專利名稱：數(shù)字控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字控制的方法及裝置，特別適用于以分組起作用的基本內(nèi)插法作用于多軸機床或機器人。
目前，一般采用的尤其是對機床或機器人的數(shù)字控制中，通過相連排列的用于流程控制的基本內(nèi)插器的所謂基本內(nèi)插段，對多軸的工作流程進(jìn)行編程。為此，相應(yīng)于有關(guān)的軸運動，可由有限的配置數(shù)以及不同的內(nèi)插形式，如直線內(nèi)插、圓形內(nèi)插和齒形內(nèi)插(Sp-lineinterpolation)進(jìn)行選擇。運動間隔和與此相關(guān)的內(nèi)插形式及走刀在此通常是分批進(jìn)行。為此分別由一預(yù)先給定的控制數(shù)據(jù)程序或子程序處理一含在其中的控制數(shù)據(jù)組?；緝?nèi)插法的輸入值始終為軌跡參數(shù)，其輸出值不是額定位置，就是相應(yīng)的速度。
對于一個復(fù)雜的多軸運動，例如一個復(fù)雜切削過程，必須提供多個軸指令參數(shù)用于多個同步進(jìn)行通道，這對于例如齒輪開槽的切割運動、進(jìn)給運動及橫向進(jìn)給運動是必要的，其中所述的通道對于機床而言就被稱為NC-通道。目前尚沒有用于過程控制或者說是過程調(diào)節(jié)的直接與幾何形狀形成相關(guān)的指令值內(nèi)插來提供這些軸指令值。此外，尚沒有CNC-復(fù)合的，直接與幾何形狀形成相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)公知。
已往，過程調(diào)節(jié)控制參數(shù)或過程監(jiān)視控制參數(shù)與變化的工藝過程條件的匹配僅僅通過與控制數(shù)據(jù)程序內(nèi)的數(shù)組交換結(jié)合才成為可能。由于這個原因，所以貫穿整個加工段，對于一個內(nèi)插程序段只能對比較粗略的監(jiān)控值進(jìn)行編程，而并非對與加工段整個過程精確相符的監(jiān)控值編程。僅僅當(dāng)數(shù)組交換時才可能使控制參數(shù)或指令值與工藝過程條件匹配。在傳統(tǒng)的基本內(nèi)插中，一般要求一個預(yù)定軌跡的幾何圖形分解成很多的軌跡段或數(shù)組，但由于頻繁的并因此需要大量計算的數(shù)組準(zhǔn)備，就不允許具有高的軌跡進(jìn)給速度的高速加工。還有，目前對于機床監(jiān)控而言，當(dāng)例如一銑刀作為活動工具被換入銑刀心軸上時或在加工過程中被起動時，監(jiān)控極限值就已經(jīng)轉(zhuǎn)換成有效。在一個控制程序組中，監(jiān)控指令值保持不變。
本發(fā)明的目的在于，提供一種開頭所述形式的方法及裝置，能使復(fù)雜的幾何形狀的和為此配置或相關(guān)的工藝額定曲線，尤其對特殊工藝，如齒輪滾銑、齒輪開槽、齒輪磨削或凸輪軸磨削，格外簡單地實現(xiàn)。同時實現(xiàn)的應(yīng)該還有用于過程監(jiān)控的公差帶曲線或極限值曲線。在控制通道內(nèi)由一個控制數(shù)據(jù)子程序控制的加工過程應(yīng)擴展到多個相關(guān)的，同時進(jìn)行的內(nèi)插段上。為此過程控制或過程調(diào)節(jié)的指令值內(nèi)插應(yīng)直接與幾何形狀形成相結(jié)合，此外還應(yīng)提供一種直接與幾何形狀形成相結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)。另外，過程調(diào)節(jié)或過程監(jiān)視控制參數(shù)與變化的工藝過程條件的匹配應(yīng)與控制程序內(nèi)的數(shù)組交換無關(guān)并使得一個在加工段整個過程上更詳細(xì)分割的對監(jiān)控值的分析成為可能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即1.1額外執(zhí)行一個或多個使引導(dǎo)運動轉(zhuǎn)換成跟隨運動的傳動內(nèi)插，1.2每一個傳動內(nèi)插并行地配屬于一個或多個基本內(nèi)插，
1.3傳動內(nèi)插與基本內(nèi)插的數(shù)組邊界無關(guān)，在自身的傳動內(nèi)插程序段內(nèi)控制。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，傳動內(nèi)插的原理(按照這一原理引導(dǎo)運動驅(qū)動跟隨運動)被特別靈活和方便地實施。如由德國實用新型G 92 06 933.9所公開的，為了在掃描一個所存儲的額定軸軌跡的情況下產(chǎn)生額定軌跡，將一個這樣的額定軸軌跡與一表格的表址指示器相關(guān)地存儲。從上述文獻(xiàn)查得，為產(chǎn)生這樣的一個額定軌跡，不是一個而是兩個額定軸軌跡被存入一個表中并由此可被掃描出來。