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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung
zum Steuern einer Werkzeugmaschine mit einer Funktion zur Durchführung einer
zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung an einem Werkstück
durch Wiederholen einer zyklischen Hochgeschwindigkeitsbewegung.
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2. Beschreibung des dazu gehörigen
Fachgebiets
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Bei
einer computerunterstützten numerischen Steuervorrichtung
(CNC) wird eine zyklische Bewegung zur zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
in Hochgeschwindigkeitszyklusdaten umgewandelt und vorab in einer
Speichervorrichtung der numerischen Steuervorrichtung gespeichert.
Die Hochgeschwindigkeitszyklusdaten werden durch einen CNC-Befehl
aufgerufen, die Impulsgröße wird aus den Hochgeschwindigkeitszyklusdaten
gelesen, und die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung wird
durchgeführt. Beim Schleifen des inneren eines vertikal
befestigten Zylinders wird beispielsweise ein Schleifstein mit hoher
Geschwindigkeit an der Innenwand des Zylinders durch eine zyklische
Hochgeschwindigkeitsbewegung vertikal bewegt.
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Nachstehend
ist ein spezifisches Befehlsverfahren für die zyklische
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung beschrieben. Bei der zyklischen
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung werden zuerst Impulse, die eine
Bewegungsgröße pro Einheitsverarbeitungszeit zur
numerischen Steuerung festlegen, für jede Achse gesammelt,
so dass Einheitszyklusdaten erzeugt werden, und es werden Einzyklus-Daten
erzeugt, indem mehrere Sätze von Einheitszyklusdaten kombiniert
werden.
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Entsprechend
wird eine Anzahl von Zyklusdaten für verschiedene Bewegungen
erzeugt, und es werden Kopfdaten wie unter Anderem die Ausführungsreihenfolge
und der Anzahl der wiederholten Ausführungen, für
sämtliche erzeugten Zyklusdaten erzeugt.
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Eine
Kombination der Kopfdaten und der einzelnen Zyklusdaten ergibt die
Hochgeschwindigkeitszyklusdaten. Bei der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbewegung
werden die Hochgeschwindigkeitszyklusdaten gelesen, und die Bewegung
einer jeden Achse wird ausgeführt. Eine Technik zur Bearbeitung eines
Werkstücks auf der Basis der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
ist in
JP 2002-283205A offenbart.
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Die
Datenerzeugung wird anhand eines Beispiels der Zyklusdaten (siehe 1)
zur Ausführung der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
mit einer Fünfachsenmaschine beschrieben. Die Daten für
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung bestehen aus den Zyklusdaten,
die erzeugt werden durch Kombinieren einer Anzahl von Sätzen
von Einheitszyklusdaten (kollektive Daten auf der Basis von Bewegungsimpulsgrößen
für die einzelnen Achsen pro Einheitsverarbeitungszeit)
und einer Kopfdatei zum Befehlen der Anzahl wiederholter Ausführungen und
der Ausführungsreihenfolge. Die Einheitszyklusdaten werden
erzeugt durch Beladen eines Speicherbereichs mit computerverarbeiteten
Bewegungsimpulsen (Dateneinheit der Bewegungsgröße,
die an ein Antriebssystem übermittelt werden soll, und
zwar auf der Basis eines Ausgangs einer Bewegungsgröße,
die einer Impulsgröße entspricht).
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Das
in 1 gezeigte Beispiel der Zyklusdaten besteht aus
der Kopfdatei und den ersten bis n-ten Einheitszyklusdaten. Auf
der Basis der ersten Einheitszyklusdaten werden 200, 0, 100, 0 und
0 Impulse für die erste, zweite, dritte, vierte bzw. fünfte Achse
der Fünfachsenmaschine befohlen.
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Die 2,
ein Schaubild, zeigt das Verhältnis zwischen den Einheitszyklusdaten
und den Zyklusdaten für einen Zyklus, erzeugt durch Sammeln einer
Anzahl von Einheitszyklusdaten auf der Basis der Position (von jeder
Steuerachse der Maschine) und der Zeit. Die in der 1 gezeigten
Einzyklusdaten und die Einheitszyklusdaten haben die in der 2 gezeigte
Beziehung.
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Zur
Durchführung einer komplizierten Bewegung, die eine periodische
Bewegung für eine zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
und eine Bewegung auf der Basis eines herkömmlichen numerischen
Steuer(NC)-Programms durch einfache Verwendung einer existierenden
Funktion der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung kombiniert,
sollten Daten, die durch Bewegungsimpulsgrößen
für die einzelnen Achsen spezifiziert werden, zuvor als
Daten für die synthetische Bewegung erzeugt werden (siehe 1).
