能由机器制造者参数化的数控装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于数控装置的运行方法，
[0002]-其中，数控装置执行系统程序，
[0003]-其中，数控装置在执行系统程序的情况下执行子程序并且在执行子程序的基础上驱控由数控装置控制的机床的位置受控的轴，
[0004]-其中，子程序具有指令集，指令集由数控装置按顺序依次调用，
[0005]-其中，仅当指令集遵守允许的边界条件时数控装置才执行调用的指令集，否则数控装置不执行指令集，
[0006]-其中，数控装置在执行系统程序的情况下在执行子程序之前经由接口接收信息，该接口被保护以防止未授权的访问，该信息确定允许的边界条件。
[0007]
本发明还涉及一种用于数控装置的系统程序，其中，系统程序包括能由数控装置执行的机器码，其中，数控装置对机器码的执行使得数控装置执行这种运行方法。
[0008]
本发明还涉及一种数控装置，其中，利用这种系统程序为数控装置编程，以使数控装置执行这种运行方法。
[0009]
本发明还涉及一种机床，
[0010]-其中，机床具有多个位置受控的轴，借助于位置受控的轴能使得机床的工具相对于待加工的工件行进，
[0011]-其中，机床具有这种数控装置，由数控装置驱控位置受控的轴。


背景技术：

[0012]
数控装置、相关的机床以及数控装置和机床的运行方法是普遍已知的。
[0013]
在制造机床时，机床的制造者一方面在结构方面生产机床、例如车床或铣床。此外，制造者在机床的机构设计的范畴中确定：机床具有多少和哪些位置受控的轴。例如，制造者能够制造具有三个位置受控的轴的铣床，借助于其能够在三维空间中相对于待加工的工件仅平移地、而非转动地定位机床的工具。可替换地，制造者例如能够制造具有四个或五个位置受控的轴的铣床，借助于其能够在三维中相对于工件除了平移定位外还在一个或两个取向中转动地定位工具。机床的其他设计方案也是可行的，例如机床具有多于两个旋转轴也是可行的。
[0014]
机床的制造者为了控制由其生产的机床而应用数控装置。数控装置通常能被普遍采用，即不取决于机床是否是车床、铣床或其他类型的机床。因此，数控装置通常具有的能力是适用于控制上述机床(以及其他的机床)中的每一种。然而，针对具体采用数控装置的机床、例如具有三个位置受控的轴的铣床，不是所有由数控装置提供的功能都是合理的或者完全能使用。一些功能以及尤其功能的一些组合甚至能够是有害的。由此，数控装置的非常多的参数是能调整的，其中，合理的参数取决于数控装置的具体的应用。借助于参数例如能够确定：是否能够调用或实施确定的功能或功能的确定组合。可替换地或附加地，能够借助于参数确定：以何种方式和方法实施确定的功能或功能的确定组合。
[0015]
为了确保仅使用数控装置的“有用的”功能和类似功能，在手册和类似物中为此指出：哪些功能是合理的并且能够使用，并且在此在可能的情况下必须遵守哪些条件。由此，机床的制造者避免其责任风险，因为其在手册或使用说明中详细指出什么功能允许使用以及什么不允许。相反地原则上不排除的是，不能使用或不能合理使用的功能尽管如此还由数控装置调用。假如还无意地调用这种功能，则能够造成不合格的加工过程或者甚至损坏机床或工件。
[0016]
还已知的是，将确定的软件选项随后激活或者随后集成到数控装置中。该集成通过终端用户、即机床的购买者和运行者实现。机床的制造者不控制的是，随后激活或集成软件选项中的哪些，并且是否以及在可能的情况下以何种方式和方法使用软件。其能够(如前所述)仅在手册和类似物中指出的是，哪些功能是合理的并且能够使用并且哪些条件在此在可能的情况下必须遵守。
[0017]
从文献ep3543811a1中已知了数控系统，其在受控的情况下通过系统程序实施使用程序。数控装置在实施使用程序的范畴中借助于至少一个具有至少一个第一时钟频率的处理器装置测定用于由数控装置控制的机器位置受控的轴的额定值，并且根据分别测定的额定值驱控位置受控的轴。在数控装置中为数控装置的资源分别存储：是否并且在可能的情况下在何种环境下启用其或者禁用资源。数控装置在仅使用启用的资源的情况下测定用于位置受控的轴的额定值。
