DE102020129240A1

DE102020129240A1 - Steuervorrichtung und Steuersystem

Info

Publication number: DE102020129240A1
Application number: DE102020129240.6A
Authority: DE
Inventors: Tarou Ogiso
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2021-05-20
Also published as: US11415965B2; JP2021081848A; US20210149371A1; CN112817273A; JP7460357B2

Abstract

Eine Steuervorrichtung zeichnet Befehle und Informationen über die Ausführungszeiten in einer industriellen Maschine auf. Die Steuervorrichtung analysiert ein Programm und wenn ein Befehl in dem Programm vorliegt, welcher eine Vorbereitungszeit erfordert, berechnet sie eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit durch Subtraktion der Vorbereitungszeit von der Zeit des Starts der Ausführung des Befehls entsprechend der zuvor aufgezeichneten Ausführungszeit. Die Steuervorrichtung gibt im Voraus den die Vorbereitungszeit erfordernden Befehl aus, wenn die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit kommt, um so die Auswirkungen der Vorbereitungszeit zu reduzieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuersystem für industrielle Maschinen.
Stand der Technik
Viele Maschinen benötigen eine Vorbereitungszeit, um zum Einsatz zu kommen (in Aktion zu treten). Beispielsweise braucht die Spindel einer Werkzeugmaschine, die durch einen Induktionsmotor angetrieben wird, eine Vorbereitungszeit. Der Induktionsmotor führt eine Vektorsteuerung aus zum Steuern des Drehmomentes unter Einsatz des magnetischen Flusses und des Drehmomentstroms. Der magnetische Fluss ist eine Verzögerungskomponente erster Ordnung des anregenden Stromes und erfordert die Vorbereitungszeit, bis der magnetische Fluss hinreichend angewachsen ist.
Ein Anstieg des magnetischen Flusses des Induktionsmotors führt zu einer größeren Ansprechempfindlichkeit der Spindel, wodurch das abgegebene Drehmoment ansteigt. Andererseits verursacht der Anstieg des magnetischen Flusses auch einen Anstieg im Stromverbrauch und in der Wärmeerzeugung des Motors. Somit regelt die Steuerung eines Induktionsmotors den Betrag des Anregungsstromes passend, so dass der Stromverbrauch und die Wärmeerzeugung reduziert werden.
Braucht die Spindel nicht das große Drehmoment unter Bedingungen mit geringer Last, erfolgt eine Geschwindigkeitssteuerung zum Steuern der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel. Verlangt die Spindel ein großes Drehmoment und wird eine Präzisionsarbeit ausgeführt, dann erfolgt eine Positionssteuerung zum Steuern der Rotationsposition der Spindel. Beim Positionieren der Spindel erfolgt die Positionssteuerung. Wird die Steuerung der Spindel umgeschaltet von der Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung, ist es erforderlich, den magnetischen Fluss des Induktionsmotors zu vergrößern. In diesem Falle tritt eine Wartezeit auf, weil der magnetische Fluss eine Verzögerungskomponente erster Ordnung in Bezug auf den anregenden Strom ist.
15 zeigt eine Änderung des magnetischen Flusses beim Umschalten von der Geschwindigkeitssteuerung (geringe Last) zur Positionssteuerung (hohe Ansprechempfindlichkeit; Reaktionsfähigkeit). Wird der Anregungsstrom des Rotors des Motors zur Zeit T hochgefahren, steigt der magnetische Fluss als eine Verzögerungskomponente erster Ordnung des anregenden Stromes zeitverzögert hinter dem Anstieg des Anregungsstromes und erreicht den erforderlichen Pegel zur Zeit T1. Die Wartezeit für den Anstieg des magnetischen Flusses führt zu einer Verlängerung der Zykluszeit.
Eine Technik ist bekannt, bei der ein Bearbeitungsprogramm vorab ausgelesen wird und die Steuerung von der Geschwindigkeitssteuerung zur Positionssteuerung umgeschaltet wird entsprechend den Programmen, um die Zeit zu messen, die es für das Umschalten von der Geschwindigkeitssteuerung zur Positionssteuerung braucht und wenn die gemessene Zeit gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert, wird der Anregungsstrom vergrößert zum Vergrößern des magnetischen Flusses; dies ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 2019-75961 beispielhaft beschrieben.
Es ist nicht einfach, die Zeiten gemäß dem Bearbeitungsprogramm genau zu messen. Auch können die vorab ausgelesenen Programme spezifische Programme enthalten, die durch eine Bedienungsperson erzeugt sind. Es ist schwierig, die Ausführungszeiten für derartige Programme zu messen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei der Steuerung industrieller Maschinensysteme ist eine Technik wünschenswert zum Verkürzen der Vorbereitungszeit, nach der die Maschine zum Einsatz kommt (in Aktion tritt).
Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Beschreibung wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, welche einen Satz von Befehlen an eine industrielle Maschine ausgibt, der einen Befehl enthält, welcher eine Vorbereitungszeit zum Aktivieren der industriellen Maschine erfordert, um so den Betrieb der industriellen Maschine zu steuern, wobei die Steuervorrichtung aufweist: einen Ausführungszeitenspeicher, welcher realiter die industrielle Maschine betreibt zum Aufzeichnen der Befehle für die industrielle Maschine und der Ausführungszeiten der industriellen Maschine, die auf Basis der Befehle effektiv betrieben wird, wobei die Befehle und die Ausführungszeiten miteinander verknüpft sind; eine Recheneinrichtung für eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit, welche eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit berechnet auf Basis der in dem Ausführungszeitenspeicher gespeicherten Zeit durch Subtraktion der Vorbereitungszeit von der Zeit des Starts der Ausführung eines Befehls, welcher die Vorbereitungszeit erfordert; und eine Ausgabeeinheit für einen vorausberechneten Vorschaubefehl, welche auf Basis der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit den Befehl ausgibt, welcher die Vorbereitungszeit erfordert.
Gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Beschreibung wird ein Steuersystem bereitgestellt, welches einen Satz von Befehlen an eine industrielle Maschine ausgibt, enthaltend einen Befehl, der eine Vorbereitungszeit erfordert zum Aktivieren der industriellen Maschine, um so den Betrieb der industriellen Maschine zu steuern, wobei das Steuersystem aufweist: einen Ausführungszeitenspeicher, welcher die industrielle Maschine realiter betreibt zum Aufzeichnen der Befehle der industriellen Maschine und der Ausführungszeiten der industriellen Maschine, die auf Basis der Befehle effektiv betrieben wird, wobei die Befehle und die Zeiten miteinander verknüpft sind; eine Recheneinrichtung für eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit, welche eine vor-ausberechnete Vorschaubefehlszeit berechnet auf Basis der in dem Ausführungszeitenspeicher gespeicherten Zeit durch Subtraktion der Vorbereitungszeit von der Zeit des Starts der Ausführung des die Vorbereitungszeit erfordernden Befehls; und eine Ausgabeeinrichtung für einen vorausberechneten Vorschaubefehl, welche im Voraus entsprechend der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit den Befehl ausgibt, welcher die Vorbereitungszeit erfordert.
