CN101957610B

CN101957610B - 机床的刀具轨迹显示装置

Info

Publication number: CN101957610B
Application number: CN2010102268609A
Authority: CN
Inventors: 置田肇; 河村宏之; 手塚淳一; 杉山和之
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: JP4648471B2; DE102010017763B4; US20110015877A1; US8010302B2; JP2011022688A; CN101957610A; DE102010017763A1

Abstract

本发明提供一种机床的刀具轨迹显示装置，其用于显示在机床上安装的刀具的尖端部的轨迹。在该机床的刀具轨迹显示装置上设定第一画面和第二画面，前者用于显示合成5轴加工机的各驱动轴的位置信息而求得的刀具尖端部的三维轨迹，后者用于以时间序列显示这些驱动轴各个的位置偏差或者电流指令的波形。当在第一画面上选择刀具尖端部的三维轨迹的一部分(线段)时，与之联动地变更其显示属性，使之能够识别第二画面上的、其对应的时间区域。

Description

机床的刀具轨迹显示装置

技术领域

本发明涉及机床的刀具轨迹显示装置，特别涉及能够以视觉捕捉刀具尖端部的三维轨迹上的位置和每一轴在时间序列波形数据中的时间轴上的位置的对应的刀具轨迹显示装置。

背景技术

在现在使用的控制机床的数值控制装置中，有具有显示指令轨迹的功能或者显示刀具实际移动的路径的功能的装置。

特开平7-5908号公报涉及一种测量/监视装置，其从进行用于机械动作的位置或者速度控制的控制装置内的适当的位置取入位置信号等信号，该测量/监视装置通过以一定的时间间隔采样取入的信号，制作时间序列数据，通过运算处理该时间序列数据，实时地以图表方式显示动作轨迹，由此能够进行上述控制装置的动作监视或者动作轨迹的精度的测定。

另外，在特开2008-9637号公报中，涉及一种为通过数值控制装置控制机械的各驱动轴的移动而使用的NC程序的显示方法，由该NC程序计算显示各驱动轴的移动目标位置、到该移动目标位置的移动路径、以及进给速度。因为通过该显示能够获知到任意的加工位置或者经过时刻的实际的进给速度或其变化(加速度)，所以能够识别NC程序的状态。

在5轴加工机的场合，因为驱动轴包含转动轴，所以难以直觉地把握各驱动轴的运动和刀具尖端部的运动的对应。因此在加工面上的特定位置有问题的场合，即使测定各驱动轴在加工中的波形，也难以确定与有问题的位置对应的部分。

上述的特开平7-5908号公报是运算处理时间序列的测定数据、显示刀具的轨迹的技术，而对于用于判断特征性的点的方法并未说明。另外，上述的特开2008-9637号公报是用于评价NC程序的妥当性的技术，而对于使用各个驱动轴的实际位置数据的具体的评价方法、或者刀具轨迹和各驱动轴的波形的关联性未加说明。

发明内容

因此，本发明的目的是提供机床的一种刀具轨迹显示装置，其能够以视觉捕捉位置和姿势被包含转动轴的驱动轴控制的刀具尖端部的三维轨迹上的位置和每一轴在波形数据中的时间轴上的位置的对应。

本发明的机床的刀具轨迹显示装置用于显示在该机床上安装的刀具的尖端部的轨迹。另外，通过该机床具有的包含转动轴的多个驱动轴来控制所述刀具以及用该刀具加工的被加工物的位置以及姿势。

该刀具轨迹显示装置的第一形式，具有：数据取得单元，用于同时把所述各驱动轴的各时刻的位置信息、速度信息、加速度信息、位置偏差信息、以及转矩指令作为时间序列数据取得并且存储；刀具轨迹运算单元，其使用所述各驱动轴的各时刻的位置信息和所述机床的机械结构的信息，计算所述刀具的尖端部在所述被加工物上固定的坐标系的三维坐标值，求所述刀具的尖端部的三维轨迹；显示单元，用于把用所述刀具轨迹运算单元求得的刀具的尖端部的三维轨迹、以及通过所述数据取得单元取得的时间序列数据中的至少一种作为时间序列波形显示；刀具轨迹选择单元，用于选择在所述显示单元上显示的刀具的尖端部的三维轨迹的任意一部分；和第一显示属性变更单元，用于改变通过所述刀具轨迹选择单元选择的刀具的尖端部的三维轨迹的一部分的显示属性，以及与该三维轨迹的上述一部分对应的、取得作为三维坐标值的基础的位置信息的时间区域的所述时间序列波形的显示属性。

