch die Zentralisierung der Arbeitsbefehle, denen allgemein die CAM-Techniker vorstehen.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die obigen Probleme der Fronttechnik zu lösen und eine Vorgehensweise und Gerät zu liefern, die die Kosten für Verwirklichung der Bearbeitungspfade für Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle reduzieren.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Optimierung der Ausnutzung der Leistungsfähigkeit des Personals, das mit dieser Verwirklichung beauftragt ist, mit Vergrößerung auf der einen Seite der Verantwortlichkeit und damit der Motivierung der Werkstattarbeiter in dieser Vorbereitungsphase und auf der anderen Seite mit Beibehaltung der Funktion der allgemeinen Orientierung bei der Vorbereitung der Arbeitsbefehle für die CAM-Techniker.
Die obigen und andere Ziele und Vorteile der Erfindung, die hiernach aus der Beschreibung hervorgehen, werden durch die Vorgehensweise und das Gerät erreicht, die in den Beanspruchungen 1 und 7 beschrieben sind. Bevorzugte Realisierungsformen und nicht unwichtige Veränderungen der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand der davon abhängigen Beanspruchungen.
Die vorliegende Erfindung wird besser durch einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die als nicht einschränkende Beispiele mit Bezug auf die 1 der beiliegenden Zeichnungen herangezogen werden, die ein Diagramm mit schematischen Blöcken einer der bevorzugten Ausführungen des Systems darstellt, das vorliegende Erfindung betätigt.
Mit Bezug auf 1, umfasst die Verwirklichung des Systems für Anwendung der Erfindung – wie aus der Technik bekannt – eine Arbeitsstation 1, die normalerweise aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 3, einem Video 5 und einer Tastatur 7 besteht. Die Arbeitsstation 1 ist durch 9 Linien oder gleichwertige Mittel mit einer rechnergestützten, numerischen Kontrolleinheit 11 verbunden, die ebenfalls aus einer CPU mit Video und Tastatur bestehen kann, die mit der Werkzeugmaschine 13, zum Beispiel einer Fräsmaschine, verbunden ist. Das Gerät dieser Erfindung befindet sich zum Teil in der Arbeitsstation 1 für alle Aspekte hinsichtlich der Planung und der Definition der Arbeitsphasen durch einen CAM-Techniker, und zum Teil in der rechnergestützten numerischen Kontrolleinheit 11 für alle Aspekte hinsichtlich der Einstellung der Parameter der Arbeitsphasen und der Erzeugung und Ausführung von Werkzeugpfaden, die ihnen durch einen Werkstattarbeiter beigeordnet werden.
Dank der Vorgehensweise und dank dem Gerät dieser Erfindung wird es möglich, auf der einen Seite den Werkstattarbeiter mit dem Arbeitsteil für die Neueinstellung der vom CAM-Techniker erzeugten Parameter zu beauftragen, dem dies durch seine Kenntnisse und direkten praktischen Erfahrungen erleichtert wird und wodurch die langen Zwischenphasen der bisherigen Vorgehensweise erspart werden, und auf der anderen Seite den CAM-Techniker mit der allgemeinen Abfassung der Arbeitsbefehle zu beauftragen.
In der Erfindung ist eine Vorgehensweise mit einer Serie von Phasen vorgesehen, die in der Praxis durch ein zu diesem Zweck geeignetem Gerät ausgeführt werden: der Einfachheit halber wird nur das Gerät der vorliegenden Erfindung beschrieben, da die von ihm ausgeführten Vorgehensphasen aus seiner Zusammensetzung hervorgehen.
Das Gerät für die Erzeugung von Bearbeitungspfaden für Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle der Erfindung umfasst vor allem – in bekannter Weise – die Mittel für die Ablesung der mathematischen Beschreibung des zu bearbeitenden Teils. Diese Mittel bestehen zum Beispiel aus einer Datei, die unter Befolgung eines der Formate für die Beschreibung von mathematischen Oberflächen wie IGES (Initial Graphics Exchange Specification) oder VDA-FS (Verband der Automobilindustrie Flaechen Schnittstelle) abgefasst wurde.
Das Gerät umfasst weiterhin Mittel für die Berechnung des internen mathematischen Modells des Gegenstandes auf Grund der aus der mathematischen Beschreibung abgelesenen Daten. Diese Mittel umschliessen Algorithmen des allgemeinen und bekannten Typs, die in der Lage sind, mathematische Flächen mit geeigneten Darstellungen näher zu umschreiben. Diese Phase könnte auch nicht existieren oder sich je nach System stark unterscheiden.