按照本發(fā)明，在一個傳動內(nèi)插之內(nèi)耦合的可能性被大大地擴大，因此對任意多的額定軸軌跡和其它的額定參數(shù)曲線，如額定指令參數(shù)都可被存儲。此外，通過其它耦合方法使得在一個傳動內(nèi)插之內(nèi)的耦合可能性得以改善。這一任務(wù)將通過如下方式解決2.1一個傳動內(nèi)插的耦合狀態(tài)將借助一個耦合因子和/或一個表形式存儲的控制曲線(尤其對任意多的額定軸軌跡和/或額定指令參數(shù))，和/或一個作為數(shù)學(xué)函數(shù)等式存儲的控制曲線被編程。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所采用的傳動內(nèi)插的應(yīng)用可能性被擴大并設(shè)計得特別靈活。這一優(yōu)選結(jié)構(gòu)可使新采用的傳動內(nèi)插能自由配置地同已有的基準(zhǔn)內(nèi)插一起工作，這將通過下面方式達(dá)到，即3.1傳動內(nèi)插被串聯(lián)和/或3.2通過使用一個或多個傳動內(nèi)插的輸出值作為自身的和/或一個基本內(nèi)插和/或其它傳動內(nèi)插的輸入值，使傳動內(nèi)插直接或間接地/回饋，和/或3.3傳動內(nèi)插分別按需要，變化地同任何給出的電源和執(zhí)行元件交接。
在另外一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)中可達(dá)到，傳動內(nèi)插和它的參數(shù)可在基本內(nèi)插中已有的并對于NC-子程序或控制數(shù)據(jù)程序是通常形式的范圍內(nèi)編程，這可通過下面方式實現(xiàn)，即4.1傳動內(nèi)插在控制數(shù)據(jù)程序中與傳動內(nèi)插程序段的接通條件和斷開條件和/或一個耦合系數(shù)或一個控制曲線的分配，和/或多個內(nèi)插的邏輯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)地被分組編程。
在本發(fā)明提出的方法的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，傳動內(nèi)插與基本內(nèi)插的極限值分開，因此，一種具有更大的靈活性，更好的和尤其是更精確的，為控制任務(wù)設(shè)置的傳動內(nèi)插的應(yīng)用成為可能，這可通過以下方式實現(xiàn)，5.1傳動內(nèi)插在一個控制程序運動期間，與其數(shù)組邊界無關(guān)地按照其所編程的接通條件被起動或按照其所編程的斷開條件被中斷。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，傳動內(nèi)插的配置參數(shù)從通常在基本內(nèi)插中為值變化規(guī)定的數(shù)組邊界分開，以使在一控制數(shù)據(jù)程序段內(nèi)的任何位置，可進(jìn)行傳動內(nèi)插的參數(shù)變更。這一任務(wù)可通過以下方式解決，即6.1一傳動內(nèi)插程序段的耦合因子和/或控制曲線借助于接通條件和/或轉(zhuǎn)換條件被參數(shù)化，并通過這些參數(shù)與控制程序的數(shù)組邊界無關(guān)地進(jìn)行接通或轉(zhuǎn)換。
在另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的傳動內(nèi)插的應(yīng)用可能性被大大地擴大了，因為這不僅用于產(chǎn)生幾何額定值，而且還用于其它的控制和監(jiān)測目的。這通過下面方式達(dá)到，即7.1一個或多個傳動內(nèi)插的輸出除用于幾何內(nèi)插外，尤其對過程控制和過程監(jiān)視也可用于指令值內(nèi)插。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，對于使引導(dǎo)運動轉(zhuǎn)換成跟隨運動的傳動內(nèi)插的耦合狀態(tài)，參數(shù)化的可能性被擴大，這是由于對預(yù)定的控制曲線的耦合狀態(tài)其內(nèi)以表格形式存儲的值不必固定地預(yù)先給出。這通過下面方式來解決，即8.1掌握傳動內(nèi)插耦合狀態(tài)的控制曲線，尤其是通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中可達(dá)到，一次進(jìn)行的傳動內(nèi)插的配置不必被持續(xù)認(rèn)可，只要該配置整體上能使用到一所希望的配置變化即可。這可通過以下方式實現(xiàn)，即9.1一個或多個傳動內(nèi)插的配置各超出控制程序組和該控制程序有效，直至其明確地不再被選擇。