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Wird
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung gemäß einem
Befehl zur regelmäßigen Wiederholung einer Bewegung
durchgeführt, wie sie in der 3b gezeigt
ist, kann dies durch wiederholte Ausführung der gleichen
Zyklusdaten erfolgen. Bei einem Befehl zur Ausführung einer
Bewegung ohne Regelmäßigkeit, wie sie in der 3a gezeigt
ist, muss man dagegen Zyklusdaten für sämtliche
Bewegungen vom Start bis zum Ende der Bearbeitung erzeugen. Die
Datenerzeugung für die Bewegung ohne Regelmäßigkeit
erfordert eine sehr sorgfältige Bewegung und viel Aufwand.
Das Volumen der erzeugten Daten wird zudem zwangsläufig
erhöht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine numerische Steuervorrichtung mit
einer Funktion zur Überlagerung von den bei der zyklischen
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung verwendeten Bewegungsimpulsen und
einem NC-Programmbefehl bereit, so dass ein Befehl für
die regelmäßige Wiederholung einer Bewegung und
der NC-Programmbefehl einander überlagert werden können.
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Eine
erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung
steuert die Motoren einer Werkzeugmaschine gemäß einem
NC-Bearbeitungsprogramm, und sie hat die Funktion zur Durchführung
einer zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung an einem Werkstück
durch Wiederholen einer zyklischen Bewegung. Die numerische Steuervorrichtung
umfasst: erste Speichereinrichtungen, die so angeordnet sind, dass
sie Daten der Bewegungsimpulse für einen Zyklus der zyklischen
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung speichern; zweite Speichereinrichtungen,
die so angeordnet sind, dass sie das NC-Bearbeitungsprogramm speichern;
und erste Konvertierungseinrichtungen, die so angeordnet sind, dass
sie das in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherte NC-Bearbeitungsprogramm
analysieren und Bewegungsimpulse pro Einheitsverarbeitungszeit gewinnen,
durch Konvertieren des analysierten NC-Bearbeitungsprogramms, und
es ist dadurch gekennzeichnet, dass Zusammensetzungseinrichtungen
bereitgestellt werden, die so angeordnet sind, dass sie zusammengesetzte
Bewegungsimpulse gewinnen, und zwar durch gegenseitiges Überlagern
der in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Bewegungsimpulse
und der von der ersten Konvertierungseinrichtung erhaltenen Bewegungsimpulse;
und Steuereinrichtungen, die so angeordnet sind, dass sie die Motoren
auf der Basis der zusammengesetzten Bewegungsimpulse steuern, die
von den Zusammensetzungseinrichtungen erhalten werden.
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Die
numerische Steuervorrichtung kann zudem zweite Konvertierungseinrichtungen
umfassen, die so angeordnet sind, dass sie Bewegungsimpulse durch
Konvertieren der manuellen Betriebsgrößen eines manuellen
Impulsgebers erhalten, und/oder dritte Konvertierungseinrichtungen,
die so angeordnet sind, dass sie durch Konvertieren von manuellen
Eingabewerten einer manuellen Beschickungsbetriebsvorrichtung Bewegungsimpulse
erhalten, wobei die Zusammensetzungseinrichtung die zusammengesetzten
Bewegungsimpulse durch gegenseitiges Überlagern der in
der ersten Speichereinrichtung gespeicherten Bewegungsimpulse und
der Bewegungsimpulse erhalten kann, die mindestens von einer der
ersten, zweiten und dritten Konvertierungseinrichtung erhalten werden.
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Die
numerische Steuervorrichtung kann zudem Zusammensetzungs-Befehlseinrichtungen
umfassen, die so angeordnet sind, dass sie einen Startbefehl zur Überlagerung
der Bewegungsimpulse durch die Zusammensetzungseinrichtung ausgeben.
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Die
Zusammensetzungs-Befehlseinrichtung kann den Startbefehl der Überlagerung
der Bewegungsimpulse ausgeben, wenn eine festgelegte Bedingung erfüllt
ist.
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Die
festgelegte Bedingung kann eine Eingabe eines Befehls durch das
NC-Bearbeitungsprogramm oder eine Eingabe eines externen Signals sein.
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Die
Zusammensetzungseinrichtung kann die Überlagerung der Bewegungsimpulse
nach dem Start der Überlagerung der Bewegungsimpulse wiederholt
durchführen.
