專利名稱：通過將測量儀系統(tǒng)完全集成到機器控制中進行加工參數(shù)的自動控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
利用來自在機器周期結(jié)束后立即測量加工特征的測量系 統(tǒng)的信息反饋可以改進機器的控制處理。這個原理特別適用于加工處 理，例如對磨工件的孔。該信息用于補償或偏置控制珩磨或其它加工操作的現(xiàn)有 參數(shù)。這可以針對處理中或處理后測量進行。這種類型的機器/測量儀系統(tǒng)的 一個缺點在于等待時間 (即，數(shù)據(jù)從測量控制系統(tǒng)反饋到機器控制系統(tǒng)所花費的時間)以及 處理時間。由外部測量系統(tǒng)發(fā)送到機器的信息通常會在時間上滯后太 多而不能用于控制處理中測量操作或者動態(tài)顯示數(shù)據(jù)。另一缺點會是 用于實現(xiàn)附加測量系統(tǒng)的成本和時間。在機器不具有用于與測量儀系 統(tǒng)通過接口連接的現(xiàn)有裝置的情況下會尤其如此。除了需要兩個控制 系統(tǒng)之間的通信方法之外，為了安全起見還會需要物理硬件連接。一 個實例是目前用在所有計算機控制機器上的緊急停止電路。當按下緊 急停止按鈕時，故障狀態(tài)存在，并且所有機器運動立即停止。在某些 情況下，可能各種加工部件將由一個或兩個系統(tǒng)控制，因此在另一個 處于故障狀態(tài)下時兩個系統(tǒng)必須通信以停止所有運動。另外，當采用分離的機器和測量控制時，會存在對于將兩個不同控制系統(tǒng)連接在一起來說固有的冗余。由于兩個系統(tǒng)都會需要 電力，非常可行的是每個系統(tǒng)都具有其自己的電源，包括用于電源電 路的安全裝置。兩個系統(tǒng)都會具有其自己的顯示器和控制器。結(jié)果， 操作者將不得不學習操作兩個不同的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，將"現(xiàn)貨供應的"測量儀系 統(tǒng)添加到現(xiàn)有機器的困難和缺點被減少或消除。不是將氣動測量儀系 統(tǒng)物理連接到現(xiàn)有機器，而是將測量系統(tǒng)集成到機器設(shè)計中。換言之， 機器控制和測量儀控制二者駐留在相同的控制器中，并且通過單個接 口或顯示器來操作。機器控制與測量儀控制之間的所有通信在相同控 制器上通過采用通信協(xié)議的軟件和共享存儲器來進行。并且，根據(jù)本 發(fā)明集成到機器設(shè)計中的測量儀控制系統(tǒng)可以采用現(xiàn)有的測量儀處 理和質(zhì)量控制軟件。結(jié)合機器和測量儀功能的控制，消除了具有專用于提供機 器控制系統(tǒng)與測量儀控制系統(tǒng)之間通信的冗余部件或硬件的需求。在 本發(fā)明中，集成的一個重要方面是機器控制與測量儀控制包 (package)之間的通信。在兩個包之間建立協(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)目的方式實現(xiàn)，并且不限于共 享存儲器或套接字接口 ( sockets interface )。作為另 一優(yōu)點，在一個控制器上具有兩個系統(tǒng)提供了將附 加的控制系統(tǒng)集成到機器中的機會。除了測量儀系統(tǒng)之外，可以容易 地添加像統(tǒng)計過程控制(SPC)的其它相關(guān)控制系統(tǒng)。根據(jù)機器控制 的類型，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 和集成到機器控制中以輔助機器的操作。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的包括采用集成機器控制和測量儀 控制的控制器的機床的示意圖；圖2是包括本發(fā)明的集成機器控制和測量儀控制的、圖1 的機床的硬件方面的簡化示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的用于處理中測量的集成機器控制 和測量儀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)明的用于處理后測量的集成機器控制和測量儀控制的操作的步驟的另 一 高階流程圖。
具體實施例方式機床10另外包括在第二分度位置處與旋轉(zhuǎn)分度工作臺24 相鄰設(shè)置的測量儀柱28，如圖l所示(對于圖2的前視圖而言測量儀 柱28被例示為繞工作臺旋轉(zhuǎn))。測量儀柱28也具有公知的構(gòu)造和操 作，并被例示為氣動測量儀，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,用于測量孔的大小以及可選的一個或多個其它特性，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，探頭運動傳統(tǒng)地受伺服控制，即，是垂直可移動的，如 所附箭頭所示，以使測量可以在沿著孔長度方向上的一個或多個位置
處進行，并且測量儀柱28能夠用于輸出代表測量值的一個信號或多 個信號以供機床10使用，如將要說明的。更特別地參考圖5的流程圖46，在由機器控制基于來自先 前測量儀周期的共享存儲器中的數(shù)據(jù)進行的工具補償值的計算之后， 由機器控制開始機器周期。在結(jié)束機器周期之后，機器控制將工件或 部件移動到測量儀。對于機器10,這將涉及分度工作臺24將該部件 安置在測量儀柱下方。然后由測量儀控制啟動測量儀周期，通過機器 控制，測量儀探頭被移動到該部件的孔中。進行測量儀周期，并當其 結(jié)束時，測量儀控制處理數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)由機器控制使用來計算新的工 具補償值。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) 進行，其方式便利，消除了其它控制方法中被發(fā)現(xiàn)成問題的大量等待 時間。此外，該優(yōu)點是使用簡化的設(shè)備實現(xiàn)的，該簡化的設(shè)備包括由 單個電源可操作的單個控制器，并且其可以與單個i/o裝置(例如觸 摸屏等)進行接口連接。應該理解，在閱讀本申請7>開的內(nèi)容時，本領(lǐng)域4支術(shù)人員 將會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)明實質(zhì)的部分的細節(jié)、材料、步驟和布置上的變化。前