用于實施本發(fā)明方法的優(yōu)選設(shè)備的特點是用簡單的方式和有限的費用就可以有效地實現(xiàn)。另外，它能夠特別簡單地用已有的數(shù)字控制裝置集成。此外，考慮到已有的基本內(nèi)插單元要另外采取措施，使已公開的基本內(nèi)插單元與新引入的傳動內(nèi)插單元能進(jìn)行一種特別靈活的結(jié)合。這通過下面方式達(dá)到。即10.1額外設(shè)置一個或多個傳動內(nèi)插單元，10.2傳動內(nèi)插單元通過一個具有指令參數(shù)的配置轉(zhuǎn)換塊相互之間和/或與一個基本內(nèi)插單元交接，10.3傳動內(nèi)插單元和/或基本內(nèi)插單元的輸出通過配置轉(zhuǎn)換塊反饋到其輸入端。
利用本發(fā)明所達(dá)到的優(yōu)點尤其在于，可以同時產(chǎn)生復(fù)雜的幾何圖形和與其相配或相關(guān)的工藝額定值曲線。除形成額定軌跡外還存在如下可能性同時對一個過程控制或過程監(jiān)控給定公差帶曲線或開關(guān)閥值。這樣就可實現(xiàn)，在一個NC-通道內(nèi)，不需要多個用于控制加工過程的子程序，而仍然用一個單一的子程序工作，這是通過使這種被控制的加工過程擴展到多個相關(guān)的、同時進(jìn)行的內(nèi)插而做到的。為此可能的指令值內(nèi)插直接與幾何形狀形成相關(guān)，由此可構(gòu)成相接與幾何形狀形成相聯(lián)系的監(jiān)視系統(tǒng)。此外，通過這種方式可使對變化的工藝過程條件的幾何形狀的產(chǎn)生，過程調(diào)節(jié)和過程監(jiān)視與控制程序段內(nèi)的數(shù)組變化無關(guān)，并由此實現(xiàn)對加工段全過程的更細(xì)和更精確的分析。
下面借助附圖所示實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。圖為

圖1為在銑床臺上的X-Y平面內(nèi)的一個工件毛坯，用來產(chǎn)生一個控制槽(Steuernut)形式的機械控制曲線，圖2為對一個銑刀進(jìn)行幾何形狀形成，過程控制和過程監(jiān)控的數(shù)字控制。
本發(fā)明借助對一個機械控制曲線的預(yù)處理進(jìn)行描述。圖1中為繪制機械控制曲線將一工件毛坯夾在銑床臺上X-Y平面內(nèi)。要產(chǎn)生的控制槽SN在此表示為一個封閉的曲線。該封閉的機械控制曲線或由一個笛卡兒坐標(biāo)點序Pi(X-Y)表征，或當(dāng)曲線的變化無法用具有簡單算術(shù)表達(dá)式的數(shù)學(xué)函數(shù)形式的程序段表達(dá)時，如圖1所示那樣由一個與虛軸C1的旋轉(zhuǎn)角αC1相關(guān)的極坐標(biāo)點序Pi(αC1，r)表征。此外，圖1還示出了控制槽的一個分段ΔGIE5，它在以后的描述中用作傳動內(nèi)插單元。
圖2示出了一個數(shù)字控制，用于控制銑刀F。該控制可細(xì)分為一個包含NC-子程序NCP的數(shù)據(jù)在內(nèi)的區(qū)域，以及一個可配置的內(nèi)插器單元KIE?？膳渲玫膬?nèi)插單元KIE除包含一個傳統(tǒng)的基本內(nèi)插器單元BIE外還包含多個傳動內(nèi)插器單元GIE1-GIE7。不論是基本內(nèi)插器單元KIE還是傳動內(nèi)插器單元GIE1-GIE7都通過一個配置轉(zhuǎn)換塊KSB相互連通。NC-程序區(qū)NCP含有一個NC-子程序，該子程序又分為多個指令塊，這些指令決配屬于基本內(nèi)插-指令塊BBBIE的基本內(nèi)插器單元BIE中的一個，以及多個傳動內(nèi)插-指令塊BBGIE1-BBGIE7，這些指令塊分別與一個相應(yīng)的傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7相對應(yīng)。每個指令塊的輸出接在相應(yīng)的內(nèi)插單元的輸入端并用各自的指令塊內(nèi)所含的數(shù)據(jù)對后者實施控制?；緝?nèi)插單元BIE及傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7產(chǎn)生輸出值，它們部分地通過配置轉(zhuǎn)換塊KSB反饋到自身的或其它內(nèi)插單元。如傳動內(nèi)插單元GIE3的輸出反饋到基本內(nèi)插單元BIE。傳動內(nèi)插單元GIE1和GIE2產(chǎn)生用于控制X軸X和Y軸Y的幾何指令信號。基本內(nèi)插單元BIE在其輸出端提供用于進(jìn)給V、轉(zhuǎn)軸SP、虛軸C1及進(jìn)給方向的另一個軸即Z軸的指令信號。不僅用于進(jìn)給V的輸出信號而且用于虛軸C1的信號都通過配置轉(zhuǎn)換塊KSB回到傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7。傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7產(chǎn)生過程控制和過程監(jiān)控的指令值F1-F4。其中，指令信號F1-F3分別送到監(jiān)控單元UVE1-UVE3，指令F4則送到一個過程控制/調(diào)節(jié)單元PRE1。過程控制/調(diào)節(jié)單元PRE1和監(jiān)控單元UVE1-UVE3還受信號S1-S3作用，它們是從由基本內(nèi)插單元BIE控制的銑刀F取得的。聲吸收信號S1通過一個聲敏傳感器被送到監(jiān)控單元UVE1。信號S2體現(xiàn)的是銑刀F的實際轉(zhuǎn)矩，并反饋至監(jiān)控單元UVE2。信號S3是一個所測得的銑刀偏轉(zhuǎn)量，不僅被送到過程控制/調(diào)節(jié)單元PRE1，也送到監(jiān)控單元UVE3。過程控制/調(diào)節(jié)單元PRE1的輸出反饋到配置轉(zhuǎn)換塊上。