所述刀具轨迹显示装置还具有：时间轴选择单元，用于选择在所述显示单元上显示的时间序列波形的时间轴的任意的一部分；和第二显示属性变更单元，用于改变与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的一部分对应的所述时间序列波形的显示属性，以及与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的所述一部分对应的、所述刀具的尖端部的三维轨迹的显示属性。

所述刀具轨迹显示装置的第二形式，具有：数据取得单元，用于把所述各驱动轴在各时刻的位置信息、速度信息、加速度信息、位置偏差信息、以及转矩指令作为时间序列数据同时取得并且存储；刀具轨迹运算单元，其使用所述各驱动轴在各时刻的位置信息和所述机床的机械结构的信息，计算所述刀具的尖端部在所述被加工物上固定的坐标系的三维坐标值，求所述刀具的尖端部的三维轨迹；显示单元，用于把用所述刀具轨迹运算单元求得的刀具的尖端部的三维轨迹、以及通过所述数据取得单元取得的时间序列数据中的至少一种作为时间序列波形显示；时间轴选择单元，用于选择在所述显示单元上显示的时间序列波形的时间轴的任意的一部分；和显示属性变更单元，用于改变与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的一部分对应的所述时间序列波形的显示属性，以及与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的所述一部分对应的、所述刀具的尖端部的三维轨迹的显示属性。

所述刀具轨迹显示装置还可以具有第一阈值设定单元，用于设定与所述各驱动轴的所述位置偏差和所述转矩指令的至少一方对比的阈值，当所述位置偏差或者所述转矩指令的至少一方超过所述阈值时，所述时间轴选择单元选择包含超过该阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

所述刀具轨迹显示装置还可以具有：位置偏差计算单元，用于在所述转动轴的位置偏差上乘以作为所述转动轴的转动中心轴和所述刀具尖端部的距离的转动半径，计算第二位置偏差；和第二阈值设定单元，用于设定与通过所述位置偏差计算单元算出的第二位置偏差对比的第二阈值，当该第二位置偏差超过所述第二阈值时，所述时间轴选择单元选择包含超过该第二阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

所述刀具轨迹显示装置还可以具有：位置偏差合成值计算单元，其使用所述各驱动轴的各时刻的位置信息、位置偏差、以及机械结构的信息，计算刀具尖端部的三维位置偏差矢量，把该算出的三维位置偏差矢量的长度作为位置偏差合成值计算；和第三阈值设定单元，用于设定与通过所述位置偏差合成值计算单元算出的位置偏差合成值对比的第三阈值，当所述位置偏差合成值超过第三阈值时，所述时间轴选择单元选择包含超过该第三阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

所述刀具轨迹显示装置还可以具有：重力负荷计算单元，其使用预先设定的、所述驱动轴承受的重力的信息、所述机械结构的信息、和这些驱动轴的各时刻的位置信息，计算通过所述驱动轴承受的重力产生的负荷的转矩；转矩指令计算单元，其把从转矩指令中减去通过所述重力产生的负荷转矩的值作为第二转矩指令；和第四阈值设定单元，用于设定与通过所述转矩指令计算单元算出的第二转矩指令对比的第四阈值，当所述第二转矩指令超过第四阈值时，所述时间轴选择单元选择包含超过该第四阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