Damit kann die vorliegende Erfindung die Vorbereitungszeit abkürzen, nach der die industrielle Maschine zum Einsatz kommt (in Aktion tritt).
Figurenliste
Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus den Beschreibungen der nachfolgenden Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die begleitenden Figuren:

1 zeigt schematisch den gerätetechnischen Aufbau einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 erläutert ein Verfahren zum Vorausberechnen einer Vorschaubefehlszeit;
4 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8A zeigt ein Beispiel für einen im Voraus berechneten Vorschaubefehl, der mit einem Befehlsgenerator erzeugt ist;
8B zeigt ein Beispiel für einen im Voraus berechneten Vorschaubefehl, der mit einem Befehlsgenerator erzeugt ist;
9 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
11 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
12 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum vorausgehenden Ausgeben eines magnetischen Flusses eines Induktionsmotors unter Einsatz von im Voraus berechneten Vorschaubefehlen;
13 zeigt den Zusammenhang zwischen einer Zeitkonstanten und einem erzeugten magnetischen Fluss;
14 zeigt eine Konfiguration eines Steuersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
15 zeigt eine Verzögerung im Anstieg des magnetischen Flusses in Bezug auf den Anstieg des Anregungsstromes.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung mit Blick auf die Figuren beschrieben. 1 zeigt den gerätetechnischen Aufbau einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Eine Steuervorrichtung 100 hat eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 11, einen Lesespeicher (ROM) 12 und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 13, einen nicht-flüchtigen Speicher 14, einen Bus 15 und eine Antriebssteuereinheit 20 zum Steuern einer Antriebseinheit einer industriellen Maschine 40.
Die CPU 11 ist ein Prozessor, welcher die Steuervorrichtung 100 als Ganzes steuert. Die CPU 11 liest über den Bus 15ein Systemprogramm aus dem ROM 12, um so die Gesamtsteuerung der Steuervorrichtung 100 gemäß dem Systemprogramm auszuführen. Der RAM 13 speichert zeitweise Daten, wie Rechendaten, Anzeigedaten und verschiedene durch eine Bedienungsperson eingegebene Daten.
Der nicht-flüchtige Speicher 14 ist eingerichtet, durch eine Batterie oder dergleichen gestützt zu werden (nicht dargestellt), um den Speicherzustand auch dann beizubehalten, wenn die Stromversorgung der Steuervorrichtung 100 abgestellt ist. Der nicht-flüchtige Speicher 14 speichert aus einer nicht dargestellten externen Einrichtung ausgelesene Programme sowie Programme, die über eine nicht dargestellte Eingabeeinheit eingegeben werden. Die in dem nicht-flüchtigen Speicher 14 gespeicherten Programme werden in den RAM 13 geladen. In dem ROM 12 sind vorab Programme zum Ausgeben von Vorschaubefehlen und das Systemprogramm für die Gesamtsteuerung der Steuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Beschreibung abgespeichert.
Die Antriebssteuereinheit 20 führt die Antriebssteuerung für die Antriebseinheit 30 der industriellen Maschine 40 aus. Die CPU 11 liest die im nicht-flüchtigen Speicher 14 abgelegten Programme aus, um so Befehle an die Antriebssteuereinheit 20 zu geben. Die Antriebssteuereinheit 20 steuert die Antriebseinheit 30 der industriellen Maschine 40 gemäß den Befehlen von der CPU 11. Die Antriebssteuereinheit 20 hängt vom Typ der industriellen Maschine 40 ab. Ist die Antriebseinheit 30 ein Servomotor, dann ist die Antriebssteuereinheit 20 für die Steuerung des Servomotors ausgelegt, oder auch als eine Sequenzsteuerung für eine Werkzeugmaschine oder eine Pressmaschine, jeweils als Beispiel.
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung 100a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung. Die Steuervorrichtung 100a hat einen Programmspeicher 101 zum Abspeichern eines aus einer Serie von Befehlen bestehenden Programmes, eine Programmanalyseeinrichtung 102 zum Analysieren des Programms, eine Befehlsausgabeeinrichtung 103 zum Ausgeben der Befehle im Programm an die Antriebssteuereinheit 20 für die industrielle Maschine 40, eine Ausführungszeitenaufzeichnungseinrichtung 104, um im Ausführungszeitenspeicher 105 die von der Befehlsausgabeeinrichtung 103 ausgegebenen Befehle und die Ausführungszeiten der industriellen Maschine bezüglich der Befehle zu speichern, eine Recheneinrichtung 106 für eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit zum Berechnen der Zeit bis zur Ausgabe eines vorausberechneten Vorschaubefehls, und eine Ausgabeeinrichtung 107 für einen vorausberechneten Vorschaubefehl zum Ausgeben der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit an die Antriebssteuereinheit 20.
Der Programmspeicher 101 speichert Befehle, damit die industrielle Maschine 40 vorgegebene Funktionen ausführt. Die Befehle können Befehle beinhalten, welche eine Vorbereitungszeit (Anlaufzeit) erfordern. Die eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehle sind beispielsweise bedingt durch die Anstiegszeit des magnetischen Flusses bei einem Induktionsmotor, die Werkzeugersetzung bei einer Werkzeugmaschine, die Aufladung eines Akkumulators einer Pressmaschine oder die Aufladung eines Kondensators.
Die Ausführungszeitenaufzeichnungseinrichtung 104 speichert die Programmbefehle und die Ausführungszeiten, welche die industrielle Maschine 40 tatsächlich braucht, wobei diese Daten in Verknüpfung miteinander gespeichert werden. Die Ausführungszeit wird grundsätzlich aufgezeichnet während eines Testlaufs oder bei Beginn des Einsatzes der industriellen Maschine 40. Für die Betriebsprogrammierung eines Maschinensystems mit der industriellen Maschine 40 wird vor der Vervollständigung des Programmes ein Test ausgeführt, um zu prüfen, ob die Maschine wie gewünscht arbeitet oder nicht. Bei dem Test oder bei Betriebsbeginn wird die Maschine realiter (effektiv) betrieben. Die Ausführungszeit, die es im tatsächlichen Betrieb braucht, ist genauer als bei einer Simulation. Ein durch eine Bedienungsperson anfänglich erzeugter Befehl erschwert die Abschätzung der Ausführungszeit auf Basis des Programms. Wird aber die Maschine tatsächlich betrieben, kann in einfacher Weise eine genaue Ausführungszeit gewonnen werden. Der Ausführungszeitenspeicher 105 speichert einen Befehl und die genaue Ausführungszeit für den Befehl in Verknüpfung miteinander.