本發(fā)明所采用的傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7與基本內(nèi)插單元BIE并行工作，后者按照基本內(nèi)插形式以直線、圓形、螺旋、齒形或螺紋內(nèi)插形式插補。此外，傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7可方便地或與基本內(nèi)插單元BIE，或相互間，或與任何NC系統(tǒng)中可使用的電源和執(zhí)行元件連通。傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7中的每一個都產(chǎn)生一個與引導(dǎo)-輸入信號相關(guān)的跟隨指令信號，因此，按照傳動原理，引導(dǎo)運動驅(qū)動跟隨運動。原則上，一個或多個傳動內(nèi)插也可并行于多個獨立的基本內(nèi)插工作。采用傳動內(nèi)插法，傳動內(nèi)插段被引用，它們在NC-子程序中通過可編程的轉(zhuǎn)換條件可預(yù)先與基本內(nèi)插的數(shù)組邊界分離。每個傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7在其被編程的傳動內(nèi)插段內(nèi)產(chǎn)生一個或多個輸出信號，該信號或者是與一個直線式耦合因子相對應(yīng)，或與齒輪轉(zhuǎn)動、或一個數(shù)學(xué)函數(shù)或一個任意的以表格形式存儲的函數(shù)曲線或控制曲線相對應(yīng)。對于一個多軸的機床而言，一個這樣的控制曲線通過表址指示器可將多個額定參數(shù)，尤其是多個額定軸軌跡存儲在一個表格內(nèi)。在此，即可將參數(shù)值預(yù)先測出，并對一個控制任務(wù)固定地給定，又能在傳動期間在適應(yīng)過程(Training-sphase)中進(jìn)行測定并使之與變化的環(huán)境條件相適應(yīng)。
傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7可通過子程序指令、如以一個傳動內(nèi)插指令塊BBGIE1-BBGIE7的形式與可配置的內(nèi)插單元KIE連通。
傳動內(nèi)插單元的輸出除可與軸執(zhí)行元件簡單連通外，還可與任意后續(xù)執(zhí)行元件連通。因此，例如可根據(jù)內(nèi)插參數(shù)(如路徑或速度)的控制輸入，將輸出與另一個傳動內(nèi)插單元或基本內(nèi)插單元相接通，或者作為過程監(jiān)控的臨界值，如刀具損壞或終端開關(guān)位置而接入。該配置分別越過子程序段和子程序保持激活，直至其明確地不再被選而新配置已出現(xiàn)。
在圖1和圖2所描述的實施例中，一個控制槽是按照下面的方式在一個工件毛坯上形成的，即控制槽由于其深度首先用一個套式立銑刀在相應(yīng)的深度位置上預(yù)銑數(shù)個回旋，接下來用第二把銑刀將控制槽銑完。當(dāng)控制槽的曲線變化不是通過少量程序段用數(shù)學(xué)函數(shù)等式形式的簡單算術(shù)表達(dá)式表達(dá)時，它將通過一控制曲線列表方式地作為一個與旋轉(zhuǎn)角αC1相關(guān)的極坐標(biāo)點序Pi(αC1 r)以表格的形式存儲起來。對于通常的基本內(nèi)插而言，需要分解成許多直線形、圓形或齒形軌跡段并因此需要相應(yīng)較多的NC-數(shù)據(jù)組。這樣由于經(jīng)常性和運算量大的數(shù)組準(zhǔn)備而無法實現(xiàn)具有大軌跡進(jìn)給量的高速加工。
目前對于工具監(jiān)測而言，當(dāng)銑刀F換入銑軸或在加工過程中被起動時，監(jiān)測極限值就已發(fā)生作用。在子程序語句運行期間，監(jiān)控指令值保持不變并無法適應(yīng)可能變化的負(fù)載。一般來說，在許多應(yīng)用場合，已有的電勢能不會用光，而是用作一個指令值，該值表示最小公約分母，即數(shù)據(jù)段內(nèi)的公用極限值。因此目前還不能作到使極限值變化曲線與各個局部界限相適應(yīng)。
目前，按照本發(fā)明，通過NC-程序區(qū)內(nèi)的子程序NCP內(nèi)的配置指令塊KSB使一個由多個內(nèi)插器單元，即一個基本內(nèi)插器單元BIE和多個傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7組成的可配置的內(nèi)插器單元KIE連在一起，該內(nèi)插器單元既可以存入一個復(fù)雜幾何運動的額定軌跡或指令值內(nèi)插，也可存入過程監(jiān)控的極限值。