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Die
Zusammensetzungseinrichtungen können die in der ersten
Speichereinrichtung gespeicherten Bewegungsimpulse und die durch
die erste Konvertierungseinrichtung erhaltenen Bewegungsimpulse
nach Durchführen einer Beschleunigungs- bzw. Abbrems-Bearbeitung, überlagern.
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Erfindungsgemäß wird
eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt, die die gewünschte zyklische
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung durchführen kann, und zwar
durch gegenseitiges Überlagern eines NC-Bearbeitungsprogramms
ohne Regelmäßigkeit und eines Befehls zur Wiederholung
einer Bewegung
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Beispiel für Zyklusdaten eines Zyklus in einer Fünfachsen-Maschine;
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2,
ein Schaubild, das die Beziehung zwischen Einheitszyklusdaten und
Einzyklus-Daten zeigt;
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3a und 3b,
Schaubilder, die üblicherweise einen Befehl für
eine Bewegung ohne Regelmäßigkeit bzw. einen Befehl
zur regelmäßigen Wiederholung einer Bewegung zeigen;
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4 ein
Schaubild, das zeigt, wie die Bewegung ohne Regelmäßigkeit
durch gegenseitiges Überlagen einer Bewegungsgröße
auf der Basis eines NC-Bearbeitungsprogramms und der regelmäßigen
wiederholten Bewegung realisiert wird;
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5,
ein Schaubild, das ein Beispiel zeigt, in dem die vorliegende Erfindung
auf eine Steuervorrichtung angewendet wird;
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6a und 6b Beispiele
für Hochgeschwindigkeitszyklusdaten für eine erfindungsgemäße
wiederholte Bewegung;
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7a und 7b einen
Fall zum Schleifen einer Oberfläche eines Werkstücks
mit abgestuften Abschnitten;
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8 ein
funktionelles Blockdiagramm, das die gegenseitige Überlagerung
der Zyklusdaten und eines NC-Bearbeitungsprogramms gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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9 ein
Schaubild, das zeigt, wie die Bewegungsimpulse einer Anzahl von
NC-Bearbeitungsprogrammen und eine zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung
gegenseitig überlagert werden;
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10a und 10b Ansichten,
die zeigen, wie die abgestuften Abschnitte durch Verwendung eines
Anzeigesensors erfasst werden;
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11 ein
funktionelles Blockdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Überlagerungssteuerungs-Verfahren
zeigt;
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12 ein
funktionelles Blockdiagramm, das die Überlagerung der Zyklusdaten
und eines NC-Bearbeitungsprogramms gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ein
funktionelles Blockschema, das eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen numerischen Steuervorrichtung
zeigt; und
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14 ein
Fließschema, das einen Algorithmus zur Durchführung
einer erfindungsgemäßen zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
zeigt.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Eine
erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung
verwirklicht eine Bewegung A durch Überlagern einer Bewegung
B, die das gleiche Segment wiederholt, und einer Bewegung C gemäß einem
NC-Bearbeitungsprogramm, wie es in der 4 gezeigt
ist. Somit kann eine Bewegung ohne Regelmäßigkeit
verwirklicht werden, indem eine Bewegung auf der Basis des NC-Bearbeitungsprogramms
und die regelmäßige wiederholte Bewegung überlagert werden.
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Die 5 und 6a und 6b sind Schaubilder,
welche zeigen, wie eine Bewegung einer zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und
eine Bewegung gemäß dem NC-Bearbeitungsprogramm überlagert
werden. Wie in dem unteren Teil von 5 gezeigt,
wird vorausgesetzt, dass eine Bewegung C' gemäß dem
NC-Bearbeitungsprogramm durch die Blöcke #1, #2 und #3
angegeben wird. Wie im Mittelteil von 5 gezeigt,
wird darüber hinaus vorausgesetzt, dass eine wiederholte
Bewegung B' auf der Basis der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
in Intervallen durchgeführt wird, die den Blöcken
#1, bis #3 der Bewegung C' entsprechen. Daraufhin wird wie es im
oberen Teil von 5 gezeigt ist, eine überlagerte
Bewegung A' durchgeführt, indem die wiederholte Bewegung
B' auf der Basis der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und
die willkürliche Bewegung C' auf der Basis des NC-Bearbeitungsprogramms überlagert
werden.
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Die 6a und 6b zeigen
Beispiele von Hochgeschwindigkeitszyklusdaten für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
für die in 5 gezeigte überlagerte
Bewegung und ein NC-Bearbeitungsprogramm für die willkürliche
Bewegung. Die 6a zeigt ein Beispiel für
die Hochgeschwindigkeitszyklusdaten für die wiederholte
Bewegung, die für Makrovariablen registriert wurde. Dieses
Datenbeispiel hat die gleiche Signifikanz, wie dasjenige der ersten
Einheitszyklusdaten, die in der 1 veranschaulicht
sind. Zudem zeigt die 6b ein Beispiel für
das NC-Bearbeitungsprogramm, das aus den Blöcken 1 bis
3 besteht. Die einzelnen Blöcke werden nachstehend beschrieben.