Es sind weiterhin Mittel für die Vorbereitung des Arbeitsbereich des ausgehend von dem mathematischen Modell zu bearbeitenden Teils vorhanden, die allgemein bekannte Algorithmen für die Schnittstellenverwaltung dem Bediener gegenüber enthalten, die in der Lage sind, die Definierung der Bereiche selbst durch die Punktvorrichtungen (wie Maus oder Graphiktafeln) oder Eingabe der Parameter mit den betreffenden Werten für ihre Beschreibung durch die Tastatur zu verwalten.
Es sind daher Mittel für die Festlegung der Bearbeitungsparamenter auf Grund des zu bearbeitenden Teiles und dem bestimmten Arbeitsbereich vorgesehen, die spezifische Algorithmen für die Speicherung einer Vielzahl von Parametern und ihrer durch den Bediener für die betreffende Bearbeitung festgelegten Werte in einer Text-Datei enthalten. Ein Beispiel für die in dieser Phase erzeugten Vorgehensweise, die aus einer Vielzahl von Befehlen und Parametern mit den betreffenden Werten besteht, ist in der Tabelle I beschrieben.
Tabelle I
Diese Mittel für die Bestimmung der Arbeitsparameter übersetzen die Bearbeitungsdaten und die vom Bediener eingegebenen, technologischen Daten in eine Parametervielzahl mit relativem Wert: Einer der innovativen Aspekte dieses Vorganges ist, dass die Werte dieser Parameter durch den Endverbraucher verändert werden können, da sie in einer Parameter- und Wertedatei gespeichert sind, die auf dem Bildschirm in Form von veränderlichen Fenstern in der gewöhnlichen Art der Technik erscheinen. Zum Beispiel wird bei einer anderen möglichen Variante, die diese Veränderung erlaubt, die Parameter- und Wertedatei direkt auf dem Bildschirm in Form eines direkt vom Endverbraucher veränderlichen Programms angezeigt.
Das Gerät der Erfindung umfasst weiterhin Mittel für die Erzeugung von Bearbeitungspfaden auf Grund des vorbereiteten Arbeitsbereichs und Bearbeitungsparameter, die bei einer praktischen Verwirklichung Algorithmen umfassen, die in der Lage sind, eine Datei mit einer Vielzahl von Parametern und ihren betreffenden Werten in einer ordentlichen Sequenz abzufassen, um der numerischen Kontrolle die Auswertung und die darausfolgende Bewegung des Werkzeugs zu ermöglichen. Die Datei wird in einem allgemein von numerischen Kontrollen (zum Beispiel ISO 6983) gekannten Format abgefasst und das Beispiel des erzeugten Werkzeugpfades ist in Tabelle II beschrieben.
Tabelle II
Zum Schluss umfasst das Gerät Mittel für die Benutzung der erzeugten Bearbeitungspfade durch den Endverbraucher für Steuerung der Werkzeugmaschine für die Verwirklichung des Teiles in einer auf diesem Gebiet gewöhnlichen Methode. Die Mittel für Benutzung der Bearbeitungsparameter erlauben in innovativer Weise die schrittweise Benutzung durch den Endverbraucher, der befähigt ist, die Parameterwerte bei jedem Bearbeitungsschritt auf Grund der praktischen Ergebnisse, die er erzielen will, zu verändern.
Die Flexibilität des Gerätes der vorliegenden Erfindung liegt in der Tatsache, dass alle obigen Ablesmittel der mathematischen Beschreibung, Modellberechnung, Vorbereitung des Arbeitsbereiches, Bestimmung der Bearbeitungsparameter und Pfaderzeugung ihre Kontrolldaten in eine Vielzahl von Parametern mit den betreffenden Werten übersetzen und ausdrücken, die vom Endverbraucher verändert werden können.
Das Gerät der Erfindung erlaubt die Aufteilung der Aufgaben im CAM-Bereich in zwei unterschiedliche Phasen: in der ersten bestimmt der CAM-Techniker mit seinen spezifischen Planungskenntnissen und unter Befolgung der Weisungen des Unternehmens die Strategie und alle Parameter für die Erzeugung des Werkzeugpfades; in der zweiten Phase, an Bord der Maschine, erhält der Werkstattbediener alle Definitionen der ersten Phase und beginnt den Erzeugungsvorgang der Pfade mit dem darausfolgenden Betrieb auf der Maschine mit numerischer Kontrolle, mit der Möglichkeit, eventuell notwendige Veränderung der obigen Parameter ausführen zu können, um besser den momentanen Bearbeitungsanforderungen zu entsprechen, zum Beispiel, durch Kontrolle der Definitionen, Hinzufügung oder Entfernung einiger Phasen usw.