Die Recheneinrichtung 106 für die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit berechnet die Vorschaubefehlszeit für den Befehl, welcher eine Vorbereitungszeit (Anlaufzeit) erfordert. Auf Basis der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit wird der Befehl ausgegeben, welcher die Vorbereitungszeit erfordert. Beim in 3 gezeigten Beispiel ist angenommen, dass die industrielle Maschine 40 sequenziell Befehle 1 bis n ausführt. Ist nun der Befehl j ein Befehl, welcher eine Vorbereitungszeit erfordert, berechnet die Recheneinrichtung 106 für die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit die Vorschaubefehlszeit durch Subtraktion der Vorbereitungszeit von der Zeit des Starts der Ausführung des Befehls j.
Die Vorbereitungszeit kann auf Basis der Spezifikationen der Maschine eingestellt werden, sowie auf Basis der Erfahrung von Bedienungspersonen, allgemeinen Techniken etc. Beispielsweise kann die Zeit, die erforderlich ist für den Anstieg des magnetischen Flusses des Induktionsmotors bestimmt werden auf Basis der Zeitkonstanten des Induktionsmotors, was weiter unten noch näher erläutert ist. Die zum Aufladen eines Akkumulators und eines Kondensators erforderliche Zeit kann auf Basis der jeweiligen Spezifikationen bestimmt werden. Auch kann die Vorbereitungszeit bestimmt werden auf Basis der Ausführungszeit, wie sie in dem Ausführungszeitenspeicher 105 abgespeichert ist.
Die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl gibt den eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehl an die Antriebssteuereinheit 20, wenn die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit gekommen ist oder auch zu einer vorgegebenen Zeit vor der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit. Die Antriebssteuereinheit 20 treibt eine angetriebene Einheit 31 entsprechend dem eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehl, wie er durch die Ausgabeeinrichtung 107 für den im Voraus berechneten Vorschaubefehl ausgegeben ist. Durch den Vorausantrieb der angetriebenen Einheit 31 kann die Wartezeit der Vorbereitungszeit reduziert werden. Dabei muss der Befehl nicht exakt zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit ausgegeben werden. Wird der Befehl vor oder nach der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit entsprechend der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit ausgegeben, dann wird die Ausführung des Befehls vorab gestartet und damit wird die Vorbereitungszeit verkürzt.
Nunmehr wird mit Bezug auf 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Eine Steuervorrichtung 100b gemäß 4 enthält eine Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 zum Identifizieren eines Befehls, welcher die industrielle Maschine 40 zu einer vorausberechneten Vorschaubefehlszeit aktiviert, und eine Wartezeitberechnungseinrichtung 109 zum Berechnen der Zeit vom Start des durch die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifizierten Befehls bis zur vorausberechneten Vorschaubefehlszeit.
Die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert den Befehl zum Aktivieren der industriellen Maschine 40 zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit, wenn ein Befehl in einem Programm vorliegt, welcher die Vorbereitungszeit erfordert. Wie 3 zeigt, führt die industrielle Maschine 40 nacheinander die Befehle 1 bis n aus und speichert die Ausführungszeiten für jeden Befehl in dem Ausführungszeitenspeicher 105. Die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 kann einen Befehl zum Aktivieren der industriellen Maschine 40 zu der vorausberechneten Vorschauzeit identifizieren auf Basis der in dem Ausführungszeitenspeicher 105 gespeicherten Ausführungszeit. Beim Beispiel gemäß 3 ist der Befehl i der Befehl zum Aktivieren der industriellen Maschine 40 zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit.
Die Wartezeitberechnungseinrichtung 109 berechnet die Wartezeit, das heißt, die Zeit von der Aktivierung der industriellen Maschine 40 entsprechend Befehl i, wie er durch die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert ist, bis zur vorausberechneten Vorschaubefehlszeit. Die Wartezeit kann durch Subtraktion der Zeit zum Starten der Ausführung des Befehls i von der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit berechnet werden.
Die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl gibt den eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehl nach der Aktivierung der industriellen Maschine 40 entsprechend dem durch die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifizierten Befehl nach etwa der Wartezeit aus.
Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Blick auf 5 näher beschrieben. Eine Steuervorrichtung 100c gemäß 5 hat die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 und eine Aufzeichnungseinrichtung 110 für die vorausberechnete Vorschaubefehlsposition, wobei die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl einen vorausberechneten Vorschaubefehl ausgibt auf Basis der Position der Antriebseinheit 31.
Die Aufzeichnungseinrichtung 110 für die vorausberechnete Vorschaubefehlsposition gewinnt die Position und die Richtung der Bewegung der angetriebenen Einheit 31, um die Position und die Richtung der Bewegung der angetriebenen Einheit 31 zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit abzuspeichern.
Die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl überwacht die Position und die Richtung der Bewegung der angetriebenen Einheit 31 bei Aktivierung der industriellen Maschine 40 gemäß dem mit der Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifizierten Befehl und gibt im Voraus den eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehl aus, wenn die angetriebene Einheit 31 sich in die mit der Aufzeichnungseinrichtung 110 für die vorausberechnete Vorschaubefehlsposition aufgezeichnete Position in Richtung der Bewegung bewegt, wie sie durch die Aufzeichnungseinrichtung 110 aufgezeichnet ist, oder auch schon, wenn sich die angetriebene Einheit 31 in der Nähe der vorstehend genannten Position befindet. Die angetriebene Einheit 31 der industriellen Maschine 40 kann ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine sein oder es kann sich auch um Arme oder Hände eines Roboters handeln oder um Teile einer Zufuhrvorrichtung, jeweils als Beispiel. Die angetriebene Einheit 31 bewegt sich auf einem Pfad, der durch den identifizierten Befehl vorgegeben ist.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 6 näher beschrieben. Die Steuervorrichtung 100d gemäß 6 hat die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 und eine Geschwindigkeitsaufzeichnungseinrichtung 111. Die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert einen Befehl, der die industrielle Maschine 40 zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit aktiviert, wenn in dem Programm ein Befehl vorliegt, der die Vorbereitungszeit erfordert.
Die Geschwindigkeitsaufzeichnungseinrichtung 111 gewinnt die Geschwindigkeit der angetriebenen Einheit 31, um die Geschwindigkeit der angetriebenen Einheit 31 zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit zu speichern.