[0018]
从文献ep3045993a1中已知了生产系统，其具有生产机器和用于为生产机器基于生产数据生成专门控制指令的控制装置。控制装置具有分析装置，分析装置设计成根据预设的质量标准判断：是否应用已经集成到控制装置中的激活的、用于将生产数据转换为专门控制指令的功能，或者应用在数据库中在控制装置之外或以未激活的形式在控制装置中提供的可替换的功能。
[0019]
从文献us2006/0064385a1中已知了用于经由互联网销售cnc(计算机数控)程序授权的系统。经由互联网使主机与控制cnc机器的数控装置连接。在控制系统中存储加密的程序，对于该程序要求预付授权，以在能够通过控制装置实现程序的实施之前首先解码加密的程序。


技术实现要素：

[0020]
本发明的目的在于提出一种可行方案，机床的制造者借助于该方案能够确保：在原则上可供数控装置使用的功能中，仅能有利地应用在具体使用数控装置的机床中的功能。
[0021]
该目的通过具有权利要求1所述的特征的、用于数控装置的运行方法实现。该运行方法的有利设计方案是从属权利要求2至8的内容。
[0022]
根据本发明，开头部分所述类型的运行方法设计成，
[0023]-仅当指令集遵守允许的边界条件时数控装置才执行调用的指令集，否则数控装置不执行指令集，
[0024]-数控装置在执行系统程序的情况下在执行子程序之前经由接口接收信息，该接口被保护以防止未授权的访问，该信息确定允许的边界条件，并且
[0025]-借助于边界条件中的至少一个为数控装置的功能的组合确定：是否启用或者禁
用数控装置的功能的组合。
[0026]
由此能够实现的是，机床的制造者(对其来说用于访问防护的接口的信息是已知的)确定允许的边界条件，同时机床的终端用户和运行者(对其来说这些信息是未知的)必须接受允许的边界条件，如其由机床的制造者确定的那样。
[0027]
对于在数控装置中在其基本状态、即没有集成至少一个软件选项的情况下还不存在的功能来说，这种确定也是能够实现的。如果例如数控装置在其基本状态提供并且已知功能a、b、c和d以借助于软件选项能够附加地执行功能e、f和g，机床的制造者就能够例如确定：禁用功能a和b并且进一步也禁用功能f和g。在这种情况下，机床的终端用户和运行者能够在没有之前集成所述软件选项的情况下仅在功能c和d之间选择，并且在集成了所述软件选项之后仅在功能c、d和e之间选择。因此导致为机床的制造者给出的可行方案为调整数控装置的能力。因此，实现的不是数控装置工作能力的多或少的数量上的调整，即数控装置多快地实施确定的任务，而是实现数控装置工作能力的数量上的调整，即其是否完全实施确定的任务。
[0028]
边界条件中的一个确定：是否启用或禁用数控装置的功能的组合。
[0029]
另外的边界条件能够根据需要被确定。
[0030]
例如经常能够借助于边界条件中的至少一个确定用于数控装置的系统变量的值范围。在该情况下能够实现的是，数控装置将用于系统变量的最小值和/或最大值作为信息接收。
[0031]
此外经常能够借助于边界条件中的至少一个确定用于机床的工具的尺寸的修正的值范围。在该情况下能够实现的是，数控装置将用于尺寸的修正的最小值和/或最大值作为信息接收。
[0032]
此外经常能够借助于边界条件中的至少一个确定：在工具通过子程序确定的路径相对于待借助于工具加工的工件行进时，以何种方式和方法研磨路径的角。在该情况下能够实现的是，数控装置将研磨角的方式和方法作为信息接收。
[0033]
此外经常能够借助于边界条件中的至少一个确定：以何种方式和方法从cad(计算机辅助设计)数据集生成子程序。可替换地或附加地，还能够借助于边界条件中的至少一个确定的是，以何种方式和方法执行、例如补偿cad生成的子程序。在该情况下能够实现的是，数控装置将生成和/或执行子程序的方式和方法作为信息接收。