所述刀具轨迹显示装置还可以具有：合成值计算单元，其使用所述各驱动轴在各时刻的位置信息和机械结构的信息，计算刀具尖端的合成速度矢量或者合成加速度矢量，把算出的矢量的长度作为合成速度或者合成加速度计算；和第五阈值设定单元，用于设定与通过所述合成值计算单元算出的所述合成速度或者所述合成加速度对比的第五阈值，当所述合成速度或者所述合成加速度超过第五阈值时，所述时间轴选择单元选择包含超过该第五阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

本发明的刀具轨迹显示装置，因为具有以上的结构，所以能够直觉地把握与刀具轨迹上的点对应的各轴的运动，能够高效率地进行轴的运动的调整。另外，通过与各阈值的比较，能够明了地关联不满足阈值范围的刀具路径和各时间序列信息的对应，所以能够容易地确定进行特征动作的轴或者刀具路径上的点。

附图说明

从下面参照附图对于实施例的说明可以明了本发明的目的以及特征。附图中：

图1是概略表示用于控制应用本发明的刀具轨迹显示装置的机床的数值控制装置的结构的框图；

图2是本发明的刀具轨迹显示装置的第一实施方式的要部框图；

图3是本发明的刀具轨迹显示装置的第二实施方式的要部框图；

图4是本发明的刀具轨迹显示装置显示的刀具轨迹以及各驱动轴的位置信息的显示例；

图5是示意性地表示图4中表示的刀具轨迹、和各驱动轴的位置信息的波形(时间序列信息的波形)的图；

图6是说明刀具的尖端部的坐标计算的图；

图7是表示本发明的刀具轨迹显示装置的一种形式所实施的、基于位置偏差选择显示属性的显示处理的算法的流程图；

图8是说明计算在显示处理中与阈值对比的是转动轴的位置偏差(第二位置偏差)场合的、该第二位置偏差的图；

图9是工作台转动型的机械的外观立体图，表示即使在该机械机构中也和图8的场合同样能够计算“第二位置偏差”；

图10是表示本发明的刀具轨迹显示装置的一种形式所实施的、基于第二位置偏差选择显示属性的显示处理的算法的流程图；

图11是说明计算在显示处理中与阈值对比的是刀具尖端部的三维的位置偏差矢量的长度(位置偏差合成值)场合的、该位置偏差合成值的图；

图12是说明计算在显示处理中与阈值对比的是考虑了重力的影响的第二转矩指令场合的、该第二转矩指令的图。

具体实施方式

图1是概略表示用于控制应用本发明的刀具轨迹显示装置的机床的数值控制装置的结构的框图。

CPU111(处理器)遵照在ROM112中存储的系统程序控制数值控制装置10全体。在RAM113中存储各种数据或者输入输出信号。在非易失存储器114中遵照取得后述的位置信息、速度信息、加速度信息、位置偏差、以及转矩指令等各种信息的时刻信息以时间序列存储这些信息，使得在切断电源后也能够原样保持这些存储的数据。

图表控制电路115把数字信号变换为显示用的信号后给予显示装置116。键盘117是具有数值键、字符键等的用于输入各种设定数据的设备。通过CPU111处理上述各信息，在显示装置116上显示在机床20上安装的刀具的刀具轨迹或者与该刀具轨迹对应的上述各信息。

轴控制电路118从CPU111接受各轴的移动指令，分别向与各轴对应的伺服放大器119输出这些移动指令。该伺服放大器119接受该移动指令，驱动在机床20上设置的伺服电动机21。

这些结构要素(ROM112、RAM113、非易失存储器114、图表控制电路115、显示装置116、键盘117、轴控制电路118)用总线121互相连接。在驱动在机床20上设置的各进给轴的伺服电动机21中内置位置检测装置22，位置检测装置22检出的位置检测信号，作为位置反馈信号通过省略了图示的信号路径向轴控制电路118输出。

PMC(可编程·设备·控制器)122，在加工程序执行时经由总线121接受T功能信号(刀具选择指令)等的信号。然后用顺控·程序处理该接受的信号，作为动作指令输出信号，控制机床20。另外，从机床20接受状态信号，向CPU111转发必要的输入信号。