- Block #1: Inkrementbefehl, linearer Interpolationsbefehl, 10,0
mm X-Achse, Schnitt bei 100 mm/min,
- Block #2 (Inkrementbefehl, linearer Interpolationsbefehl), 10,0
mm X-Achse, Schnitt bei 50 mm/min;
- Block #3 (Inkrementbefehl, linearer Interpolationsbefehl), 10,0
mm X-Achse, Schnitt bei 30 mm/min;
- (Bemerkung)
Da die Inkrement- und linearen Interpolationsbefehle Modalbefehle
sind, bestehen sie während der beiden Blöcke #2
und #3.
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Die 7a und 7b zeigen
einen Fall, bei dem eine Oberfläche eines Werkstücks
mit abgestuften Abschnitten durch ein Überlagerungssteuerungsverfahren
der vorliegenden Erfindung geschliffen wird. Abgestufte konvexe
Abschnitte sind in unregelmäßigen Intervallen
auf der Werkstückoberfläche ausgebildet. Wie in
der 7a gezeigt, wird ein Werkzeug einer Verarbeitungsmaschine
entlang der Werkstückoberfläche bewegt, damit
es mit einer hohen Geschwindigkeit geschliffen wird. Wie in der 7b gezeigt,
wird die Verarbeitungs-Werkzeugmaschine treibend gesteuert, damit
die Werkstück-Oberfläche geschliffen wird.
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Die
Art und Weise, wie die Werkstück-Oberfläche bearbeitet
wird, wird anhand der vergrößerten Ansicht unten
an der 7b beschrieben. Diese Werkstück-Oberfläche
hat abgestufte Abschnitte. Die Abstände zwischen den abgestuften
Abschnitten können variieren, oder die abgestuften Abschnitte können
unterschiedlich hoch sein. Beim Schleifen der Werkstück-Oberfläche
mit diesen abgestuften Abschnitten werden die Schritte [1] bis [4]
folgendermaßen ausgeführt.
- [1]
Eine zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung wird ohne Ausübung
der Überlagerung durchgeführt.
- [2] Die zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung wird durchgeführt,
indem die Bewegung gemäß den NC-Programmbefehlen
für diese Schrittform überlagert wird.
- [3] Die Überlagerung der Bewegung gemäß dem NC-Programmbefehl
wird gelöscht.
- [4] Die zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung wird durchgeführt,
ohne, dass man die Überlagerung ausführt.
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Beim
Schleifen der Werkstück-Oberfläche mit den abgestuften
Abschnitten nur durch die zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung
muss man vorher die Positionen und die Formen der abgestuften Abschnitte
als zyklische Bearbeitungsdaten zu einer Speichervorrichtung der
numerischen Steuervorrichtung vor dem Start der Bewegung eingeben.
Erfindungsgemäß kann die zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung
leicht verwirklicht werden, indem ein NC-Bearbeitungsprogramm gemäß den
Formen der abgestuften Abschnitte und Überlagerung der durch
das NC-Bearbeitungsprogramm befohlenen Bewegungsgrößen
aufgerufen werden.
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Die
vorstehend genannte und anhand der 1 bis 6b beschriebene Überlagerungssteuerung
wird nun anhand der 8 erläutert, die eine erste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Zyklusdaten (Bewegungsimpulse), die in einer Einrichtung 1 zum
Speichern der Daten für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
gespeichert sind, werden von der Einrichtung 2 zum Aufrufen
der Hochgeschwindigkeitszyklusdaten aufgerufen. Die Bewegungsimpulse
als die Zyklusdaten sind als Makrovariablen registriert, wie es
beispielsweise in der 6a gezeigt ist. Aus dem Beispiel
von 6a geht hervor, dass einzelne Achsen als Daten
für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eingestellt
sind. Die von der Einrichtung 2 zum Aufrufen der Daten
für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung aufgerufenen
Bewegungsimpulse werden an die Impulszusammensetzungsvorrichtung 5 ausgegeben.
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Das
in der NC-Programmspeichervorrichtung 3 gespeicherte NC-Maschinenprogramm
wird dagegen von der Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren
des NC-Programmbefehls aufgerufen. Der NC-Programmbefehl wird in
der Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des NC-Programmbefehls
konvertiert. Die durch Konvertieren des NC-Programmbefehls erhaltenen
Bewegungsimpulse werden auch an die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 ausgegeben.
