專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)將測(cè)量?jī)x系統(tǒng)完全集成到機(jī)器控制中進(jìn)行加工參數(shù)的自動(dòng)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
利用來(lái)自在機(jī)器周期結(jié)束后立即測(cè)量加工特征的測(cè)量系 統(tǒng)的信息反饋可以改進(jìn)機(jī)器的控制處理。這個(gè)原理特別適用于加工處 理，例如對(duì)磨工件的孔。該信息用于補(bǔ)償或偏置控制珩磨或其它加工操作的現(xiàn)有 參數(shù)。這可以針對(duì)處理中或處理后測(cè)量進(jìn)行。這種類(lèi)型的機(jī)器/測(cè)量?jī)x系統(tǒng)的 一個(gè)缺點(diǎn)在于等待時(shí)間 (即，數(shù)據(jù)從測(cè)量控制系統(tǒng)反饋到機(jī)器控制系統(tǒng)所花費(fèi)的時(shí)間)以及 處理時(shí)間。由外部測(cè)量系統(tǒng)發(fā)送到機(jī)器的信息通常會(huì)在時(shí)間上滯后太 多而不能用于控制處理中測(cè)量操作或者動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)。另一缺點(diǎn)會(huì)是 用于實(shí)現(xiàn)附加測(cè)量系統(tǒng)的成本和時(shí)間。在機(jī)器不具有用于與測(cè)量?jī)x系 統(tǒng)通過(guò)接口連接的現(xiàn)有裝置的情況下會(huì)尤其如此。除了需要兩個(gè)控制 系統(tǒng)之間的通信方法之外，為了安全起見(jiàn)還會(huì)需要物理硬件連接。一 個(gè)實(shí)例是目前用在所有計(jì)算機(jī)控制機(jī)器上的緊急停止電路。當(dāng)按下緊 急停止按鈕時(shí)，故障狀態(tài)存在，并且所有機(jī)器運(yùn)動(dòng)立即停止。在某些 情況下，可能各種加工部件將由一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)控制，因此在另一個(gè) 處于故障狀態(tài)下時(shí)兩個(gè)系統(tǒng)必須通信以停止所有運(yùn)動(dòng)。另外，當(dāng)采用分離的機(jī)器和測(cè)量控制時(shí)，會(huì)存在對(duì)于將兩個(gè)不同控制系統(tǒng)連接在一起來(lái)說(shuō)固有的冗余。由于兩個(gè)系統(tǒng)都會(huì)需要 電力，非常可行的是每個(gè)系統(tǒng)都具有其自己的電源，包括用于電源電 路的安全裝置。兩個(gè)系統(tǒng)都會(huì)具有其自己的顯示器和控制器。結(jié)果， 操作者將不得不學(xué)習(xí)操作兩個(gè)不同的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，將"現(xiàn)貨供應(yīng)的"測(cè)量?jī)x系 統(tǒng)添加到現(xiàn)有機(jī)器的困難和缺點(diǎn)被減少或消除。不是將氣動(dòng)測(cè)量?jī)x系 統(tǒng)物理連接到現(xiàn)有機(jī)器，而是將測(cè)量系統(tǒng)集成到機(jī)器設(shè)計(jì)中。換言之， 機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x控制二者駐留在相同的控制器中，并且通過(guò)單個(gè)接 口或顯示器來(lái)操作。機(jī)器控制與測(cè)量?jī)x控制之間的所有通信在相同控 制器上通過(guò)采用通信協(xié)議的軟件和共享存儲(chǔ)器來(lái)進(jìn)行。并且，根據(jù)本 發(fā)明集成到機(jī)器設(shè)計(jì)中的測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)可以采用現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x處 理和質(zhì)量控制軟件。結(jié)合機(jī)器和測(cè)量?jī)x功能的控制，消除了具有專(zhuān)用于提供機(jī) 器控制系統(tǒng)與測(cè)量?jī)x控制系統(tǒng)之間通信的冗余部件或硬件的需求。在 本發(fā)明中，集成的一個(gè)重要方面是機(jī)器控制與測(cè)量?jī)x控制包 (package)之間的通信。在兩個(gè)包之間建立協(xié)議，并允許數(shù)據(jù)傳輸 和控制功能的同步。協(xié)議能夠以任何數(shù)目的方式實(shí)現(xiàn)，并且不限于共 享存儲(chǔ)器或套接字接口 ( sockets interface )。作為另 一優(yōu)點(diǎn)，在一個(gè)控制器上具有兩個(gè)系統(tǒng)提供了將附 加的控制系統(tǒng)集成到機(jī)器中的機(jī)會(huì)。除了測(cè)量?jī)x系統(tǒng)之外，可以容易 地添加像統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)的其它相關(guān)控制系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)器控制 的類(lèi)型，像文字處理和數(shù)據(jù)分析軟件的其它常用軟件包也可以被安裝 和集成到機(jī)器控制中以輔助機(jī)器的操作。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的包括采用集成機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x 控制的控制器的機(jī)床的示意圖；圖2是包括本發(fā)明的集成機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x控制的、圖1 的機(jī)床的硬件方面的簡(jiǎn)化示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的用于處理中測(cè)量的集成機(jī)器控制 和測(cè)量?jī)x控制的操作的步驟的高階(high-level)流程圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的用于處理后測(cè)量的集成機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x控制的操作的步驟的另 一 高階流程圖。