Die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl überwacht die Geschwindigkeit der angetriebenen Einheit 31 nach Aktivierung der industriellen Maschine 40 entsprechend dem Befehl, wie er durch die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert ist. Erreicht die Geschwindigkeit der angetriebenen Einheit 31 die Geschwindigkeit zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit, wie sie in der Geschwindigkeitsaufzeichnungseinrichtung 111 abgespeichert ist, oder befindet sich die Geschwindigkeit in der Nähe dieser aufgezeichneten Geschwindigkeit, gibt die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl den Befehl aus, welcher die Vorbereitungszeit erfordert. Die angetriebene Einheit 31 der industriellen Maschine 40 ist beispielsweise das Werkzeug dieser Werkzeugmaschine. Im Falle einer Werkzeugmaschine ist die Geschwindigkeit aber nicht auf einen einzigen Wert eingeschränkt. Da eine Vielzahl von Vorschubspindeln in der Werkzeugmaschine zusammenwirken sind beispielsweise drei Achsen, wie eine X-Spindel, eine Y-Spindel und eine Z-Spindel gegeben; dann ist die Geschwindigkeit der Werkzeugmaschine ein Vektor (Vxd, Vyd, Vzd), welcher aus den Geschwindigkeiten der drei Spindeln zusammengesetzt ist.
Nunmehr erfolgt eine Beschreibung der automatischen Erzeugung eines vorausberechneten Vorschaubefehls mit Bezug auf 7. Eine Steuervorrichtung 100e gemäß 7 hat die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 und einen Befehlsgenerator 112. Die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert einen Befehl, der die industrielle Maschine 40 zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit aktiviert, wenn in dem Programm ein Befehl vorliegt, der die Vorbereitungszeit erfordert.
Der Befehlsgenerator 112 erzeugt einen Befehl zum Ausgeben des vorausberechneten Vorschaubefehls zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit oder vor dieser Zeit, um so den erzeugten Befehl dem Befehl hinzuzufügen, der durch die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert ist. 8A zeigt einen mit dem Befehlsgenerator 112 erzeugten Befehl. Ein Befehl „M999“ ist ein Beispiel für den Befehl zum Ausgeben des vorausberechneten Vorschaubefehls. Bei dem Parameter „P_“ des Befehls „M999“ wird die angetriebene Einheit eingegeben und bei dem Parameter „Q_“ wird die Zeit eingegeben. Der mit der Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifizierte Befehl ist „G00“. Der Befehlsgenerator 112 fügt den Befehl „M999“ zur Ausgabe des vorausberechneten Vorschaubefehls nach dem Befehl „G00“, wie er durch die Befehlsidentifizierungseinrichtung 108 identifiziert ist, hinzu. Die angetriebene Einheit 31, welche durch den Befehl „M999“ im Voraus angetrieben wird, ist durch den Parameter „P21“ bestimmt und eine Wartezeit bis zum vorausberechneten Vorschaubefehl wird mit „Q500“ angegeben, in diesem Falle 500 ms.
8B zeigt einen weiteren, mit dem Befehlsgenerator 112 erzeugten Befehl. Gemäß 8B wird der Parameter „Q_“ zu einem vorhandenen Befehl „M29“ hinzugefügt. Der Befehl „M29“ erfordert die Vorbereitungszeit. Der Parameter „Q500“ bedeutet, dass der vorausberechnete Vorschaubefehl 500 ms nach Implementierung des Befehls „G00“ ausgegeben wird, wobei Letzterer ein Befehl vor dem Befehl „M29“ ist. Wird der Parameter „Q_“ weggelassen, kann der Befehl im Voraus ausgegeben werden in Bezug auf den Start des Befehls „M29“. Das Vorzeichen des Wertes von Q kann umgekehrt werden, um den Befehl vor dem Start des identifizierten Befehls auszugeben.
Das in den 8A und 8B gezeigte Programm bestimmt die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit. In ähnlicher Weise kann die Steuervorrichtung 100c gemäß 5 einen Befehl erzeugen zum Bestimmen einer Zeitfolge für die Ausgabe des vorausberechneten Vorschaubefehls entsprechend der Position der angetriebenen Einheit 31. Die Steuervorrichtung 100d gemäß 6 kann einen Befehl für die Bestimmung der Zeitfolge zum Ausgeben des vorausberechneten Vorschaubefehls entsprechend der Geschwindigkeit der angetriebenen Einheit erzeugen.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Bezug auf 9 beschrieben. Eine Steuervorrichtung 100f gemäß 9 hat eine Geschwindigkeitsänderungseinrichtung 21, um die angetriebene Einheit 31 der industriellen Maschine 40 zweimal so schnell anzutreiben im Vergleich zur durch den Befehl bestimmten Geschwindigkeit, und eine Ausführungszeitenanpassungseinrichtung 113, welche die Betriebszeit durch die Geschwindigkeitsänderungseinrichtung 21 so anpasst, dass sie der normalen, ungeänderten Betriebszeit entspricht.
Die Funktion der Geschwindigkeitsänderungseinrichtung 21 wird üblicherweise mit „Korrektur“ („override“) bezeichnet, betrifft also den Antrieb der angetriebenen Einheit 31 mit einer Geschwindigkeit, die Null bis einige Male schneller ist als die im Befehl angegebene Geschwindigkeit. Die Korrektur ist eine Funktion, die eingesetzt wird, um beispielsweise den Betriebsablauf des Programms zu prüfen. Beim Prüfen des Betriebs der Programme wird die angetriebene Einheit 31 anfänglich langsam bewegt, um die Sicherheit des Programms zu testen und sodann wird die Geschwindigkeit bei gegebener Sicherheit erhöht, um den Zeitverbrauch bei der Prüfung zu kürzen. Durch Ausführung der Korrektur in dieser Weise wird die angetriebene Einheit mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die verschieden ist von der im tatsächlichen Betrieb, so dass die Ausführungszeit seitens der industriellen Maschine 40 verschieden ist von der tatsächlichen Betriebszeit.
Hat die Geschwindigkeitsänderungseinrichtung 21 die Korrektur ausgeführt, verwendet die Ausführungszeitenbestimmungseinrichtung 113 den Betrag der Geschwindigkeitsänderung, also den Korrekturwert, zum Anpassen der Ausführungszeit. Die Ausführungszeitenaufzeichnungseinrichtung 104 zeichnet die durch die Ausführungszeitenanpassungseinrichtung 113 angepasste Zeit in dem Ausführungszeitenspeicher 105 auf.
Auf diese Weise passt die Steuervorrichtung 100f gemäß 9 die Ausführungszeit an unter Berücksichtigung des Betrages der Geschwindigkeitsänderung, auch wenn die Geschwindigkeit der industriellen Maschine 40 während des Testbetriebs für die Prüfung des Betriebs der industriellen Maschine 40 geändert ist, wodurch die Ausführungszeit gewonnen werden kann.