為產(chǎn)生對作為工具的銑刀F和位于一個移動的工具臺上的工件的幾何控制參數(shù)，銑刀軸SP和決定槽深的縱軸Z的控制以通常方式由基本內(nèi)插單元BIE完成。為產(chǎn)生軌跡曲線所需的對于銑臺軸X和Y的指令值將由并行工作的傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE2內(nèi)插，并根據(jù)配置接到銑臺軸X和Y上。用于傳動內(nèi)插單元GIE1和GIE2的這兩條控制曲線與虛軸C1的旋轉(zhuǎn)角αC1相關(guān)地提供每個取樣時間，在X方向和Y方向的坐標(biāo)值或X/Y運行增量。
被描述為傳動內(nèi)插單元GIE1和GIE2的總導(dǎo)向軸的虛軸C1，由基本內(nèi)插單元BIE內(nèi)插，并且是沿控制槽SN推進(jìn)多少的標(biāo)志。由于這個原因，加工段是在NC-程序區(qū)NCP子程序內(nèi)作為對于虛的圓軸(Rundachse)C1的內(nèi)插段或加工段編程的。
為了銑出槽深，可以通過多次繞C1軸的旋轉(zhuǎn)以相應(yīng)的對于Z軸Z的連續(xù)橫向進(jìn)給對一單獨語句編程。但上述方法在用傳統(tǒng)的基本內(nèi)插單元BIE加工時具有以下缺點，即在一個單獨的子程序語句內(nèi)只能預(yù)先給出一次監(jiān)控邊界。
不過，本發(fā)明提出的控制方法為兩種選擇之一也允許采用多個帶有Z軸方向居中的橫向進(jìn)給語句的運行語句編程。本發(fā)明提出的控制方法使得控制槽能夠用一個單獨的子程序語句銑出，并且，當(dāng)銑刀在軌跡曲線內(nèi)運行期間，仍能進(jìn)行必要的與變化的切削-嚙合關(guān)系相適的進(jìn)給匹配。這一點可通過下面方式實現(xiàn)，根據(jù)為這一目的而測得的控制曲線，通過傳動內(nèi)插單元GIE3在基本內(nèi)插單元BIE上預(yù)先給出進(jìn)給量。
在所示的實施例中，虛的圓形軸路徑C1作為引導(dǎo)信號接到傳動內(nèi)插單元GIE1和GIE2上，而同時基本內(nèi)插單元BIE的相應(yīng)輸出值C1通過配置轉(zhuǎn)換塊KSB被反饋到傳動內(nèi)插單元GIE1和GIE2。由此在這種情況下，對于隨動軸連接而言，涉及一個額定值方面的相關(guān)性問題。此外，本發(fā)明提出的控制方法還允許在隨動軸的連接中實現(xiàn)實際值的相關(guān)性。因此，在上述實施例中，還考慮了實際值為基礎(chǔ)的隨動軸連接情況。對此，傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7必須在可配置的內(nèi)插單元KIE內(nèi)這樣配置，即規(guī)定圓軸C1為固定工件的圓臺的實軸。借助兩個臺盤軸X或Y中的一個可實現(xiàn)所要求的徑向給進(jìn)。這種配置與上面的實施例相比具有以下優(yōu)點，即在銑刀直徑不變的情況下，通過對銑刀徑向起始位置的選擇，可改變槽寬。橫向軸的指令值借助傳動內(nèi)插單元GIE1插入。傳動內(nèi)插單元GIE1的引導(dǎo)信號是C1位置實際值。
對于許多加工任務(wù)而言，如果當(dāng)實際的橫向軸耦合接通時工件已經(jīng)旋轉(zhuǎn)，在技術(shù)上是有利的。當(dāng)徑向進(jìn)給速度具有一個過零點時，要準(zhǔn)確地接通耦合，這樣就避免了急撞。這可利用本發(fā)明提出的控制方法通過給定相應(yīng)的起始條件實現(xiàn)，因為傳動內(nèi)插是在一個控制數(shù)據(jù)程序內(nèi)根據(jù)預(yù)先給定的接通或斷開條件分組編程的。這些接通或斷開條件一方面用于單獨的傳動內(nèi)插段，另一方面用于耦合因子、參數(shù)控制曲線或數(shù)學(xué)方程的賦值。此外，邏輯結(jié)構(gòu)也借助這些接通或斷開條件對多個傳動內(nèi)插編程。因此，傳動內(nèi)插在控制程序運行期間與其數(shù)組邊界無關(guān)地按照所編程的接通條件被起動和按照所編程的斷開條件被中斷。因此斷開時有與接通徑向進(jìn)給軸向耦合時相似的要求，當(dāng)徑向進(jìn)給耦合斷開后，工件旋轉(zhuǎn)應(yīng)保持在不改變的垂直狀態(tài)。當(dāng)徑向進(jìn)給耦合停止后，徑向的進(jìn)給速度具有一個過零點，這是很有好處的。
由于銑削過程中變化的切削/嚙合關(guān)系，一個被編程成貫穿整個過程不變的C1-軸進(jìn)給或?qū)е裸姷哆^載，或當(dāng)此值設(shè)置得足夠低時，導(dǎo)致在曲線軌跡SN較寬的伸展上加載欠缺。在一個常規(guī)的編程和許多單個的子程序段中，可達(dá)到對一種顯見的加工過程所要求的進(jìn)刀量，該進(jìn)刀量顧及到了過程中銑刀F的變化的嚙合關(guān)系。不過，這需要很多的數(shù)組變換和時間。