进而，在总线121上连接有通过系统程序等功能变化的软件键123、向存储装置等的外部设备输出NC数据的接口124。该软件键123与显示装置116、键盘117一起在显示装置/MDI(manual data input(手工数据输入))面板125上设置。

图2是本发明的刀具轨迹显示装置的第一实施方式的要部框图。在该实施方式中，刀具轨迹显示装置在机床的数值控制装置10内装备。另外，数值控制装置10由驱动轴控制部11、数据取得部12以及显示部13构成。

机床20具有驱动5个进给轴的伺服电动机21x、21y、21z、21A、21B。通过来自数值控制装置10的驱动轴控制部11的转矩指令控制伺服放大器(未图示)。伺服电动机21x、21y、21z、21A、21B被分别对应的伺服放大器(未图示)驱动。

另外，在各伺服电动机21x、21y、21z、21A、21B中分别具有位置检测装置22x、22y、22z、22A、22B，从这些位置检测装置22x、22y、22z、22A、22B分别向驱动控制部11反馈各伺服电动机21x、21y、21z、21A、21B的位置信息。

驱动控制部11，根据由解析处理数值控制装置10的加工程序的数值控制部所指令的移动指令、和从伺服电动机21x、21y、21z、21A、21B反馈的位置信息Sa，分别计算各驱动轴(X、Y、Z、A、B)的速度信息Sb、加速度信息Sc、位置偏差Sd、转矩指令Se，然后把计算的速度信息Sb、加速度信息Sc、位置偏差Sd、转矩指令Se与上述反馈的位置信息Sa一起向数据取得部12输出。另外，因为这些位置信息Sa、速度信息Sb、加速度信息Sc、位置偏差Sd、转矩指令Se是在控制机床的数值控制装置中按照传统的方法所取得的信息，所以省略其计算方法等的详细的说明。

数据取得部12以一定的时间间隔同时取得来自驱动轴控制部11的各信息。这些取得的信息存储在存储器(未图示)中。显示部13基于数据取得部12取得的信息，显示刀具的尖端部的三维移动轨迹，而且把各信息中的至少一个作为时间序列数据显示。

图3是本发明的刀具轨迹显示装置的第二实施方式的要部框图。刀具轨迹显示装置不包含在机床的数值控制装置10内，而装备在外部设备30内。并且，数值控制装置10由驱动轴控制部11、数据通信部14以及显示部(未图示)构成。另一方面，外部设备30由数据通信部31、数据取得部32以及显示部33构成。

图4是本发明的刀具轨迹显示装置显示的刀具轨迹以及各驱动轴的位置信息的显示例。图5是示意性地表示图4中表示的刀具轨迹、和各驱动轴的位置信息的波形(时间序列信息的波形)的图

图4以及图5表示的刀具轨迹以及各驱动轴的位置信息，例如通过图1的显示装置116显示。在该显示装置116中，把显示画面分割为显示刀具轨迹的区域(刀具轨迹显示区域)、和显示各驱动轴的位置信息的区域(位置信息显示区域)。根据该图4以及图5的显示例，在刀具轨迹显示区域中以X、Y、Z轴的三维方式、以及以X、Y轴、Z、X轴、Y、Z轴的二维方式显示刀具轨迹，另一方面，在位置信息显示区域中把横轴作为时间、把纵轴作为位置数据以时间序列信息的形式(以时间序列波形)用图表显示各驱动轴的位置信息(X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴的位置信息)。

在本发明的刀具轨迹显示装置的一种实施方式中，可以使用光标等手段选择在刀具轨迹显示区域中显示的刀具轨迹中的至少一部分，进而，具有改变与该选择的刀具轨迹的一部分(线段)对应的时间区域的显示属性(例如，改变所选择的一部分的线段的颜色、改变该线段的粗细、改变线段的背景的颜色等)的功能。在图5的例子中，改变与在“刀具轨迹显示区域”中显示的刀具轨迹中的“选择的刀具轨迹的一部分”对应的、在位置信息显示区域中显示的X轴、Y轴、Z轴、A轴以及B轴的位置信息(时间序列波形)中的“与选择的刀具轨迹的一部分对应的时间序列信息的波形部分”的背景的颜色。通过形成这样的显示形式，能够通过画面容易地把握刀具轨迹中选择的一部分、和与取得了该一部分的三维坐标值的时间区域对应的时间序列信息的波形的一部分的对应关系。