[0034]
此外经常能够借助于子程序的指令集确定机床的工具相对于待加工的工件的平移位置以及旋转取向。在该情况下经常能够借助于边界条件中的至少一个确定：在平移位置和旋转取向组合地改变时，以何种方式和方法相互协调平移位置的改变和旋转取向的改变。在该情况下能够实现的是，数控装置将相互协调平移位置的改变和旋转取向的改变的方式和方法作为信息接收。
[0035]
此外，取决于机床的运行状态，经常能够借助于边界条件中的至少一个动态地禁用或限制对机床的位置受控的轴中的至少一个的驱控。在该情况下能够实现的是，数控装置将在机床的何种运行状态中禁用或限制对机床的位置受控的轴中的至少一个的驱控作为信息接收。
[0036]
此外经常能够借助于边界条件中的至少一个确定：在确定机床的工具的相对于待加工的工件的位置和/或取向时，以何种方式和方法进行偏差的补偿。在该情况下能实现的
是，数控装置将补偿的方式和方法作为信息接收。补偿的方式和方法能够根据需要确定补偿的功能上的流程和/或边界。
[0037]
该目的还通过具有权利要求9所述的特征的系统程序实现。根据本发明，开头部分所述类型的系统程序设计成，机器码的执行使得数控装置实施根据本发明的运行方法。
[0038]
该目的还通过具有权利要求10所述的特征的数控装置实现。根据本发明，利用根据本发明的系统程序为开头部分所述类型的数控装置编程，以使数控装置执行根据本发明的运行方法。
[0039]
该目的还通过具有权利要求11所述的特征的机床实现。在此，根据本发明设计开头部分所述类型的机床的数控装置。
附图说明
[0040]
结合下述联系附图详细阐述的实施例的说明，本发明的上述特性、特征和优点以及实现的方式和方法变得明白易懂。在此以示意图示出：
[0041]
图1示出机床，
[0042]
图2示出流程图，
[0043]
图3示出行进区域，
[0044]
图4示出图2的流程图的步骤，
[0045]
图5示出工具，
[0046]
图6示出图2的流程图的步骤，
[0047]
图7示出路径，
[0048]
图8示出图2的流程图的步骤，
[0049]
图9示出子程序的建立，
[0050]
图10示出图2的流程图的步骤，
[0051]
图11示出位置取向图，
[0052]
图12示出图2的流程图的步骤，
[0053]
图13示出相对于图1修正的机床，
[0054]
图14示出图2的流程图的步骤，
[0055]
图15示出位置取向图，
[0056]
图16示出图2的流程图的步骤，并且
[0057]
图17示出图2的流程图的步骤。
具体实施方式
[0058]
根据图1，机床具有多个位置受控的轴1。借助于位置受控的轴1使机床的工具2相对于工件3行进。通过工具2的行进加工工件3。该方法以调节位置的方式实施。位置受控的轴1的数量能够取决于需要。通常存在三到八个位置受控的轴1。
[0059]
机床还具有数控装置4。借助于数控装置4驱控位置受控的轴1并且由此使工具2相对于工件3行进。数控装置4以系统程序5编程。系统程序5包括机器码6，机器码能由数控装置4执行。在数控装置4以系统程序5编程的基础上，数控装置4执行机器码6。机器码通过数控装置4的执行使得数控装置4执行运行方法，该方法接下来结合图2详细阐述。因此，数控
装置4在执行系统程序5的情况下实施接下来详细阐述的运行方法。
[0060]
根据图2，数控装置4在执行系统程序5的范畴中首先在步骤s1中检查：数控装置是否处于参数化模式中。特别地，数控装置在步骤s1中检查：是否由操作人员7为数控装置预设访问权限、例如用户名和密码的组合。仅在预设了访问权限的情况下，数控装置4进行到步骤s2并且因此进入参数化模式。
[0061]
在步骤s2中，数控装置4从操作人员7接收信息i。信息i确定的是，哪些边界条件对于之后执行子程序8来说是允许的。可能的边界条件在之后仍会详细阐述。
[0062]