Es erfolgt nun eine Beschreibung einer numerischen Steuervorrichtung 100g des Ausführungsbeispiels gemäß 10. Die numerische Steuervorrichtung 100g gemäß 10 hat einen Programmspeicher 101 zum Speichern eines aus einer Reihe von Befehlen zusammengesetzten Programms, eine Programmanalyseeinrichtung 102 zum Analysieren des Programms, eine Befehlsausgabeeinrichtung 103 zum Ausgeben des in dem Programm gegebenen Befehls an eine Motorsteuerung 20a einer Werkzeugmaschine, eine Ausführungszeitenaufzeichnungseinrichtung 104 zum Aufzeichnen der mit der Befehlsausgabeeinrichtung 103 ausgegebenen Befehle und der Ausführungszeiten der Befehle in Verknüpfung miteinander in dem Ausführungszeitenspeicher 105, eine Recheneinrichtung 106 für vorausberechnete Vorschaubefehlszeiten zum Berechnen der Zeiten zum Ausgeben des jeweiligen vorausberechneten Vorschaubefehls, eine Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl zum Ausgeben eines Befehls im Voraus an die Motorsteuerung 20a zum Start eines Befehls in Bezug auf den Start eines eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehls, und einen Vorbereitungszeitenspeicher 114 zum Speichern der jeweiligen Vorbereitungszeit.
Mit Bezug auf 11 wird ein Beispiel beschrieben mit Anwendung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung auf die Vektorsteuerung eines Induktionsmotors 30a. Eine numerische Steuervorrichtung 100g gemäß 11 hat eine Motorsteuerung 20a zum Steuern des Induktionsmotors 30a. Die Motorsteuerung 20a entspricht der Antriebssteuereinheit 20 der anderen Ausführungsbeispiele. Die Motor-steuerung 20a gemäß 11 hat eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 200a und eine Positionssteuereinrichtung 200b zum Steuern des Induktionsmotors 30a.
Die Motorsteuerung 20a führt die Vektorsteuerung für den Induktionsmotor 30a aus. Die Vektorsteuerung wird derart ausgeführt, dass Steuerungsstrom eines Wechselstrommotors mit drei Phasen zerlegt wird in zwei Phasen einer Magnetfeldkomponente (d-Achse) und einer Drehmomentkomponente (q-Achse) zum Einstellen der Größe des Drehmomentes in einer angetriebenen Einheit 31, wie einer Spindel, des Induktionsmotors 30a.
Ein Zwei-Phasen/Drei-Phasen-Konverter 201 wandelt den Steuerstrom aus zwei Phasen in drei Phasen und aus drei Phasen in zwei Phasen. Der Zwei-Phasen/Drei-Phasen-Inverter 201 zerlegt den Drei-Phasen-Strom des Induktionsmotors 30a in einen Anregungsstrom, welcher den magnetischen Fluss erzeugt (d-Achse) und in einen Drehmomentstrom, welcher das magnetische Feld beeinflusst zur Erzeugung von Drehmoment (q-Achse). Positionsrückmeldungen und Geschwindigkeitsrückmeldungen werden in die numerische Steuervorrichtung 100g eingegeben. Die Steuerung der numerischen Steuervorrichtung 100g wird umgeschaltet zwischen einem Positionssteuerungsmodus und einem Geschwindigkeitssteuerungsmodus. Der Positionssteuerungsmodus wird ausgeführt bezüglich der Rotationsposition der Spindel und die Geschwindigkeitssteuerung wird ausgeführt bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel. In dem Positionssteuerungsmodus gibt die Positionssteuereinrichtung 200b ein Ziel/Drehmoment an die Motorsteuerung 20a, während in dem Geschwindigkeitssteuerungsmodus die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 200a eine entsprechende Ausgabe durchführt. Die Motorsteuerung 20a implementiert die Vektorsteuerung gemäß dem Ziel-Drehmoment, welches durch die numerische Steuervorrichtung 100g eingegeben wird.
Ein Magnetflussbefehlsgenerator 202 gibt einen Ziel-Magnetfluss aus entsprechend dem Ziel-Drehmoment von der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 200a (oder der Positionssteuereinrichtung 200b). Eine Subtraktionseinrichtung 203 berechnet eine Differenz zwischen dem vom Magnetflussbefehlsgenerator 201 erzeugten Magnetfluss und dem von einer Magnetflussabschätzeinrichtung 205 abgeschätzten Magnetfluss. Die Magnetflusssteuerung 204 gibt einen Ziel-Anregungsstrom aus auf Basis der so berechneten Differenz. Eine Subtraktionseinrichtung 206 berechnet eine Differenz zwischen dem Anregungsstrom (d-Achsen-Strom) im Induktionsmotor 30a, wie er von dem Zwei-Phasen/Drei-Phasen-Konverter 201 ausgegeben wird, und dem Ziel-Anregungsstrom, wie er von der Magnetflusssteuerung 204 ausgegeben wird. Eine Anregungsstromsteuerung 207 gibt eine Zielspannung für die d-Achse entsprechend der berechneten Differenz aus.
Ein Drehmomentstromgenerator 208 gibt einen Ziel-Drehmomentstrom aus entsprechend dem Ziel-Drehmoment des Induktionsmotors. Eine Subtraktionseinrichtung 209 berechnet eine Differenz zwischen dem mit dem Drehmomentstromgenerator 208 erzeugten Ziel-Drehmomentstrom und dem Drehmomentstrom (q-Achsen-Strom) im Induktionsmotor 30a, der vom Zwei-Phasen/Drei-Phasen-Konverter 201 ausgegeben ist. Eine Drehmomentstromsteuerung 210 gibt eine Zielspannung für die q-Achse auf Basis der berechneten Differenz aus.
Der Zwei-Phasen/Drei-Phasen-Konverter 201 wandelt die Zielspannung der d-Achse, die von der Anregungsstromsteuerung 207 ausgegeben wird, und die Zielspannung der q-Achse, die von der Drehmomentstromsteuerung 210 ausgegeben wird, in Drei-Phasen-Wechselstrom zur Eingabe in den Induktionsmotor 30a. Auf diese Weise kann die Motorsteuerung 20a die Vektorsteuerung für den Induktionsmotor 30a ausführen.
In dem Geschwindigkeitssteuerungsmodus erfolgt gleichzeitig eine Geschwindigkeitsservosteuerung seitens der numerischen Steuervorrichtung 100g und die Vektorsteuerung seitens der Motorsteuerung 20a, während in dem Positionssteuerungsmodus gleichzeitig eine Positionsservosteuerung seitens der numerischen Steuervorrichtung 100g und die Vektorsteuerung seitens der Motorsteuerung 20a ausgeführt werden. Die Positionsservosteuerung kann die Geschwindigkeitsservosteuerung beinhalten.