述說明例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但在不脫離本發(fā)明范圍的情況下 基于本說明書的概念可以在其它實施例中采用。因而，隨后的權(quán)利要 求意圖寬泛地保護本發(fā)明以及所示的具體形式。
權(quán)利要求
1.一種機器控制器，包括存儲器，和處理器，其被配置為運行機器控制和測量儀控制，所述機器控制自動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)來對該工件進行加工處理的設(shè)備，所述測量儀控制用于自動控制測量設(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)存儲在所述存儲器中；其中，與所述工件的參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲于其中的存儲器的至少一部分被配置為共享存儲器，從而允許所述機器控制立即檢索并使用所存儲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所述的機器控制器，其中所述機器控制可自動 運行以將與至少一個機器參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲在所述共享存儲器中，從而允許所述數(shù)據(jù)由所述測量儀控制立即檢索并使用。
3. 如權(quán)利要求1所述的機器控制器，其中所述用于進行加工處 理的設(shè)備包括可操作以珩磨所述工件的孔的珩磨機器。
4. 如權(quán)利要求3所述的機器控制器，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所述的機器控制器，其中所述處理器被配置為 使用所存儲的數(shù)據(jù)同時運行所述機器控制和所述測量儀控制。
7. 如權(quán)利要求1所述的機器控制器，包括所述測量儀設(shè)備，其 中所述用于進行加工處理的設(shè)備包括可操作以珩磨所述工件的孔的 對磨機器，并且其中所述測量儀設(shè)備包括氣動測量儀柱，該氣動測量 儀柱包含與所述控制器通過接口連接的傳感器，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)以供所述測量儀控制使用。
8. —種珩磨機器控制器，包括存儲器，和處理器，其被配置為運行機器控制和測量儀控制，所述機器控制 自動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 對該工件進行桁磨處理的設(shè)備，所述測量儀控制用于自動控制測量設(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)存儲在所述存儲器中；其中，與該孔的參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲于其中的存儲器的至少一 部分被配置為共享存儲器，從而允許所述機器控制立即檢索并使用所 存儲的與該孔的參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機器控制器，其中所述機器控制可 自動運行以將與至少一個機器參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲在所述共享存儲 器中，從而允許所述數(shù)據(jù)由所述測量儀控制立即檢索并使用。
10. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機器控制器，包括所述測量儀設(shè)備， 并且其中所述測量儀設(shè)備包括氣動測量儀柱，該氣動測量儀柱包含與 所述控制器通過接口連接的傳感器，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)以供所述測量儀控制使用。
11. 如權(quán)利要求8所述的珩磨機器控制器，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所述的珩磨機器控制器，其中所述處理器被配 置為使用所存儲的數(shù)據(jù)同時運行所述機器控制和所述測量儀控制。
14. 如權(quán)利要求13所述的珩磨機器控制器，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)并且由所述測量儀控 制處理并存儲。
全文摘要
一種機器控制器，包括存儲器和處理器，該處理器被配置為運行機器控制和測量儀控制，所述機器控制自動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)地對該工件進行加工處理的設(shè)備，所述測量儀控制用于自動控制測量設(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)存儲在所述存儲器中。與所述工件的參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)被存儲于其中的存儲器的至少一部分被配置為共享存儲器，從而允許所述機器控制立即檢索并使用所存儲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量和其它參數(shù)。
文檔編號G06F19/00GK101529431SQ200780038998
公開日2009年9月9日 申請日期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 申請人:森南產(chǎn)品公司