Claims

Vorgehensweise für die Erzeugung von Arbeitsbefehlsequenzen für Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle, wobei dieser Vorgang folgende Phasen einschließt: – Ablesung einer mathematischen Beschreibung eines zu bearbeitenden Teils; – Vorbereitung eines Arbeitsbereichs für dieses Teil auf Grund eines vorgegebenen, mathematischen Modells; – Festlegung der Bearbeitungsparameter auf Grund des zu bearbeitenden Teils und des vorbereiteten Arbeitsbereichs; – Erzeugung von Bearbeitungspfaden auf Grund des besagten, vorbereiteten Arbeitsbereiches und der besagten Bearbeitungsparameter, die vom Techniker erschaffen oder durch den Endverbraucher verändere wurden und – Benutzung der Werkzeugmaschinenkontrolle für Steuerung der Werkzeugmaschine laut den Bearbeitungspfaden, die vom Techniker geschaffen oder vom Endverbraucher verändert wurden, und durch die Tatsache charakterisiert ist, dass die besagte Festlegungsphase folgende Phasen einschließt: – Eingabe der Bearbeitungsdaten und technologischen Daten für das anzufertigende Teil durch einen Bediener; – Übersetzung dieser Bearbeitungsdaten und technologischen Daten in eine Vielzahl von technalogischen Parametern mit betreffenden Werten, wobei diese Parameter alles technologische Bearbeitungsparameter des CN sind, diesen Parameter Werte beigeordnet sind, da sie in einer Datei gespeichert sind, und die besagten Werte der besagten Parameter durch den Endverbraucher verändert werden können; und weiterhin dadurch charakterisiert ist, dass sie nach der besagten Festlegungsphase eine weitere eventuelle Veränderungsphase – je nach Anforderungen der Bearbeitung und mit Ausführung durch den Endverbraucher – der besagten Parameterdatei mit allen für die mit CN-Standard ausgeführten Bearbeitungsprogramme beigeordneten Werten enthält, die schrittweise für jede Bearbeitungsstufe von der Werkzeugmaschine ausgeführt wird.
Vorgehensweise gemäß der Beanspruchung 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass. sie nach der Ablesephase die Berechnungsphase eines mathematischen Modells des besagten Gegenstandes auf Grund der Ablesedaten der mathematischen Beschreibung umfasst, wobei die besagte Vorbereitungsphase zur Arbeitsbereichvorbereitungsphase für das Teil aus dem berechneten mathematischen Modell wird.
Vorgehensweise gemäß der Beanspruchung 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Datei der Parameter und Werte auf dem Bildschirm in Form eines veränderlichen Fensters erscheint.
Vorgehensweise gemäß der Beanspruchung 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Parameter und Werte auf dem Bildschirm in Form eines Programmes erscheinen, das verändert werden kann.
Vorgehensweise gemäß der Beanspruchung 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass alle besagten Ablesphasen der mathematischen Beschreibung, die eventuelle Berechnung eines Modells, die Vorbereitung des Arbeitsbereichs, die Festlegung der Bearbeitungsparameter und die Erzeugung der Pfade in eine Vielzahl von Parametern mit betreffenden Werten übersetzt bzw. ausgedrückt werden können, die vom Endverbraucher verändert werden können.
Vorgehensweise gemäß einer beliebigen der vorhergehenden Beanspruchungen, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass der Endverbraucher ein mit der Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle beauftragter Werkstattarbeiter ist und dass der Bediener ein CAM-Techniker ist.