Zur vereinfachten Darstellung der Vektorsteuerung ist in 11 die numerische Steuervorrichtung 100g so konfiguriert, dass sie Funktionen hat bezüglich der Geschwindigkeitsservosteuerung und der Positionsservosteuerung. Die Funktionen der Geschwindigkeitsservosteuerung und der Positionsservosteuerung sind typischerweise in der Motorsteuerung 20a vorgesehen. Insbesondere sind die Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung 200a und die Positionssteuerungseinrichtung 200b in der Motorsteuerung 20a enthalten. Die Geschwindigkeitsrückmeldung wird in die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 200a rückgeführt. Die Positionsrückmeldung wird in die Positionssteuereinrichtung 200b rückgeführt. Die Befehlsausgabeeinrichtung 103 der numerischen Steuervorrichtung 100g gibt einen Geschwindigkeitsbefehl für die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 200a und einen Positionsbefehl für die Positionssteuereinrichtung 200b aus. Die Steuerungsumschaltung wird ausgeführt zum Umschalten des Ziel-Drehmomentes, welches entweder von der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 200a oder der Positionssteuereinrichtung 200b ausgegeben wird. Die Umschaltung erfolgt entsprechend einem Befehl von der Programmanalyseeinrichtung 102 der numerischen Steuervorrichtung 100g. Die Positionsservosteuerung kann die Geschwindigkeitsservosteuerung beinhalten. Auch wenn die Funktionen der Geschwindigkeitsservosteuerung und der Positionsservosteuerung in der Motorsteuerung 20a wie oben beschrieben vorgesehen sind, wird der Effekt der vorliegenden Erfindung erreicht.
Mit Bezug auf 12 erfolgt eine Beschreibung des Anstiegs des Magnetflusses bei Umschaltung der Geschwindigkeitssteuerung in die Positionssteuerung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das in 8A gezeigte Programm eingesetzt. Angenommen, der Befehl „G00“ bedeutet „schnell vorwärts“ und der Befehl „G84“ bedeutet „Anstechprozess“ gemäß 8A, dann erfolgt die Umschaltung von „G00 (Geschwindigkeitssteuerung)“ zu „G84 (Positionssteuerung)“. Das Umschalten von der Geschwindigkeitssteuerung in die Positionssteuerung erfordert Vorbereitungszeit für den Anstieg des Magnetflusses.
Auf den Befehl „G00“ folgt der Befehl „M999“ für die Ausgabe des vorausberechneten Vorschaubefehls. Die Programmanalyseeinrichtung 102 liest den Befehl „M999“ (Schritt S1) und liest dann den Parameter „P500“, welcher das Steuerungsziel angibt, und den Parameter „Q21“, welcher die Wartezeit angibt (Schritt S2). Die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl der numerischen Steuervorrichtung 100g wartet gemäß der in dem Parameter „Q500“ bestimmten Wartezeit „500 ms“ nach Ausführung des Befehls „G00“ (Schritt S3). Sodann gibt die Programmanalyseeinrichtung 102 im Voraus einen Befehl zum Anstieg des Magnetflusses des Induktionsmotors „21“, welcher durch den Parameter „P21“ bestimmt ist (Schritt S4).
Die Motorsteuerung 20a erhöht den Anregungsstrom zum Erzeugen des Magnetflusses entsprechend dem vorausberechneten Vorschaubefehl von der numerischen Steuervorrichtung 100g (Schritt S5). Da der Magnetfluss eine Verzögerungskomponente erster Ordnung des anregenden Stromes ist, beginnt der Magnetfluss später anzusteigen als der Anstieg des Anregungsstromes (Schritt S6). Es könnte angenommen werden, dass die Geschwindigkeit des Induktionsmotors stark ansteigt, wenn der Magnetfluss mit dem Anregungsstrom ansteigt, jedoch ist dies tatsächlich nicht der Fall. Der Induktionsmotor ist gemäß 11 durch die Vektorsteuerung und die Geschwindigkeitsservosteuerung sowie die Positionsservosteuerung beeinflusst. Die Geschwindigkeitsservosteuerung reagiert schneller als der Magnetfluss. Auch wenn das Drehmoment ansteigt durch Verstärkung des Magnetflusses, fallen das Ziel-Drehmoment und der Drehmomentstrom ab unter dem Einfluss der Geschwindigkeitsservosteuerung und somit entsteht keine signifikante Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel. Wenn also bei Schneidarbeiten der Magnetfluss des Induktionsmotors verstärkt wird, entsteht deshalb kein Problem. Nachdem der Anregungsstrom verstärkt ist, steigt der Magnetfluss an, wobei die Geschwindigkeit der Spindel konstant beibehalten bleibt (Schritt S7).
Nach Schritt S5, wenn die Vorbereitungszeit abgelaufen ist, wird es Zeit, den Befehl „G84“ durch die Befehlsausgabeeinrichtung 103 auszugeben. Dabei schaltet die numerische Steuervorrichtung 100g den Befehl von „G00“ für die Geschwindigkeitssteuerung zu „G84“ für die Positionssteuerung (Schritt S8). Das heißt: der Anstieg des Magnetflusses wird im Voraus implementiert. Im Ergebnis kann bei Umschaltung von der Geschwindigkeitssteuerung auf die Positionssteuerung der Befehl „G84“ gestartet werden, ohne dass die Vorbereitungszeit für den Induktionsmotor abgewartet werden müsste (Schritt S9).
In dem Vorbereitungszeitenspeicher 114 gemäß 10 ist die für den Anstieg des Magnetflusses erforderliche Vorbereitungszeit eingestellt. Diese Vorbereitungszeit basiert auf der Zeitkonstanten des Induktionsmotors. 13 zeigt die Änderung des Magnetflusses, wenn der Anregungsstrom von 0% bis 100% variiert wird. Wenn n eine ganze Zahl und τ die Zeitkonstante sind, beträgt der entstandene Magnetfluss nach Ablauf der Zeitkonstanten τ nach dem Hochfahren des Anregungsstromes 63,2%, während nach Ablauf von 2 τ der Magnetfluss bei 86,5% liegt. Der Magnetfluss beträgt 98,2% nach Ablauf von 4 τ und er beträgt 99,9% nach Ablauf von 7 τ. Somit erreicht der Wert etwa 100% nach Ablauf einer Zeit entsprechend dem Vierbis Sieben-fachen der Zeitkonstanten, bezogen auf das Hochfahren des Anregungsstromes, woraus sich ergibt, dass der Wert für die Vorbereitungszeit vier bis sieben Mal größer eingestellt wird als die Zeitkonstante und diese Einstellung erfolgt im Vorbereitungszeitenspeicher 114. Auf diese Weise kann die Vorbereitungszeit eingestellt werden auf Basis der Eigenschaften der Maschine, den Erfahrungen der Bedienungsperson, allgemeinen Erwägungen etc.