具體實(shí)施例方式機(jī)床10另外包括在第二分度位置處與旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)24 相鄰設(shè)置的測(cè)量?jī)x柱28，如圖l所示(對(duì)于圖2的前視圖而言測(cè)量?jī)x 柱28被例示為繞工作臺(tái)旋轉(zhuǎn))。測(cè)量?jī)x柱28也具有公知的構(gòu)造和操 作，并被例示為氣動(dòng)測(cè)量?jī)x，包括在第二分度位置處可插入工件18 的孔16中的空氣探頭30,用于測(cè)量孔的大小以及可選的一個(gè)或多個(gè)其它特性，例如但不限于平直度、形狀、輪廓和關(guān)于其中心軸的中心 性。優(yōu)選地，探頭運(yùn)動(dòng)傳統(tǒng)地受伺服控制，即，是垂直可移動(dòng)的，如 所附箭頭所示，以使測(cè)量可以在沿著孔長(zhǎng)度方向上的一個(gè)或多個(gè)位置
處進(jìn)行，并且測(cè)量?jī)x柱28能夠用于輸出代表測(cè)量值的一個(gè)信號(hào)或多 個(gè)信號(hào)以供機(jī)床10使用，如將要說(shuō)明的。更特別地參考圖5的流程圖46，在由機(jī)器控制基于來(lái)自先 前測(cè)量?jī)x周期的共享存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行的工具補(bǔ)償值的計(jì)算之后， 由機(jī)器控制開(kāi)始機(jī)器周期。在結(jié)束機(jī)器周期之后，機(jī)器控制將工件或 部件移動(dòng)到測(cè)量?jī)x。對(duì)于機(jī)器10,這將涉及分度工作臺(tái)24將該部件 安置在測(cè)量?jī)x柱下方。然后由測(cè)量?jī)x控制啟動(dòng)測(cè)量?jī)x周期，通過(guò)機(jī)器 控制，測(cè)量?jī)x探頭被移動(dòng)到該部件的孔中。進(jìn)行測(cè)量?jī)x周期，并當(dāng)其 結(jié)束時(shí)，測(cè)量?jī)x控制處理數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由機(jī)器控制使用來(lái)計(jì)算新的工 具補(bǔ)償值。因此，很明顯，在這里例示的上述步驟可以利用共享數(shù)據(jù) 進(jìn)行，其方式便利，消除了其它控制方法中被發(fā)現(xiàn)成問(wèn)題的大量等待 時(shí)間。此外，該優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)化的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該簡(jiǎn)化的設(shè)備包括由 單個(gè)電源可操作的單個(gè)控制器，并且其可以與單個(gè)i/o裝置(例如觸 摸屏等)進(jìn)行接口連接。應(yīng)該理解，在閱讀本申請(qǐng)7>開(kāi)的內(nèi)容時(shí)，本領(lǐng)域4支術(shù)人員 將會(huì)想到并可以做出在本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)的、在已經(jīng)被描述和例 示以解釋本發(fā)明實(shí)質(zhì)的部分的細(xì)節(jié)、材料、步驟和布置上的變化。前
述說(shuō)明例示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但在不脫離本發(fā)明范圍的情況下 基于本說(shuō)明書(shū)的概念可以在其它實(shí)施例中采用。因而，隨后的權(quán)利要 求意圖寬泛地保護(hù)本發(fā)明以及所示的具體形式。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器控制器，包括存儲(chǔ)器，和處理器，其被配置為運(yùn)行機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x控制，所述機(jī)器控制自動(dòng)控制用于至少部分作為與工件的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)的函數(shù)來(lái)對(duì)該工件進(jìn)行加工處理的設(shè)備，所述測(cè)量?jī)x控制用于自動(dòng)控制測(cè)量設(shè)備，以收集并處理與工件的參數(shù)相關(guān)的所述數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中；其中，與所述工件的參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)于其中的存儲(chǔ)器的至少一部分被配置為共享存儲(chǔ)器，從而允許所述機(jī)器控制立即檢索并使用所存儲(chǔ)的與所述工件的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器控制器，其中所述機(jī)器控制可自動(dòng) 運(yùn)行以將與至少一個(gè)機(jī)器參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中，從而允許所述數(shù)據(jù)由所述測(cè)量?jī)x控制立即檢索并使用。
3. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器控制器，其中所述用于進(jìn)行加工處 理的設(shè)備包括可操作以珩磨所述工件的孔的珩磨機(jī)器。