考慮到用于通過本發(fā)明的控制方法進(jìn)行過程控制的指令信號的產(chǎn)生，C1-額定值內(nèi)插的額定速度由傳動內(nèi)插單元GIE3與所達(dá)到的C1轉(zhuǎn)角αC1相關(guān)地控制。為了這個目的，指令信號C1也接到傳動內(nèi)插單元GIE3的輸入上，而傳動內(nèi)插單元GIE3的輸出信號接到對基本內(nèi)插單元BIE的進(jìn)刀有影響的控制輸入上，它具有近似超越入口的功能。傳動內(nèi)插單元GIE3的輸出信號與所謂基本內(nèi)插單元BIE的控制輸入之間的相關(guān)性被存儲在一個用于傳動內(nèi)插單元GIE3的控制曲線內(nèi)。上述控制曲線在編制程序時就可被確定，由于很難全面顧及的切削/嚙合關(guān)系，在本發(fā)明的控制方法中這些控制曲線的變化經(jīng)常是在子程序啟動或子程序優(yōu)化時才被推出或得知。這例如在對各產(chǎn)生的負(fù)載測量時就會發(fā)生。
按照本發(fā)明，確定這些控制曲線的分布的有利的可能性在于，可采用一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或一些相互關(guān)聯(lián)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過這一措施，一個機床在運行過程中的參數(shù)變化可利用本發(fā)明的控制方法計算。另外，通過這一措施可顧及到作為輸入值的參數(shù)，而按照傳統(tǒng)的方法還沒有足夠的信息可以確定此輸入值參數(shù)。在培訓(xùn)階段，額定位置及實際位置被輸往一個圖2中未示出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最好由一個帶有多個輸入神經(jīng)的輸入層，一個或多個中間層和一個帶有相應(yīng)數(shù)量的輸出神經(jīng)的輸出層組成，這使得這些信息規(guī)范化。此外，其它在銑刀F的實施例中表示工具狀態(tài)的信息信號，可作為輸入值使用。例如，監(jiān)控信號S1到S3。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出值則是一控制曲線，考慮到銑刀的實際負(fù)荷比，該曲線表示了一種傳動內(nèi)插單元GIE3的C1指令信號和基本內(nèi)插單元BIE的進(jìn)給量控制之間的優(yōu)化的相關(guān)性。這樣一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有利形式被描述為例如所謂的多層次感知器。不過，此外也可有利地采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)其它形式，例如，跳躍場網(wǎng)絡(luò)或所謂的寇恩特征圖(Kohonen-Feature-Maps)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的后一種形式具有以下優(yōu)點，在以學(xué)習(xí)控制曲線為目的的培訓(xùn)階段，不必預(yù)先給定實際值，而僅需通過將信號S1至S3提供使用而自適應(yīng)地確定一個合適的控制曲線。
在圖2的實施例中，傳動內(nèi)插單元GIE4為一個過程控制/調(diào)節(jié)單元PRE1提供一個偏轉(zhuǎn)控制信號F4，該控制/調(diào)節(jié)單元開始利用所編程的基準(zhǔn)進(jìn)給按如下方式調(diào)整實際進(jìn)給V，以使在傳動內(nèi)插單元GI-E4的控制曲線上依照槽軌循環(huán)所預(yù)先給定的允許的銑刀偏移值W3被含在其中。因此，生產(chǎn)率提高時的對槽的較高的精度要求可以通過使用一個優(yōu)化的進(jìn)給速度來滿足。這一點可通過下面方式達(dá)到，即在具有一個較小的徑向變化的槽變化范圍內(nèi)，如圖1中以控制槽SN的分段ΔGIE5所示，將一個較高的用于銑刀偏轉(zhuǎn)V3的控制值在控制曲線上預(yù)先給出，因為主要是在槽方向上顯示偏移，因此在槽變化時僅導(dǎo)致一個很小的精確度誤差。
如果正確的軌跡進(jìn)給能沿槽曲線SN進(jìn)行自動調(diào)節(jié)是很有優(yōu)勢的。因此，子程序啟動被大大縮短。一種這樣的銑刀偏轉(zhuǎn)-過程調(diào)節(jié)在轉(zhuǎn)彎過度時，在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)將其進(jìn)給調(diào)制系數(shù)降至系統(tǒng)所給出的下限值，否則將其升高。如果折轉(zhuǎn)過度即垂直于銑刀F的圓周起作用的力還在進(jìn)給范圍下限，則偏轉(zhuǎn)監(jiān)控單元UVE3仍起作用，并且具有和監(jiān)控閾值，該監(jiān)控閾對應(yīng)于傳動內(nèi)插單元GIE7的控制曲線的最小進(jìn)給量。相應(yīng)的就會產(chǎn)生例如“進(jìn)刀-停止”信號或者是“回程停止切削(Rueckzug ausser Schnitt)”信號。