由操作人员7为数控装置4经由接口9预设信息i。由于数控装置4仅预先在步骤s1中预设了访问授权的情况下才实施步骤s2，因此接口9是被保护以防止未授权访问的接口。
[0063]
在步骤s3中，数控装置4检查：其是否应当离开参数化模式，例如由于操作人员7的退出指令离开。根据步骤s3的检查结果，数控装置4回到步骤s2或者进行到步骤s4。
[0064]
当数控装置4在步骤s1中不预设访问权限时，数控装置4直接进行到步骤s4。在步骤s4中数控装置4检查：是否由操作人员7为数控装置预设用于执行子程序8的开始指令。当不是这种情况时，数控装置4经由步骤s5回到步骤s1。在步骤s5中能够进行的处理为，使处理不直接与子程序8的执行连接并且也不直接与边界条件的预设连接。只要为数控装置4预设开始指令，则数控装置4就反而进行到步骤s6。
[0065]
根据图1所示，子程序8具有指令集10。指令集10通常具有标准化的g代码并且在可能的情况下具有指令(功能)，指令专门用于数控装置4。此外，g代码以及专门的功能都能具有调整参数、影响g代码和专门的功能的行为。指令集10由数控装置4按顺序依次调用并且(至少通常)执行。具体地，数控装置4在第一次执行步骤s6时调用第一指令集。然后数控装置在步骤s7中检查：调用的指令集10是否满足允许的边界条件。当是这种情况时，数控装置4进行到步骤s8，其中数控装置4实施调用的指令集10。特别地，步骤s8的执行能够与位置受控的轴1的驱控连接。
[0066]
在步骤s9中，数控装置4检查：是否其完全执行了子程序8，即调用了子程序8的所有指令集10。当不是这种情况时，数控装置4回到步骤s6。在重新执行步骤s6时，数控装置4从现在起调用下一个指令集10并且执行其。当数控装置4在步骤s9中确定其完全执行了子程序8时，数控装置4就进行到步骤s10。在步骤s10中，数控装置4检查：是否应当结束子程序8的实施，例如因为为其预设停止指令或者因为其应当仅实施一次子程序8。当不应结束子程序8的实施时，数控装置4回到步骤s6。在步骤s6的执行中，数控装置4再次调用子程序8的第一指令集10并且将其执行。
[0067]
当数控装置4在检查步骤s7中分别确定满足了允许的边界条件时，实施该步骤次序。相反地，只要不是该情况，则数控装置4就进行到步骤s11。在步骤s11中采用与实施调用的指令集10不同的反应。因此特别地不实施调用的指令集10。
[0068]
步骤s11的反应能够取决于需要。在有些情况中能够实现的是，仅指令集10自身不实施并且回到步骤s6。在其他情况下能够合理或要求的是，将相应的消息发送给操作人员7和/或结束子程序8的另外的执行。为该措施采用哪种取决于单独情况的场景。然而在任何情况下都不执行未通过步骤s7的检查的指令集10。
[0069]
接下来阐述一些条件边界条件，其在步骤s2中能够允许并且其遵守情况在步骤s7中检查。
[0070]
大部分的指令集10是简单的行进指令(“工具2相对于工件3定位在位置p上”或者“工具2相对于工件3定位在位置p上并且同时工具2相对于工件3在取向o的情况下定位”)。在该情况下，相应的指令集10直接或间接地为用于工具2相对于工件3的平移运动的位置受控的轴1确定位置额定值x*的序列，其从工具2相对于工件3所在的瞬时位置p延伸到工具2相对于工件3的由指令集10确定的位置p。类似的状况也适用于工具2相对于工件3的取向o。
[0071]
只要涉及数控装置4，确定的位置受控的轴1的位置额定值x*就必须根据图3所示位于理论的最小值min和理论的最大值max之间。理论的最小值min和理论的最大值max之间的范围代表理论的行进区域。理论的最小值min和理论的最大值max在可能的情况下能够是非常小或非常大的。然而，在具体的机床的范畴中能够允许位置受控的轴1例如仅在实际的最小值min和实际的最大值max之间行进，尤其基于机床的相应的纬度和设计。否则例如面临冲突的风险或者发生碰撞。实际的最小值min和实际的最大值max之间的区域代表实际的行进范围。在步骤s2中，数控装置4例如能够根据图4所示由操作人员7为相应的位置受控的轴1预设实际的最小值min和/或实际的最大值max。相应的预设当然能够针对每个位置受控的轴1单独实现。类似的预设也能够为数控装置4的其他的系统变量实现。例如这种系统变量是零点漂移和偏移。零点漂移和偏移例如能够当工件3轻微错开地夹紧在工件3的夹紧装置中时出现。零点漂移本身在该情况下通常取决于工件3的实际的夹紧装置。