下面说明在显示装置上显示刀具轨迹时的、为决定(变更)其显示属性而使用的数据的几个例子。

<第一例：驱动轴的位置偏差>

图6是说明刀具的尖端部的坐标计算的图。在5轴加工机中，有以两个转动轴使工作台转动的结构，也有使工作台部和刀具头部双方都转动的结构。这里，考虑图6所示那样的刀具头部转动型的5轴加工机。另外，在图6的结构中采用两个转动中心轴在一点正交的结构。更一般的是，也可考虑不存在两个转动中心轴的交点，而在扭转的位置配置的结构。如果在该场合也规定两个转动中心轴的空间的关系，则能够计算刀具尖端部的坐标。在此后的说明中也假定5轴加工机是和图6同样的机械结构，但是不用说，在别的机械结构的5轴加工机中也可以应用本发明。

X轴、Y轴以及Z轴分别是直线轴，Z轴以及B轴是转动轴。然后设该5轴在时刻t的坐标分别为x(t)、y(t)、z(t)、a(t)、b(t)。当设作为两个转动轴(围绕X轴的转动轴是A轴，围绕Y轴的转动轴是B轴)的转动中心的轴的交点为P时，考虑在被加工物上固定的坐标系，如果适当地选取原点，则点P的坐标成为(x(t)，y(t)，z(t))。

当设从点P到刀具尖端的长度为L，把刀具朝向正下方的位置作为A轴、B轴的基准位置(原点)时，刀具的尖端部的坐标(PosX，PosY，PosZ)成为：

PosX＝x(t)+L×cos(a(t))×sin(b(t))

PosY＝y(t)+L ×sin(a(t))

PosZ＝z(t)-L×cos(a(t))×cos(b(t))。

这样，根据5轴的位置信息(x(x)，y(t)，z(t)，a(t)，b(t))和机床的机械结构(L)的条件，能够计算刀具尖端部的坐标(PosX，PosY，PosZ)。

图7是表示本发明的刀具轨迹显示装置的一种形式所实施的显示处理的算法的流程图。该处理的算法是在位置偏差在设定的阈值以上的场合变更刀具轨迹的显示属性的场合的例子。该显示处理，例如，可以通过操作员的指令开始，或者通过由数值控制装置10所控制的机床20开始工件的加工时开始，或者也可以在已成为可能取得各驱动轴的时间序列数据时开始。下面遵照各步骤进行说明。

[步骤SS100]取得时刻信息t、与该时刻信息t对应的各轴的位置信息Sa、和位置偏差Sd。

[步骤SS101]计算在步骤SS100取得的时刻信息t时的刀具的尖端部的三维坐标。

[步骤SS102]把上述时刻信息t时的位置偏差作为时间序列数据的波形显示。

[步骤SS103]判断在步骤SS102显示的位置偏差是否比预先设定的第一阈值小，在小的场合转移到步骤SS104，在不小的场合转移到步骤SS105。

[步骤SS104]用通常的显示属性以三维轨迹的形式显示刀具轨迹。

[步骤SS105]用和通常不同的显示属性以三维轨迹的形式显示刀具轨迹。

[步骤SS106]判断由机床进行的工件的加工是否结束(或者是否有显示结束的信号)，在工件的加工结束(或者有显示结束的信号)时结束该显示处理，在工件的加工未结束(或者还没有显示结束的信号)时转移到步骤SS107。

[步骤SS107]在等待到在显示装置上显示的采样时间经过之后返回步骤SS100，继续该显示处理。

<第二例：转矩指令>

也可以在图7的显示处理中代替位置偏差Sd使用转矩指令Se。在这种场合，变更成如下的处理即可：在步骤SS100代替位置偏差Sd取得转矩指令Se，在步骤SS102把在前面的步骤SS100中取得的转矩指令作为时间序列数据的波形显示，在步骤SS103将在前面的步骤SS102中显示的转矩指令和预先设定的转矩指令比较用的阈值进行比较。