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Die
Impulszusammensetzungseinrichtung 5 addiert den Eingang
der Bewegungsimpulse von der Einrichtung 2 zum Aufrufen
der Hochgeschwindigkeitszyklusdaten zu dem Eingang der Bewegungsimpulse,
die aus der Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren
des NC-Programmbefehls eingegeben werden, wodurch synthetische Bewegungsimpulse berechnet
werden. Die durch die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 erhaltenen
Bewegungsimpulse werden an Achsensteuereinrichtung 6 ausgegeben,
und die Motoren 7 werden auf der Basis der Bewegungsimpulse
gesteuert. Die Achsensteuereinrichtung 6 ist mit den Motoren 7 durch
Verstärker (nicht gezeigt) verbunden.
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Die
Bewegungsimpulse als Zyklusdaten und die durch Konvertieren des
NC-Bearbeitungsprogramms erhaltenen Bewegungsimpulse können
in einem willkürlichen Timing überlagert werden.
In dem Beispiel für das NC-Bearbeitungsprogramm, das aus Inkrementbefehlen
besteht, wie es in der 6b gezeigt ist, werden Bewegungsimpulse
für jede Einheitsbearbeitungszeit erhalten, indem jeder
Block analysiert wird. Die Bewegungsimpulse aus den Zyklusdaten
und die aus dem NC-Bearbeitungsprogramm erhaltenen Bewegungsimpulse,
werden durch die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 berechnet.
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Alternativ
kann das Timing zum Synthetisieren der Bewegungsimpulse als Zyklusdaten
und der durch Konvertieren des NC-Bearbeitungsprogramms erhaltenen
Bewegungsimpulse gemäß dem NC-Bearbeitungsprogramms
spezifiziert werden, das durch die Einrichtung 4 zum Aufrufen
bzw. Analysieren den NC-Programmbefehls analysiert wird. Dieses
Timing kann auf der Basis der Kontrollachsenpositionen spezifiziert
werden. Die Koordinateninformation für die aktuelle Position,
die in einem aktuellen Positionsregister (nicht gezeigt) gespeichert
ist, das gewöhnlich in der numerischen Steuervorrichtung
enthalten ist, kann für die Positionen der Steuerachsen verwendet
werden.
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Die
Zusammensetzungsbefehls-Einrichtung 10 gemäß der
in der 8 gezeigten ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung befiehlt der Einrichtung 2 zum Aufrufen
der Hochgeschwindigkeitszyklusdaten den Beginn und die Beendigung
der Ausgabe der Bewegungsimpulse zur Impulszusammensetzungseinrichtung 5 auf
der Basis des NC-Programmbefehls.
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Zudem
wird ein Erfassungssignal aus der Weggrößenerfassungseinrichtung
(beispielsweise einem Weggrößensensor 81 von 10b) in die Zusammensetzungsbefehlseinrichtung 10 von 8 eingegeben.
Auf der Basis des Ergebnisses der Erfassung durch den Weggrößensensor 81 können
die Befehle von der Zusammensetzungsbefehlseinrichtung 10 zu
der Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des NC-Programmbefehls
und der Einrichtung 2 zum Aufrufen der Hochgeschwindigkeitszyklusdaten
gegeben werden.
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Die
Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des NC-Programmbefehls
führt den Beginn und die Beendigung des Ausgangs der Bewegungsimpulse
durch, die durch Konvertieren des NC-Bearbeitungsprogramms erhalten
werden. Die Zusammensetzungsbefehlseinrichtung 10 erteilt
Befehle für den Beginn und die Beendigung des Bewegungsimpulsausgangs
in Reaktion auf ein externes Signal. Das verwendete externe Signal
kann zum Beispiel ein Erfassungssignal aus der Erfassungseinrichtung sein,
wie dem Weggrößensensor 81, der die abgestuften
Abschnitte auf der Werkstück-Oberfläche erfassen
kann, wie in der 10b gezeigt. Es können verschiedene
beliebige Einrichtungen, wie eine optische oder eine andere Nicht-Kontakt-Erfassungseinrichtung,
Berührungssensor usw. als externer Sensor verwendet werden.
Da die Technik zur Erfassung der Form der Werkstück-Oberfläche
durch Verwendung des Weggrößensensors im Stand
der Technik bekannt ist, wird deren Beschreibung hier weggelassen.