[0072]
借助于其他的指令集10例如能够选出确定的工具2。在该情况下一方面从工具库(未示出)中获得相应的工具2。工具2相应地具有图5所示的确定的尺寸d，h，例如在图5所示的铣刀中具有直径d和高度h。相应的值通常存放在数控装置4中。
[0073]
在工具2运行时尺寸d，h(尤其通过摩擦)轻微地改变。也能够实现的是，从一开始应用工具2，其具有与原始规划的工具2轻微不同的尺寸d，h。尽管如此，为了能够进行工件3的准确的加工，因此通常能够为数控装置预设用于工具2的尺寸d，h的修正值δd，δh。针对修正值δd，δh还能根据图6所示在步骤s2中预设最小值和/或最大值。
[0074]
在子程序8的指令集10的序列的基础上，根据图7所示使工具2相对于工件3沿着由子程序8确定的路径11行进。路径11能够在确定的位置具有角12。如果应精确地驶过角12，则在路径11上行进的速度必须在角12减小到0。仅在之后工具2能够相对于工件3再次加速。然而出于加工原因，速度应当保持在最小值vmin之上。由此将路径11在角12的范围中轻微研磨。这在图7中以虚线示出。通过研磨得出一定的定位误差δp。定位误差δp的大小例如取决于根据何种算法测定用于各种轴1的位置额定值x*，以及在路径11上行进时在角12的范围中将工具2的速度减小到多大的值vmin。该参量和其他参量确定：以何种方式和方法研磨角12。这种值(即工具2的最大允许的定位误差δp和/或最小要遵守的速度vmin)能够根据图8所示在步骤s2中预设。因此，值作为结果确定的是，以何种方式和方法研磨角12(还有其他的角12)。
[0075]
根据图9所示，子程序8借助于cam(计算机辅助制造)系统14根据cad数据集13建立。cam系统14根据确定的算法a建立子程序8。在此不仅能够实现各种算法a，还能够使算法a在其侧通过预设相应的参数par而参数化。根据图10能够实现的是，在步骤s2中预设所期望的算法a和相关的参数par。因此，通过数控装置4和cam系统14之间相应的数据交换能够实现的是，确保在建立子程序8时应用所期望的算法a和相关的参数par。因此导致确定：以何种方式和方法从cad数据集13生成子程序8。完全类似的工作方法在方式和方法方面能够
实现的是，尤其在数控装置4自身中以何种方式和方法处理生成的子程序8。
[0076]
如开头部分所述，能够在有些机床中确定工具2相对于工件3的平移位置p以及旋转取向o。因此，根据图11所示能够实现的是，从一个指令集10到下个指令集10改变平移位置p以及旋转取向o。然而因此还不确定：以何种方式和方法改变平移位置p和旋转取向o。例如可替换地能够实现的是，改变根据类型i、类型ii或类型iii进行。在类型i中首先行进到新的位置p并且仅在这之后改变取向o。在类型ii中相反。在类型iii中与位置p的改变共同地进行取向o的稳定的改变。还能够考虑并且实现其他的类型。根据图12所示例如能够实现的是，在步骤s2中预设相应的类型i至iii(又或者其他的类型)。因此能够实现的是，在步骤s2中确定：以何种方式和方法相互协调平移位置p的改变和旋转取向o的改变。为了规范起见所提到的是，结合图11和图12，平移位置p和旋转取向o能够是向量。例如，平移位置p针对笛卡尔坐标系的三个坐标分别具有特有的值。类似地也适用于旋转取向o。
[0077]
图13纯示例性地示出设计方案，在其中作为工具2的附加还存在另外的元件15。另外的元件15能够与工具2无关地相对于工件3行进。另外的元件15例如能够根据图13的示意图是机械臂。然而其他的设计方案也是可行的。