<第三例：转动轴的位置偏差(第二位置偏差)>

图8是说明计算在显示处理中与阈值对比的是转动轴(A轴以及B轴)的位置偏差(第二位置偏差)场合的、该第二位置偏差的图。

当设A轴的位置偏差(角度偏差)为Δa时，因为从A轴的转动轴到刀具尖端的距离等于刀具长度L(＝一定值)，所以A轴的第二位置偏差成为L×Δa。另外当设B轴的位置偏差(角度偏差)为Δb时，从B轴的转动轴到刀具尖端的距离根据A轴的位置变化，成为L×cos(a(t))。因此，B轴的第二位置偏差成为L×cos(a(t))×Δb。

在图9表示的工作台转动型的机械结构中同样也能够计算“第二位置偏差”。设使工作台的倾斜度变化的转动轴为第一转动轴，另一个转动轴为第二转动轴，这两个转动轴的转动中心轴在一点正交。把这两个转动轴的交点作为原点，取刀具尖端部的坐标为(x(t)，y(t))。另外，设第一转动轴的角度为a(t)，第二转动轴的角度为c(t)，当工作台位置成为水平时a(t)＝0。第一转动轴的转动中心轴始终与X轴一致。第二转动轴的转动中心轴在工作台位置成为水平时与Z轴一致。

从第一转动轴的转动中心轴到刀具尖端部的距离W1为：

W1＝√{y(t)²+z(t)²}，因此第一转动轴的第二位置偏差V1为：

V1＝√{y(t)²+z(t)²}×Δa

从第二转动轴的转动中心轴到刀具尖端部的距离W2为：

W2＝√{[y(t)cos(a(t))-z(t)sin(a(t))]²+x(t)²}因此第二转动轴的第二位置偏差V2为：

V2＝√{[y(t)cos(a(t))-z(t)sin(a(t))]²+x(t)²}×Δc

这样即使在机械结构不同的场合，通过在各转动轴的位置偏差上乘以从转动轴的转动中心轴到刀具尖端的距离，也能够计算第二位置偏差。

图10是表示基于第二位置偏差选择显示属性的处理的算法的流程图。仅说明与图7表示的流程图的对应的部分的说明的不同之点。

步骤ST101，在计算时刻信息t时的刀具的尖端部的三维坐标值的同时，计算第二位置偏差。

在步骤ST103，比较在步骤ST101计算求得的第二位置偏差、和为与该第二位置偏差进行比较而预先准备的阈值。

<第四例：位置偏差合成值>

图11是说明计算在显示处理中与阈值对比的是刀具尖端部的三维的位置偏差矢量的长度(位置偏差合成值)场合的、该位置偏差合成值的图。

刀具尖端部的坐标(PosX，PosY，PosZ)，如上所述，为：

PosX＝x(t)+L×cos(a(t))×sin(b(t))

PosY＝y(t)+L×sin(a(t))

PosZ＝z(t)-L×cos(a(t))×cos(b(t))

当设各个轴的位置偏差分别为dx、dy、dz、da、db时，刀具尖端部的位置偏差为：

ΔPosX＝dx-L×sin(a(t))×sin(b(t))×da

+L ×cos(a(t))×cos(b(t))×db

ΔPosY＝dy-L×cos(a(t))×da

ΔPosZ＝dz-L×sin(a(t))×cos(b(t))×da

+L×cos(a(t))×sin(b(t))×db

当把该位置偏差矢量的长度作为位置偏差合成值时，则有：(位置偏差合成值)＝SQRT(ΔPosX²+ΔPosY²+ΔPosZ²)