正如上述各段已經(jīng)提到的，利用本發(fā)明提出的控制方法可產(chǎn)生用于過程監(jiān)控的指令信號。對于一個銑刀軸動量的過程監(jiān)控，傳動內(nèi)插單元GIE6將與進(jìn)給相關(guān)的極限值F2提供給過程監(jiān)控單元UVE2，該單元監(jiān)控銑刀軸動量S2。在上面的實施例中，一個工具磨損監(jiān)控通過傳動內(nèi)插單元GIE5實現(xiàn)，該單元GIE5依照一個虛的圓形軸軌跡C1將指令值內(nèi)插給監(jiān)控單元UVE1，該單元借助由工具發(fā)出的聲輻射進(jìn)行工具磨損監(jiān)控。圖2中借助銑刀F示出，聲信號通過一個離刀具F盡可能近的聲敏傳感器SS被接收。傳動內(nèi)插單元GIE5內(nèi)插與實際進(jìn)給量V相關(guān)的控制磨損極限的實際指令值F1。通過監(jiān)控單元UVE1而進(jìn)行的磨損監(jiān)控僅僅當(dāng)達(dá)到所限定的切削嚙合比例時才接通起動。這種情況例如在這樣一個軌跡段是合適的，即控制槽SN以恒定的與中心點的徑向距離延伸。一個這樣的具有很少徑向變化的槽變化段在圖1中表示為分段ΔGIE5。在希望的加工階段所選擇的刀具磨損監(jiān)控的起動通過對傳動內(nèi)插單元GIE5的轉(zhuǎn)換條件的相應(yīng)編程來實現(xiàn)。磨損監(jiān)控的指令值F1在子程序啟動期間測量，或如已提到的在程序啟動完后在示范加工范圍內(nèi)通過一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被儲存在一個傳動內(nèi)插控制曲線內(nèi)，這是通過測量配置的過程狀態(tài)信號和加權(quán)或不加權(quán)地用作指令值實現(xiàn)的。這種假特性控制曲線在加工期間在傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7內(nèi)作為參考指令值F1-F4而用于加工監(jiān)控，例如作為對銑刀動量F2或進(jìn)給V的極限值。
上述在實施例中通過多次循環(huán)分布的控制槽SN的銑削，在基本內(nèi)插單元BIE的基本內(nèi)插程序段內(nèi)作為對于虛的圓軸C1和進(jìn)給軸Z的單獨的進(jìn)給程序段在NC程序區(qū)NCP內(nèi)被編程。在這些分程序段中經(jīng)歷下列過程階段在空氣中切削、開始切削、切削、切除和重新在空氣中切削。由于傳動內(nèi)插程序段未聯(lián)系到基本內(nèi)插程序段的數(shù)組邊界，所以過程監(jiān)控可在自由限定過程進(jìn)行段內(nèi)被啟動、轉(zhuǎn)換或中斷。對于各傳動內(nèi)插單元GIE1-GIE7的傳動內(nèi)插數(shù)組邊界可并行于基本內(nèi)插程序段，也可超出其邊界被編程。傳動內(nèi)插程序段的耦合因子或控制曲線，其應(yīng)是參數(shù)化表格或數(shù)學(xué)函數(shù)形式，借助接通或轉(zhuǎn)換條件被參數(shù)化并通過這些參數(shù)與NC程序NCP及其數(shù)組邊界無關(guān)地被接通或轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控方法，特別是采用分組起作用的基本內(nèi)插對具有多軸(X、Y、Z)的機床或機器人進(jìn)行數(shù)字控制的方法，其特征是，1.1另外執(zhí)行一個或多個使引導(dǎo)運動轉(zhuǎn)換成跟隨運動的傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)，1.2每個傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)并行地配屬于一個或多個基本內(nèi)插(BIE)，1.3傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)與基本內(nèi)插(BIE)的數(shù)組邊界無關(guān)地在自身的傳動內(nèi)插程序段內(nèi)控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，2.1一個傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)的耦合狀態(tài)借助一個耦合系數(shù)和/或一個對任意多的額定軸軌跡和/或額定指令參數(shù)以表格存儲的控制曲線，和/或一個作為數(shù)學(xué)函數(shù)等式存儲的控制曲線被編程。