[0078]
为了避免冲突，例如能够要求的是，另外的元件15仅当工具2和/或工件3不行进时才允许行进。在可能的情况下能够根据图14所示在步骤s2中例如预设的是，位置额定值x*针对借助于其使另外的原件15行进的位置受控的轴1不允许改变，同时位置额定值x*针对借助于其使工具2和/或工件3行进的位置受控的轴1改变，并且反之亦然。因此，运动在该情况下是锁定的(locked)。因此，只要机床的位置受控的轴1中的确定的其他轴在行进，就禁用机床的位置受控的轴1中的至少一个的驱控。作为完全锁定的替换，也能够实现行进范围中的动态的限制。
[0079]
当然也能够实现其他的条件和/或运行状态，其中能够禁用或限制机床的确定的轴1的行进。
[0080]
在工具2相对于工件3行进时能够出现位置p的动态的以及静态的偏差δp。当工具2相对于工件3例如根据图15所示应当定位在确定的位置p和/或确定的取向o时，则能够提出使工具2相对于工件3实际定位在实际位置，其与原本期望的位置差了偏差δp。以类似的方式能够实现的是，工具2相对于工件3实际在实际定位进行定位，其与原本期望的定位差了偏差δo。为了规范起见提出，结合图15的平移位置p和旋转取向o以及相关的偏差δp，δo能够是向量。例如，平移位置p针对笛卡尔坐标系的三个坐标分别具有特有的值。类似地也适用于旋转取向o。
[0081]
针对这种偏差δp，δo的补偿已知各种措施。例如一般已知的是，例如能够实施所谓的螺纹距误差补偿、垂度补偿或体积测定补偿。补偿方式原则上能够自由选择。其经常也能够在子程序8中通过相应的指令集10选出又或者再次关闭。然而能够实现的是，在数控装置4之中已经存储了用于所述补偿方式之一的补偿数据。在该情况下经常不仅无意义甚至不好的是选出了其他的补偿方式。因此能够提出，根据图16所示在步骤s2中禁用特定的补偿方式，从而例如能够仅选出唯一剩余的补偿方式或者也许甚至固定地预先设置。在该情况下在步骤s7中忽略选出其他的补偿方式并且也许甚至忽略关闭其余的补偿方式。该情景示例性代表的情况为，在其中在步骤s11中甚至指令集10自身不实施，而是回到步骤s6。
[0082]
如此外已经阐述的那样，数控装置4通常能这样普遍采用，同时机床基于确定的基
础、例如“铣磨”或“车削”。因此根据图17所示能够实现的是，在步骤s2中禁用的指令为仅对不实现的技术来说是重要的指令。因此，能够在步骤s2中例如当机床基于“铣磨”技术时，禁用所有仅对于车削来说是重要的指令。例如这种功能是用于平面和纵向车削或者螺纹切削的周期的编程。这种功能能够在步骤s2中根据需要单独启用或者禁用。这同样适用于功能的组合。
[0083]
所述的可行方案仅是示例性的。还能实现其他的限制。例如能够在步骤s2中也确定的是，数控装置4是否预设在公制系统或基于英寸(＝2.45cm)的系统中的位置p。
[0084]
因此概括而言，本发明涉及下述情况：
[0085]
数控装置4执行系统程序5。数控装置4在执行系统程序5的情况下执行子程序8。数控装置在执行子程序5的基础上驱控由数控装置4控制的机床的位置受控的轴1。子程序8具有指令集10，指令集由数控装置4按顺序依次调用。数控装置4仅当指令集10遵守允许的边界条件时才执行调用的指令集10。否则数控装置不执行指令集10。数控装置4在执行系统程序5的情况下在执行子程序8之前经由接口9接收信息i，该接口被保护以防止未授权的访问，该信息确定允许的边界条件。
[0086]
本发明具有许多优点。特别地，对于机床的制造者来说提供的可行方案为，数控装置4根据由其具体制造的机床进行“剪裁”。制造者能够单独允许或禁用确定的程序指令，限制用于变量或配置数据的值范围，并且也允许或禁用功能的确定的组合。避免或者至少减少了由于错误操作或“不合适的”子程序8损坏的风险。
[0087]
尽管通过优选的实施例在细节上详细地阐述并描述了本发明，但本发明并不局限于所公开的实例，并且能够由专业人员推导出其他的变体方案，这并不脱离本发明的保护范围。