该场合的流程图的记述省略，但是当使用图10中记述的流程图说明时，

在步骤ST101，在计算时刻信息t时的刀具的尖端部的三维坐标值的同时，计算位置偏差合成值，然后，

在步骤ST103，比较在步骤ST101计算求得的位置偏差合成值、和为与该位置偏差合成值进行比较而预先准备的阈值。

<第五例：第二转矩指令>

图12是说明计算在显示处理中与阈值对比的是与作为前面作为“第二例”表示的转矩指令不同的别的转矩指令(考虑了重力的影响的第二转矩指令)场合的、该第二转矩指令的图。

因为Z轴支持主轴部分，所以受重力的影响。因为Z轴承受的重力不随机械的姿势变化，所以当把与该重力相当的转矩设为Tm时，第二转矩指令成为Tz-Tm。

在通过A轴转动的主轴部分的重心不在转动轴上时，作为转动轴的A轴以及B轴，根据机械的姿势受重力的影响。当设在刀具朝向正下方时重心的位置也位于正下方，设在A轴以及B轴上承载的质量分别设为Ma、Mb，另外设从转动轴到重心的距离设为R时，A轴的第二转矩指令Ta2以及B轴的第二转矩指令Tb2则分别为：

Ta2＝Ta-Ma×g×R×sin(a(t))×cos(b(t))

Tb2＝Tb-Mb×g×R×cos(a(t))×sin(b(t))另外，作为上述的“第二例”表示的Z轴、A轴、B轴的转矩指令，分别是不考虑重力的影响的Tz、Ta、Tb。

在步骤ST101，在计算时刻信息t时的刀具的尖端部的三维坐标值的同时，计算第二转矩指令，

在步骤ST103，比较在步骤ST101计算求得的第二转矩指令、和为与该第二转矩指令进行比较而预先准备的阈值。

<第六例：刀具的尖端部的合成速度或者合成加速度>

以下说明为求在显示处理中与阈值对比的是刀具的尖端部的合成速度或者合成加速度场合的、该刀具的尖端部的合成速度或者合成加速度的计算。

刀具尖端的坐标(PosX，PosY，PosZ)，如上所述，为：

PosX＝x(t)+L×cos(a(t))×sin(b(t))

PosY＝y(t)+L ×sin(a(t))

PosZ＝z(t)-L×cos(a(t))×cos(b(t))

当对上述各坐标值取时间的一阶微分、二阶微分后合成它们的结果时，得到刀具尖端的合成速度Sv以及合成加速度Sa。亦即，有：

Sv＝SRQT{(dPosX/dt)²+(dPosY/dt)²+(dPosZ/dt)²}

Sa＝SRQT{(d²PosX/dt²)²+(d²PosY/dt²)²+(d²PosZ/dt²)²}

在步骤ST101，在计算时刻信息t的刀具的尖端部的三维坐标值的同时，计算刀具的尖端部的合成速度或者刀具的尖端部的合成加速度，

在步骤ST103，比较在步骤ST101计算求得的刀具的尖端部的合成速度或者刀具的尖端部的合成加速度、和为与该合成速度或者合成加速度进行比较而预先准备的阈值。

Claims

1.一种机床的刀具轨迹显示装置，用于显示在机床上安装的刀具的尖端部的轨迹，通过在该机床上装备的包含转动轴的多个驱动轴控制所述刀具以及用该刀具加工的被加工物的位置以及姿势，所述刀具轨迹显示装置具有：

数据取得单元，用于把所述各驱动轴在各时刻的位置信息、速度信息、加速度信息、位置偏差信息、以及转矩指令作为时间序列数据同时取得并存储；

刀具轨迹运算单元，其使用所述各驱动轴在各时刻的位置信息和所述机床的机械结构的信息，计算所述刀具的尖端部在所述被加工物上固定的坐标系中的三维坐标值，求取所述刀具的尖端部的三维轨迹；

显示单元，用于把用所述刀具轨迹运算单元求得的刀具的尖端部的三维轨迹、以及通过所述数据取得单元取得的时间序列数据中的至少一种作为时间序列波形显示；

刀具轨迹选择单元，用于选择在所述显示单元上显示的刀具的尖端部的三维轨迹的任意一部分；和

第一显示属性变更单元，用于改变通过所述刀具轨迹选择单元选择的刀具的尖端部的三维轨迹的一部分的显示属性、以及取得与该三维轨迹的上述一部分对应的、作为三维坐标值的基础的位置信息的时间区域中所述时间序列波形的显示属性。