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Wie
in der 9 gezeigt, können darüber hinaus
Bewegungsimpulse einer Anzahl von NC-Bearbeitungsprogrammen und
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbewegung übereinandergelagert
werden. Die anhand der 8 beschriebene NC-Programmspeichereinrichtung 3 wird
zuvor mit einer Anzahl von NC-Bearbeitungsprogrammen #1, #2 und #3
beladen. Dann werden die Bewegungsimpulse in der Einrichtung 4 zum
Aufrufen bzw. Analysieren von NC-Programmbefehlen berechnet und
an die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 ausgegeben.
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Die
Impulszusammensetzungseinrichtung 5 kann so konfiguriert
werden, dass die Bewegungsimpulse der Anzahl der NC-Bearbeitungsprogramme und
die Bewegungsimpulse der wiederholten Zyklen der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbewegung gleichzeitig
oder nacheinander bei einem willkürlichen Timing überlagert
werden.
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Wie
in der 11 gezeigt werden darüber
hinaus Bewegungsimpulse als Hochgeschwindigkeitszyklusdaten und
Bewegungsimpulse, erhalten durch Analyse, Interpolation und Verteilung
der NC-Bearbeitungsprogramme einer Beschleunigungs- bzw. Abbrems-Verarbeitung
unterworfen, und dann durch die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 überlagert.
Die Bewegungsimpulse, erhalten in der Impulszusammensetzungseinrichtung 5,
werden in die Achsensteuereinrichtung 6 eingegeben, woraufhin
die Servosteuerung für Position, Geschwindigkeit und Strom
ausgeführt wird, und der Motor wird durch den Verstärker
(nicht gezeigt) treibend gesteuert.
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Eine
zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun anhand der 12 beschrieben. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der in der 8 gezeigten
ersten Ausführungsform insofern, als sie zudem mit einer
manuellen Impulsgebereinrichtung (zweite Konvertierungseinrichtung) 8 und
einer manuellen Beschickungsbetriebseinrichtung (dritte Konvertierungseinrichtung) 9 versehen
ist. Die Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des
NC-Programmbefehls ist die erste Konvertierungseinrichtung.
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Die
Zusammensetzungsbefehlseinrichtung 10 wählt die
Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des NC-Programmbefehls
als erste Konvertierungseinrichtung, zweite Konvertierungseinrichtung, 8 und/oder
dritte Konvertierungseinrichtung 9, und bewirkt, dass die
ausgewählte Einrichtung Bewegungsimpulse an die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 ausgibt.
Die auszuwählende Konvertierungseinrichtung kann entweder
in der Zusammensetzungsbefehlseinrichtung 10 voreingestellt
werden oder durch manuelle Eingabeeinrichtungen (LCD/MDI-Einheit 70)
eingestellt werden, wie es in der 13 gezeigt
ist.
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Wie
in Zusammenhang mit der in 8 gezeigten
Ausführungsform beschrieben, wird das Timing für
den Beginn oder die Beendigung der Zusammensetzung der Bewegungsimpulse
auf der Basis des NC-Bearbeitungsprogramms oder des externen Signals
befohlen. Ein manueller Impulsgeber 71, der in 13 gezeigt
ist, wird als manuelle Impulsgebereinrichtung verwendet, die die
zweite Konvertierungseinrichtung 8 ausmacht. Zudem wird
eine in der 13 gezeigte manuelle Beschickungsbetriebsvorrichtung
in der LCD/MDI-Einheit 70 als manuelle Beschickungseinrichtung
verwendet, die die dritte Konvertierungseinrichtung 9 ausmacht.
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Die
Kombination der zweiten Konvertierungseinrichtung (manuelle Impulsgebereinrichtung) und
der dritten Konvertierungseinrichtung (manuelle Beschickungseinrichtung)
ermöglicht die Feineinstellung für die Bearbeitung
während einer Bearbeitungsbewegung, wodurch verschiedene
während der Bearbeitungsbewegung verursachte Situationen
flexibel behandelt werden.
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Eine
Polierposition sollte beispielsweise während der Polierarbeit
mit dem NC-Bearbeitungsprogramm, das mit der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung überlagert
ist, um einige mm nach oben verschoben werden. Das NC-Bearbeitungsprogramm
kann zwar nicht während der Bewegung geändert
werden, jedoch kann die Zielbearbeitung in diesem Fall erzielt werden,
indem eine Bewegung zum Verschieben der Werkzeugposition zu einer
gewünschten Position durch die zweite oder dritte Konvertierungsposition überlagert
wird.