Wie oben beschrieben, werden bei dem Ausführungsbeispiel die Informationen bezüglich des Befehls und der zugehörigen Ausführungszeit bei einem Testbetrieb oder bei einem anfänglichen Betrieb der industriellen Maschine 40 aufgezeichnet. Die Steuervorrichtung 100 analysiert das Programm und wenn in dem Programm ein Befehl vorliegt, der eine Vorbereitungszeit erfordert, berechnet sie die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit durch Subtraktion der Vorbereitungszeit vom zeitlichen Startpunkt der Ausführung des Befehls entsprechend der vorab aufgezeichneten Ausführungszeit. Nähert sich das Programm dem Zeitpunkt für den vorausberechneten Vorschaubefehl oder erreicht es diesen, gibt die Steuervorrichtung 100 im Voraus den Befehl aus, welcher die Vorbereitungszeit erfordert, um so die Ausführungszeit für das Gesamtprogramm entsprechend der Vorbereitungszeit abzukürzen. Da bei Einsatz einer industriellen Maschine 40 ein Testbetrieb so gut wie immer ausgeführt wird, ist es möglich, die genauen Ausführungszeiten bei tatsächlichem Betrieb der Maschine zu gewinnen, ohne dass weiterer Aufwand für die Bedienungsperson entstünde. Die Gewinnung der Ausführungszeit zum Beginn des Betriebs der Maschine ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit Schritt für Schritt.
Da die industrielle Maschine 40 tatsächlich (realiter) betrieben wird zum Gewinnen der Ausführungszeit, ist keine aufwändige Software, wie ein Simulator, erforderlich. Weiterhin ist es in der Regel schwierig, bestimmte Befehle, die durch eine Bedienungsperson über einen Simulator auf Basis des Programmes erzeugt werden, zu vermessen. Durch den tatsächlichen Betrieb der industriellen Maschine 40 kann hingegen die Ausführungszeit sofort gewonnen werden.
Der Befehl für die Ausgabe des vorausberechneten Vorschaubefehls wird erzeugt und in das Programm aufgenommen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Zeitfolge zum Ausgeben des Befehls bei der Ausführung des Programms im Voraus festzulegen und somit wird eine Reduzierung der Belastung der Steuervorrichtung 100 ermöglicht. Auch wird der Bedienungsperson ermöglicht, Feineinstellungen bezüglich des Befehls auszuführen durch erneute Eingabe der Parameter.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 7 und 8 sind die Steuervorrichtungen 100, 100a bis 100f eingerichtet, die Antriebssteuereinheit 20 zu enthalten. Allerdings können die Steuervorrichtung, die numerische Steuervorrichtung 100b und die Antriebssteuereinheit, wie die Motorsteuerung 20a, separat vorgesehen werden, wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß 10 gezeigt ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 10 sind die Steuervorrichtungen 100, 100a bis 100f separat von der industriellen Maschine 40 vorgesehen, jedoch können sie auch in die industrielle Maschine 40 aufgenommen sein. Die Steuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit dem Programmspeicher ausgerüstet, jedoch kann auch ein Programm ausgelesen werden, welches in einem transportablen Aufzeichnungsmedium gespeichert ist, oder das Programm kann auch aus einem Netzwerk gewonnen werden. Auch kann die Ausgabeeinrichtung 107 für den vorausberechneten Vorschaubefehl in der Antriebssteuereinheit 20 vorgesehen sein, anstelle der Steuervorrichtung 100.
Bei einer Werkzeugmaschine kann beispielsweise die Ausführungszeit für einen Befehl für eine Mikrofabrikation sehr kurz sein. In einem solchen Fall kann die Aufzeichnungszeit gemäß einer vorgegebenen Anzahl von Befehlen aufgezeichnet werden. Wird beispielsweise die Ausführungszeit alle 10 Befehle aufgezeichnet, dann wird die Ausführungszeit entsprechend Befehl 1 bis Befehl 10 aufgezeichnet, weiterhin entsprechend Befehl 11 bis Befehl 20 und so weiter.
Ein Steuersystem 500 gemäß 14 speichert das Programm und auch die Ausführungszeiten in einer externen Speichereinrichtung 50. Das Steuersystem 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält eine Mehrzahl von numerischen Steuervorrichtungen 100₁ bis 100_n und eine Mehrzahl von industriellen Maschinen 40₁ bis 40_n, welche jeweils durch eine zugeordnete Steuervorrichtung gesteuert werden. Die numerischen Steuervorrichtungen 100₁ bis 100_n sind mit der externen Speichereinrichtung 50 verbunden. Die externe Speichereinrichtung 50 kann beispielsweise ein transportables Speichermedium sein oder es kann sich auch um einen Speicher handeln, der über ein allgemeines oder ein lokales Netz anschließbar ist.
Die externe Speichereinrichtung 50 hat den Programmspeicher 101 und den Ausführungszeitenspeicher 105. Die externe Speichereinrichtung 50 kann in großem Umfang Daten speichern. Ist der Betrieb der industriellen Maschine 40 aufwändig, steigt auch die Menge an Daten bezüglich der Programme und Befehle an, wodurch auch die Datenmenge bezüglich der Ausführungszeit entsprechend den Befehlen anwächst. Bei einer Werkzeugmaschine wird die Anzahl der Befehle groß, wenn Prozesse mit gekrümmten Oberflächen mit feinsten Strukturen bearbeitet werden. In diesem Fall erlaubt der Einsatz einer externen Speichereinrichtung hoher Kapazität die Handhabung eines beträchtlichen Anstiegs der Daten bezüglich der Programme und der Daten bezüglich der Ausführungszeiten.
Führt der gleiche Typ einer industriellen Maschine 40 das gleiche Programm aus, dann kann davon ausgegangen werden, dass die Ausführungszeiten gleich sind. Bei Einstellung der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit für eine industrielle Maschine 40 erübrigt sich deshalb die Einstellung der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit in einem Testbetrieb oder in einem anfänglichen Betrieb für eine andere industrielle Maschine 40.