2.根据权利要求1所述的机床的刀具轨迹显示装置，还具有：

时间轴选择单元，用于选择在所述显示单元上显示的时间序列波形的时间轴的任意的一部分；和

第二显示属性变更单元，用于改变与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的一部分对应的所述时间序列波形的显示属性，以及与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的所述一部分对应的、所述刀具的尖端部的三维轨迹的显示属性。

3.一种机床的刀具轨迹显示装置，用于显示在机床上安装的刀具的尖端部的轨迹，通过在该机床上装备的包含转动轴的多个驱动轴控制所述刀具以及用该刀具加工的被加工物的位置以及姿势，所述刀具轨迹显示装置具有：

显示属性变更单元，用于改变与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的一部分对应的所述时间序列波形的显示属性，以及与通过所述时间轴选择单元选择的时间轴的所述一部分对应的、所述刀具的尖端部的三维轨迹的显示属性。

4.根据权利要求2或者3所述的机床的刀具轨迹显示装置，

还具有第一阈值设定单元，其用于设定与所述各驱动轴的所述位置偏差和所述转矩指令的至少一方对比的阈值，

当所述位置偏差或者所述转矩指令的至少一方超过所述阈值时，所述时间轴选择单元，选择包含超过该阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

5.根据权利要求2或者3所述的机床的刀具轨迹显示装置，

还具有：

位置偏差计算单元，用于在所述转动轴的位置偏差上乘以作为所述转动轴的转动中心轴和所述刀具尖端部的距离的转动半径，计算第二位置偏差；和

第二阈值设定单元，用于设定与通过所述位置偏差计算单元算出的第二位置偏差对比的第二阈值，

当该第二位置偏差超过所述第二阈值时，所述时间轴选择单元，选择包含超过该第二阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

6.根据权利要求2或者3所述的机床的刀具轨迹显示装置，

还具有：

位置偏差合成值计算单元，其使用所述各驱动轴在各时刻的位置信息、位置偏差、以及机械结构的信息，计算刀具尖端部的三维位置偏差矢量，把算出的三维位置偏差矢量的长度作为位置偏差合成值进行计算；和

第三阈值设定单元，用于设定与通过所述位置偏差合成值计算单元算出的位置偏差合成值对比的第三阈值，

当所述位置偏差合成值超过第三阈值时，所述时间轴选择单元，选择包含超过该第三阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

7.根据权利要求2或者3所述的机床的刀具轨迹显示装置，

还具有：

重力负荷计算单元，其使用预先设定的，所述驱动轴承受的重力的信息、所述机械结构的信息、和这些驱动轴在各时刻的位置信息，计算由所述驱动轴承受的重力所产生的负荷的转矩；

转矩指令计算单元，其把从转矩指令中减去由所述重力所产生的负荷转矩所得到的值作为第二转矩指令；和

第四阈值设定单元，用于设定与通过所述转矩指令计算单元算出的第二转矩指令对比的第四阈值，

当所述第二转矩指令超过第四阈值时，所述时间轴选择单元，选择包含超过该第四阈值时的时刻的预先设定的时间范围。

8.根据权利要求2或者3所述的机床的刀具轨迹显示装置，

还具有：

合成值计算单元，其使用所述各驱动轴在各时刻的位置信息和机械结构的信息，计算刀具尖端的合成速度矢量或者合成加速度矢量，把算出的矢量的长度作为合成速度或者合成加速度进行计算；和

第五阈值设定单元，用于设定与通过所述合成值计算单元算出的所述合成速度或者所述合成加速度对比的第五阈值，

当所述合成速度或者所述合成加速度超过第五阈值时，所述时间轴选择单元，选择包含超过该第五阈值时的时刻的预先设定的时间范围。