4. 如權(quán)利要求3所述的機(jī)器控制器，其中與所述工件的參數(shù)相 關(guān)的數(shù)據(jù)包括與所述工件的孔的尺寸相關(guān)的數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求3所述的機(jī)器控制器，其中與所述工件的參數(shù)相 關(guān)的數(shù)據(jù)包括與所述工件的孔的形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器控制器，其中所述處理器被配置為 使用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)同時(shí)運(yùn)行所述機(jī)器控制和所述測(cè)量?jī)x控制。
7. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)器控制器，包括所述測(cè)量?jī)x設(shè)備，其 中所述用于進(jìn)行加工處理的設(shè)備包括可操作以珩磨所述工件的孔的 對(duì)磨機(jī)器，并且其中所述測(cè)量?jī)x設(shè)備包括氣動(dòng)測(cè)量?jī)x柱，該氣動(dòng)測(cè)量 儀柱包含與所述控制器通過(guò)接口連接的傳感器，用于向所述控制器輸 出代表所述工件的孔的參數(shù)的數(shù)據(jù)以供所述測(cè)量?jī)x控制使用。
8. —種珩磨機(jī)器控制器，包括存儲(chǔ)器，和處理器，其被配置為運(yùn)行機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x控制，所述機(jī)器控制 自動(dòng)控制用于至少部分作為與工件的孔的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)的函數(shù)來(lái) 對(duì)該工件進(jìn)行桁磨處理的設(shè)備，所述測(cè)量?jī)x控制用于自動(dòng)控制測(cè)量設(shè) 備，以收集并處理與該孔的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中；其中，與該孔的參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)于其中的存儲(chǔ)器的至少一 部分被配置為共享存儲(chǔ)器，從而允許所述機(jī)器控制立即檢索并使用所 存儲(chǔ)的與該孔的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機(jī)器控制器，其中所述機(jī)器控制可 自動(dòng)運(yùn)行以將與至少一個(gè)機(jī)器參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ) 器中，從而允許所述數(shù)據(jù)由所述測(cè)量?jī)x控制立即檢索并使用。
10. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機(jī)器控制器，包括所述測(cè)量?jī)x設(shè)備， 并且其中所述測(cè)量?jī)x設(shè)備包括氣動(dòng)測(cè)量?jī)x柱，該氣動(dòng)測(cè)量?jī)x柱包含與 所述控制器通過(guò)接口連接的傳感器，用于向所述控制器輸出代表所述 工件的孔的參數(shù)的數(shù)據(jù)以供所述測(cè)量?jī)x控制使用。
11. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機(jī)器控制器，其中與該孔的參數(shù)相 關(guān)的數(shù)據(jù)包括與所述孔的尺寸相關(guān)的數(shù)據(jù)。
12. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機(jī)器控制器，其中與該孔的參數(shù)相 關(guān)的數(shù)據(jù)包括與所述孔的形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)。
13. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機(jī)器控制器，其中所述處理器被配 置為使用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)同時(shí)運(yùn)行所述機(jī)器控制和所述測(cè)量?jī)x控制。
14. 如權(quán)利要求13所述的珩磨機(jī)器控制器，其中所述珩磨處理 包括將工件的孔絎磨到作為從所述共享存儲(chǔ)器檢索的數(shù)據(jù)的函數(shù)而確定的值，所述數(shù)據(jù)與先前珩磨的孔的參數(shù)相關(guān)并且由所述測(cè)量?jī)x控 制處理并存儲(chǔ)。
全文摘要
一種機(jī)器控制器，包括存儲(chǔ)器和處理器，該處理器被配置為運(yùn)行機(jī)器控制和測(cè)量?jī)x控制，所述機(jī)器控制自動(dòng)控制用于至少部分作為與工件的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)的函數(shù)地對(duì)該工件進(jìn)行加工處理的設(shè)備，所述測(cè)量?jī)x控制用于自動(dòng)控制測(cè)量設(shè)備，以收集并處理與工件的參數(shù)相關(guān)的所述數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中。與所述工件的參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)于其中的存儲(chǔ)器的至少一部分被配置為共享存儲(chǔ)器，從而允許所述機(jī)器控制立即檢索并使用所存儲(chǔ)的與所述工件的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。所述控制器具有用于控制珩磨處理和測(cè)量處理的特定用途，其可以是處理中的或處理后的，并且可以用于孔尺寸測(cè)量和其它參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101529431SQ200780038998
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日
發(fā)明者C·A·米克, R·L·雅克布斯梅耶爾, T·P·豪斯 申請(qǐng)人:森南產(chǎn)品公司