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Die 13 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung 100. Die
numerische Steuervorrichtung 100 ist ein Beispiel für
eine Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine mit 5 Achsen steuert,
einschließlich X-, Y-, Z-, B- und C-Achsen. Ein Prozessor
(CPU) 11 der numerischen Steuervorrichtung 100 steuert
im Allgemeinen die Steuervorrichtung 100. Der Prozessor 11 liest
ein Systemprogramm aus einem ROM 12 durch einen Bus 21,
und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 100 gemäß diesem
Systemprogramm. Ein RAM 13 wird mit vorübergehenden
Berechnungsdaten, Anzeigedaten, und verschiedenen Daten beladen,
die von einem Operator durch die LCD/MDI-Einheit 70 eingegeben
werden. Ein SRAM 14 ist als nichtflüchtiger Speicher
konstruiert, dessen Daten durch eine Batterie (nicht gezeigt) gesichert werden,
so dass er einen Speicherzustand aufrecht hält, sogar nachdem
die numerische Steuervorrichtung 100 abgeschaltet wurde.
Im SRAM 14 können Bearbeitungsprogramme (NC-Bearbeitungsprogramme)
und durch eine Schnittstelle 15 gelesene Daten für
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und Bearbeitungsprogramme
gespeichert werden, die durch die LCD/MDI-Einheit 70 usw.
eingegeben werden.
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Zudem
wird der ROM 12 zuvor mit verschiedenen Systemprogrammen
zur Durchführung der Edit-Mode-Verarbeitung beladen, die
zur Erzeugung und zum Editieren der NC-Bearbeitungsprogramme und
zur Verarbeitung für eine automatische Bewegung benötigt
werden. In ROM 12 wird vorher auch ein erfindungsgemäßes
Steuerprogramm gespeichert, demgemäß die gewünschte
Bearbeitung durch Überlagerung der wiederholten Bewegung
einer Hochgeschwindigkeitszyklusfunktion und einer Bewegung auf
der Basis der NC-Bearbeitungsprogramme ausgeführt wird.
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Die
Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle für externe
Geräte, die an die numerische Steuervorrichtung 100 angeschlossen
werden können, und sie ist mit einer externen Vorrichtung
(nicht gezeigt), wie einem Festplattenlaufwerk, Flash-Memory, usw.
verbunden. Die Bearbeitungsprogramme (NC-Bearbeitungsprogramme),
Daten für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
usw. werden aus der externen Vorrichtung gelesen. Zudem können
in der externen Vorrichtung über die Schnittstelle Bearbeitungsprogramme,
die in der numerischen Steuervorrichtung 100 editiert werden,
Daten der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung usw. gespeichert werden.
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Eine
programmierbare Steuervorrichtung (PC) 16 steuert eine
Hilfsvorrichtung, beispielsweise einen Aktuator, wie eine Roboterhand
für den Werkzeugwechsel, der Werkzeugmaschine gemäß einem Abfolgeprogramm,
das in der numerischen Steuervorrichtung 100 gespeichert
ist
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Die
LCD/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung,
die eine Anzeige, Tastatur usw. aufweist. Eine Schnittstelle 18 empfängt
Befehle und Daten von der Tastatur der LCD/MDI-Einheit 70 und übermittelt
diese an den Prozessor 11. Eine Schnittstelle 19 ist
mit dem manuellen Impulsgeber 71 verbunden, und sie empfängt
Impulse vom Impulsgeber 71. Der manuelle Impulsgeber 71 ist
auf einem Steuerpult befestigt und wird zur genauen Positionierung
des Werkzeugs bei jeder Achsensteuerung durch manuelle Bewegung
auf der Basis der verteilten Impulse verwendet.
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Die
Achsensteuerkreise 30 bis 34 für die
fünf Achsen, d. h. X- bis C-Achsen, zur Bewegung des Werkzeugs
oder des Werkstücks empfangen Bewegungsbefehle für
die Achsen von Prozessor 11 und geben die Achsenbefehle
an Servoverstärker 40 bis 44. Positions-
bzw. Geschwindigkeitssensoren (nicht gezeigt) sind einzeln in den
Servomotoren für die Achsen eingebaut, und ihre Positions-
bzw. Geschwindigkeits-Feedback-Signale werden zu den Achsensteuerkreisen 30 bis 34 zurück
geleitet, wodurch die Position und die Geschwindigkeit Feedback-gesteuert
werden.
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Bei
Erhalt eines Spindeldrehbefehls gibt ein Spindelsteuerkreis 60 ein
Spindelgeschwindigkeitssignal an einen Spindelverstärker 61.
Bei Erhalt des Spindelgeschwindigkeitssignals dreht der Spindelverstärker 61 einen
Spindelmotor 62 mit der angegebenen Drehgeschwindigkeit.