Die vorliegende Erfindung wurde oben beschrieben mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele, jedoch ist sie nicht auf solche Ausführungsbeispiele beschränkt. Fachpersonen können die Ausführungsbeispiele abwandeln, um die Erfindung in unterschiedlicher Art auszuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019075961 [0006]

Claims

Steuervorrichtung, welche für eine industrielle Maschine eine Reihe von Befehlen ausgibt einschließlich eines Befehls, der eine Vorbereitungszeit erfordert zum Aktivieren der industriellen Maschine, aufweisend: eine Ausführungszeitenaufzeichnungseinrichtung, die realiter die industrielle Maschine aktiviert zum Aufzeichnen eines Befehls für die industrielle Maschine und der Zeit, in welcher die industrielle Maschine realiter entsprechend dem Befehl arbeitet, in Verknüpfung miteinander; eine Recheneinrichtung für eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit, welche eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit berechnet durch Subtraktion der Vorbereitungszeit vom Startzeitpunkt der Ausführung des die Vorbereitungszeit erfordernden Befehls auf Basis der in der Ausführungszeitenaufzeichnungseinheit aufgezeichneten Zeit; und eine Ausgabeeinrichtung für einen vorausberechneten Vorschaubefehl, welche im Voraus entsprechend der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit den Befehl ausgibt, welcher die Vorbereitungszeit erfordert.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, aufweisend: eine Befehlsidentifizierungseinrichtung, welche einen Befehl zum Betrieb der industriellen Maschine zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit auf Basis der Zeit, welche die industrielle Maschine tatsächlich arbeitet, identifiziert; und eine Wartezeitberechnungseinrichtung, welche die Zeit berechnet von der Aktivierung der industriellen Maschine gemäß dem identifizierten Befehl bis zum Zeitpunkt des vorausberechneten Vorschaubefehls, wobei die Ausgabeeinrichtung für den vorausberechneten Vorschaubefehl den die Vorbereitungszeit erfordernden Befehl ausgibt auf Basis der mit der Wartezeitberechnungseinrichtung berechneten Zeit nach Aktivierung der industriellen Maschine auf Basis des identifizierten Befehls.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, aufweisend: eine Befehlsidentifizierungseinrichtung, welche einen Befehl zum Betrieb der industriellen Maschine zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit identifiziert auf Basis der Zeit, in welcher die industrielle Maschine realiter arbeitet; und eine Aufzeichnungseinrichtung für eine vorausberechnete Vorschaubefehlsposition, welche eine Position einer angetriebenen Einheit der industriellen Maschine zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit beim Betrieb der industriellen Maschine aufzeichnet auf Basis des identifizierten Befehls, wobei die Ausgabeeinrichtung für den vorausberechneten Vorschaubefehl den die Vorbereitungszeit erfordernden Befehl ausgibt entsprechend der Position der Antriebseinheit gemäß Aufzeichnung in der Aufzeichnungseinrichtung für die vorausberechnete Vorschaubefehlsposition.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine Befehlsidentifizierungseinrichtung, welche einen Befehl zum Betrieb der industriellen Maschine zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit identifiziert entsprechend der tatsächlichen Betriebszeit der industriellen Maschine; und eine Geschwindigkeitsaufzeichnungseinrichtung, welche eine Geschwindigkeit der angetriebenen Einheit der industriellen Maschine beim Betrieb derselben zu der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit entsprechend dem identifizierten Befehl aufzeichnet, wobei die Ausgabeeinrichtung für den vorausberechneten Vorschaubefehl den die Vorbereitungszeit der angetriebenen Einheit erfordernden Befehl ausgibt auf Basis der in der Geschwindigkeitsaufzeichnungseinrichtung aufgezeichneten Geschwindigkeit.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, aufweisend einen Befehlsgenerator, welcher einen Befehl erzeugt zum Ausgeben eines vorausberechneten Vorschaubefehls entsprechend der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit unter Addition zu dem mit der Befehlsidentifizierungseinrichtung identifizierten Befehl.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, aufweisend: eine Geschwindigkeitsänderungseinrichtung, welche die Geschwindigkeit ändert, um der industriellen Maschine zu ermöglichen, zwei Mal so schnell zu laufen wie mit der durch den Befehl angegebenen Geschwindigkeit; und eine Ausführungszeiteneinstellungseinrichtung, welche die mit der Geschwindigkeitsänderungseinrichtung eingestellte Betriebszeit auf eine umgeänderte normale Betriebszeit einstellt, wobei die Ausführungszeitenaufzeichnungseinrichtung die durch die Ausführungszeiteneinstelleinrichtung eingestellte Zeit als die Zeit des tatsächlichen Betriebs der industriellen Maschine aufzeichnet.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die industrielle Maschine einen Induktionsmotor aufweist, und die Steuervorrichtung eine Vorbereitungszeiteneinstelleinrichtung aufweist, welche ein Mehrfaches der Zeitkonstanten des Induktionsmotors als Vorbereitungszeit einstellt.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei dann, wenn ein Befehl vorliegt zum Umschalten der Steuerung des Induktionsmotors von einer Geschwindigkeitssteuerung zu einer Positionssteuerung der Anregungsstrom im Induktionsmotor angehoben wird entsprechend einer vorausberechneten Vorschaubefehlszeit bezüglich des betreffenden Befehls zum Fortsetzen der Geschwindigkeitssteuerung vor Start des Betriebs entsprechend dem Befehl, und wobei die Geschwindigkeitssteuerung in die Positionssteuerung umgeschaltet wird, wenn der Betrieb entsprechend dem Befehl gestartet wird.
Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Vorbereitungszeiteneinstelleinrichtung aufweisend, welche die Vorbereitungszeit des Befehls einstellt entsprechend der Zeit des tatsächlichen Betriebs der industriellen Maschine.
Steuersystem, welches an eine industrielle Maschine eine Reihe von Befehlen gibt einschließlich eines eine Vorbereitungszeit erfordernden Befehls zum Aktivieren der industriellen Maschine, aufweisend: einen Ausführungszeitenspeicher, welcher effektiv die industrielle Maschine aktiviert zum Aufzeichnen eines Befehls für die industrielle Maschine und der Zeit, welche die industrielle Maschine effektiv entsprechend dem Befehl arbeitet, in Verknüpfung miteinander; eine Recheneinrichtung für eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit, welche eine vorausberechnete Vorschaubefehlszeit berechnet durch Subtraktion der Vorbereitungszeit von der Zeit des Starts der Ausführung des die Vorbereitungszeit erfordernden Befehls entsprechend der in dem Ausführungszeitenspeicher gespeicherten Zeit; und eine Ausgabeeinrichtung für den vorausberechneten Vorschaubefehl, welche im Voraus den die Vorbereitungszeit erfordernden Befehl ausgibt entsprechend der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit.
Steuersystem gemäß Anspruch 10, wobei das Steuersystem mehrere industrielle Maschinen steuert, wobei der Ausführungszeitenspeicher zumindest eine der mehreren industriellen Maschinen aktiviert zum Speichern eines Befehls für die industrielle Maschine und der Zeit des effektiven Betriebs der industriellen Maschine entsprechend dem Befehl in Verknüpfung miteinander, die Recheneinrichtung für die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit die vorausberechnete Vorschaubefehlszeit berechnet durch Subtraktion der Vorbereitungszeit von der Zeit des Starts der Ausführung des die Vorbereitungszeit erfordernden Befehls auf Basis der in dem Ausführungszeitenspeicher gespeicherten Zeit, wenn zumindest eine der industriellen Maschinen effektiv betrieben wird, und jede der Ausgabeeinrichtungen für den vorausberechneten Vorschaubefehl derjenigen industriellen Maschinen, die nicht die obige zumindest eine industrielle Maschine sind, im Voraus den Befehl entsprechend der vorausberechneten Vorschaubefehlszeit ausgibt, welcher die Vorbereitungszeit erfordert.