Gerät (1, 11) für die Erzeugung einer Arbeitsbefehlsequenz für Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle (13), das folgendes einschließt: – Mittel (1) für die Ablesung der mathematischen Beschreibung eines zu bearbeitenden Teils; – zusätzliche Mittel für die Berechnung eines mathematischen Modells des besagten Teils auf Grund der Ablesung der mathematischen Beschreibung durch die besagten Mittel (1); – Mittel (1) für die Vorbereitung eines Arbeitsbereichs für das besagte Teil aus dem vorgegebenen, mathematischen Modell; – Mittel (1) für die Festlegung der Bearbeitungsparameter auf Grund des zu bearbeitenden Teils und des vorbereiteten Arbeitsbereiches; – Mittel (11) für die Erzeugung von Bearbeitungspfaden auf Grund des besagten, vorbereiteten Arbeitsbereich und der besagten Bearbeitungsparameter, die vom Techniker erzeugt oder vom Endverbraucher verändert wurden, und – eine Werkzeugmaschinenkontrolle (11) für Steuerung der Werkzeugmaschine (13) zufolge der vom Techniker erzeugten oder durch den Endverbraucher veränderten Bearbeitungspfaden; gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagten Definitionsmittel (1) noch folgendes enthalten: – Mittel (1) für die Eingabe der Bearbeitungsdaten und technologischen Daten für das zu bearbeitende Teil durch den Bediener; – Mittel (1) für die Übersetzung der Bearbeitungsdaten und technologischen Daten in eine Vielzahl von technologischen Parametern mit den betreffenden Werten, wobei alles technologische CN-Bearbeitungsparameter sind und diese Parameter mit beigeordneten Werten in einer Datei gespeichert sind und die besagten Werte der besagten Parameter durch den Endverbraucher verändert werden können; und gekennzeichnet durch die Tatsache, dass noch weiterhin Mittel (11) für die eventuelle Veränderung dieser Dateien mit Parametern und beigeordneten Werten für alle standardmäßigen CN Bearbeitungsprogramme, je nach Anforderungen der Bearbeitung und durch Ausführung durch den Endverbraucher, eingeschlossen sind, wobei diese Veränderungsmittel (11) stufenweise für jedes Bearbeitungsstadion der besagten Werkzeugmaschine aktiviert werden können.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagte Datei mit Parametern und Werten auf einem Bildschirm in Form eines veränderlichen Fensters erscheint.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagte Datei mit Parametern und Werten auf einem Bildschirm in Form eines veränderlichen Programms erscheint.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagten Mittel (1) für die Ablesung der mathematischen Beschreibung eines zu bearbeitenden Teils eine Datei enthalten, die in einem Format für die Beschreibung von mathematischen Flächen wie IGES oder VDA abgefasst ist.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass besagte Mittel (1) für die Berechnung des mathematischen Modells des betreffenden Teils allgemeine Algorithmen enthalten, die in der Lage sind, mathematische Flächen ungefähr mit gleichwertigen geometrischen Darstellungen anzugeben.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagten Mittel (1) für die Vorbereitung des Arbeitsbereichs für das besagte Teil des berechneten mathematischen Modells allgemeine Algorithmen für die Verwaltung der Schnittstelle gegenüber dem Bediener enthalten, die in der Lage sind, die Definition der Bereiche selbst durch Punktvorrichtungen oder Eingabe der Parameter und der betreffenden Werte, die sie beschreiben, durch die Tastatur zu ermöglichen.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagten Mittel (1) für die Festlegung der Bearbeitungsparameter auf Grund des zu bearbeitenden Teils spezifische Algorithmen einschliessen, die eine Vielzahl von Parametern und ihre betreffende Werte, die vom Bediener für die betreffende Bearbeitung bestimmt wurden, in einer Textdatei speichern.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die besagten Mittel (11) für die Erzeugung von Bearbeitungspfaden Algorithmen einschliessen, die in der Lage sind, eine Datei mit einer Vielzahl von Parametern und ihren betreffenden Werten in einer geordneten Sequenz abzufassen, um einer numerischen Kontrolle (11) ihre Verwertung und die daraus folgende Bewegung des Werkzeugs zu ermöglichen, da diese Datei in einem der normalerweise von der numerischen Kontrolle (11) ausgewerteten Format abgefasst ist
Gerät (1, 11) laut Beanspruchung 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass alle besagten Mittel (1, 11) für die Ablesung der mathematischen Beschreibung, eventuelle Berechnung eines Modells, Vorbereitung eines Arbeitsbereichs, Festlegung der Bearbeitungsparameter und Pfaderzeugung die eigenen Kontrolldaten mit einer Vielzahl von Parametern mit den betreffenden Werten übersetzen bzw. ausdrücken, die vom Endverbraucher verändert werden können.
Gerät (1, 11) laut Beanspruchungen 7 bis 15, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass der Endverbraucher ein Werkstattarbeiter ist, der mit der Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen mit numerischer Kontrolle betraut ist und dass der Arbeiter ein CAM-Techniker ist.