Ein Geschwindigkeitssensor (nicht gezeigt) ist in den Spindelmotor 62 eingebaut.
Ein Geschwindigkeits-Feedbacksignal wird an den Spindelsteuerkreis 60 zurückgeführt,
wodurch die Geschwindigkeit feedbackgesteuert wird.
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Zudem
ist die numerische Steuervorrichtung 100 mit einer Schnittstelle
(nicht gezeigt) versehen, die ein Ausgangssignal von dem Weggrößensensor 81 empfängt,
der in 10b gezeigt ist.
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Die
numerische Steuervorrichtung 100, die das erfindungsgemäße Überlagerungssteuerungs-Verfahren
durchführt, wird nun von einem funktionellen Standpunkt
anhand der 8 erläutert. Die Einrichtung 1 zum
Speichern der Daten für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
ist eine Einrichtung zum Speichern der Zyklusdaten für
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. Die Einrichtung 2 zum
Aufrufen der Hochgeschwindigkeitszyklusdaten ist eine Einrichtung
zum Aufrufen der Bewegungsimpulse als die Zyklusdaten, die in der
Einrichtung 1 zum Speichern der Zyklusdaten gespeichert
sind. Die Einrichtung 3 zum Speichern des NC-Programms
ist eine Einrichtung zum Speichern der NC-Bearbeitungsprogramme.
Die Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des NC-Programmbefehls
ist eine Einrichtung zum Aufrufen der NC-Bearbeitungsprogramme,
die in der NC-Programmspeichereinrichtung 3 gespeichert
sind, zum Analysieren der NC-Programmbefehle und Konvertieren der
Befehle in Bewegungsimpulse. In der in 13 gezeigten
numerischen Steuervorrichtung 100 wird der SRAM 14 beispielsweise
als spezifische Einrichtung für die NC-Programmspeichereinrichtung 3 und
die Einrichtung 1 zum Speichern der Daten für
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung verwendet.
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Die
Bewegungsimpulse, die durch Analyse des NC-Bearbeitungsprogramms
erhalten wurden, erhalten durch Aufrufen der Zyklusdaten, werden durch
die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 überlagert.
Eine durch die Überlagerung erhaltene zusammengesetzte
Impulsbewegungsgröße wird an die Achsensteuereinrichtung 6 weitergeleitet,
woraufhin die Steuereinrichtung 6 die Motoren treibend steuert,
so dass die Achsen auf der Basis der zusammengesetzten Impulsbewegungsgröße
angetrieben werden.
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Bei
der in 13 gezeigten numerischen Steuervorrichtung 100 sind
beispielsweise die Einrichtung 2 zum Aufrufen der Hochgeschwindigkeitszyklusdaten,
die Einrichtung 4 zum Aufrufen bzw. Analysieren des NC-Programmbefehls,
und die Impulszusammensetzungseinrichtung 5 als Prozessor 11 konstruiert,
und Programme können vom Prozessor 11 ausgeführt
werden. Zudem wird die Achsensteuereinrichtung 6 durch
die Achsensteuerkreise 30 bis 34 und die Servoverstärker 40 bis 44 verwirklicht. Die
Motoren 7 entsprechen den Servomotoren 50 bis 54.
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Die 14 ist
ein Fließschema, das einen Algorithmus zur Durchführung
der zyklischen Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit der erfindungsgemäßen Überlagerungssteuerung
zeigt. Nachfolgend werden die Schritte des Verfahrens beschrieben.
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Die
Bewegungsimpulse werden aus den Zyklusdaten (Schritt ST1) erhalten,
und es wird bestimmt, ob eine Überlagerungsfunktion für
die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ermöglicht wird.
Ist dies nicht der Fall, wird die Bearbeitung beendet. Ist die Überlagerungsfunktion
ermöglicht (Schritt ST2), läuft das Verfahren
weiter bei Schritt ST3.
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Dann
wird bestimmt, ob der Bewegungsmodus ein Überlagerungsmodus
für die zyklische Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ist oder
nicht. Wenn nicht, wird die Bearbeitung beendet. Ist der Bewegungsmodus
der Überlagerungsmodus, läuft die Bearbeitung
weiter bei Schritt ST4. Daraufhin werden Bewegungsimpulse gemäß dem
NC-Bearbeitungsprogramm erhalten (Schritt ST4), die Bewegungsimpulse
gemäß dem NC-Bearbeitungsprogramm und die Bewegungsimpulse
für die zyklische Bewegung werden überlagert (Schritt
ST5), und die Bearbeitung wird beendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-283205
A [0005]