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，3.1傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)被串聯(lián)，和/或3.2通過使用一個或多個傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)的輸出值作為自身的和/或一個基本內(nèi)插(BIE)和/或其它傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)的輸入值，使傳動內(nèi)插直接或間接地回饋，和/或3.3傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)分別按照需要，變化地與任何給出的電源和執(zhí)行元件交接。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征是，4.1傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)在一個控制數(shù)據(jù)程序(NCP)內(nèi)與傳動內(nèi)插程序段的接通條件和斷開條件，和/或耦合系數(shù)或控制曲線的分配，和/或多個內(nèi)插的邏輯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)地被分組編程。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征是，5.1傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)在一個控制程序運行期間與其數(shù)組邊界無關(guān)地按照其所編程的接通條件被起動，并按照其所編程的斷開條件被中斷。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征是，6.1傳動內(nèi)插-程序段的耦合系數(shù)和/或控制曲線借助接通和/或轉(zhuǎn)換條件被參數(shù)化并通過它們與控制程序的數(shù)組邊界無關(guān)地被接通或被轉(zhuǎn)換。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征是，7.1一個或多個傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)的輸出值除用于幾何內(nèi)插外，尤其對過程控制和過程監(jiān)視(PRE)也可用于指令值內(nèi)插。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征是，8.1掌握傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)耦合狀態(tài)的控制曲線，尤其通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
9.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征是，9.1一個或多個傳動內(nèi)插(GIE1.......GIE7)的配置各超越一個控制程序組和該控制程序有效直至其明確地不被選用。
10.一種用于數(shù)字控制的裝置，特別是采用分組起作用的基本內(nèi)插對具有多軸的機床或機器人進(jìn)行數(shù)字控制的裝置，其特征是，10.1額外設(shè)置一個或多個傳動內(nèi)插單元(GIE1.......GIE7)，10.2傳動內(nèi)插單元(GIE1.......GIE7)通過一個具有指令值(F1......F4)的配置-轉(zhuǎn)換塊(KSB)相互間和/或與一個基本內(nèi)插單元(BIE)交接，10.3傳動內(nèi)插單元(GIE1.......GIE7)和/或基本內(nèi)插單元(BIE)的輸出通過配置-轉(zhuǎn)換塊(KSB)回饋到其輸入端。
全文摘要
一種用分組作用的基本內(nèi)插對多軸機床或機器進(jìn)行數(shù)控的方法和裝置，多執(zhí)行一或多個使引導(dǎo)運動轉(zhuǎn)成跟隨運動的傳動內(nèi)插，每個傳動內(nèi)插配給一或多個基本內(nèi)插并與基本內(nèi)插數(shù)組邊界無關(guān)地在傳動內(nèi)插程序段內(nèi)控制。其耦合狀態(tài)借一耦合系數(shù)，一表格存儲的控制曲線或一函數(shù)等式存儲的控制曲線達(dá)到。傳動內(nèi)插可通過傳動內(nèi)插單元實現(xiàn)并可被串聯(lián)。它們可反饋并變化地與已有電源和執(zhí)行元件交接。除產(chǎn)生幾何指令信號外也可用于過程控制和過程監(jiān)視。
文檔編號G05B19/4103GK1165332SQ9610864
公開日1997年11月19日 申請日期1996年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月26日
發(fā)明者西格弗里德·施萊徹爾, 約翰尼斯·韋爾克, 伯恩德·夸施納 申請人:西門子公司