CN103019154B - 具有工具轨迹显示功能的数值控制装置 - Google Patents

Abstract

一种数值控制装置，能够通过视觉高精度地确认加工条件变更前后的轨迹形状变化，能够适当地进行驱动轴的参数调整。该数值控制装置具有：根据预定的位置指令控制各驱动轴的数值控制部；取得由数值控制部驱动控制的各驱动轴的位置数据的位置数据取得部；根据所取得的各轴的位置数据亦即位置反馈以及机床的机械结构的信息，计算机床的工具前端点的坐标的工具坐标计算部；作为反馈轨迹存储算出的工具前端点的坐标的工具轨迹存储部；对存储的反馈轨迹进行画面显示的显示部。

Description

具有工具轨迹显示功能的数值控制装置

技术领域

本发明涉及具有显示机床的工具前端点等代表点的轨迹的功能的数值控制装置。

背景技术

历来，作为确认加工形状的误差的方法，使用重叠显示机床的工具前端点等的代表点的指令轨迹、和遵照该指令轨迹使工具前端点等的代表点实际移动时的反馈轨迹、通过视觉确认对于指令轨迹的误差的工具轨迹显示方法。例如在日本特开2003-75472号公报中公开了根据从控制装置取得的伺服信息，在同一显示框内重叠显示两个伺服信息波形的技术。

在日本特开平6-59717号公报中，公开了具有显示解析NC程序生成的工具的移动轨迹、和在该移动轨迹上重叠显示根据该移动轨迹使工具移动时的工具的位置数据的功能的NC装置。

在日本特开2006-227886号公报中公开了伺服控制装置以及伺服系统的调整方法，这里，记载有“向伺服系统提供具有周期性的作为移动指令的正弦波形的圆弧指令，把由此产生的位置反馈数据及其1/4周期前或1/4周期后的数据或者根据该1/4周期前或1/4周期后的上述位置指令产生的位置数据变换为X轴以及Y轴的各个位置数据，在二维平面（X-Y平面）上描画”。

进而在日本特开2011-22666号公报中记载有具有能够重叠描绘显示工具轨迹和钻孔图和工件图的NC程序的解析编辑装置。

以前，因为不能分别重叠显示加工速度等加工条件变更前后的反馈轨迹，所以为了通过视觉比较这些轨迹，需要在不同的显示器上分别显示，不能高精度地评价加工条件变更前后的轨迹形状的不同。

例如，在日本特开2003-75472号公报中虽然有关于时间轴基准的重叠的记载，但是未提到工具轨迹那样的不通过时间轴的数据的重叠。在日本特开平6-59717号公报以及日本特开2006-227886号公报中，虽然记载有在指令轨迹上重叠显示反馈轨迹，但是未提到重叠显示多个反馈轨迹。再有在日本特开2011-22666号公报中虽然记载有重叠显示工具轨迹和工件的加工形状以及钻孔状态，但是未提到重叠显示多个反馈轨迹的方法。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种数值控制装置，其能够通过视觉高精度地确认·分析加工条件变更前后的工具的轨迹变化。

为实现上述目的，本发明提供一种数值控制装置，其具有：控制机床具有的至少一个驱动轴的数值控制部；从上述驱动轴的位置反馈数据以及上述机床的机械结构的信息计算工具的代表点的第一反馈轨迹的工具坐标计算部；存储上述第一反馈轨迹的工具轨迹存储部；和显示上述第一反馈轨迹的显示部，上述显示部在该显示部上显示的第一反馈轨迹上重叠显示至少一个以上的在上述工具轨迹存储部中存储的过去的第二反馈轨迹。

在优选的实施方式中，上述显示部显示从用于控制上述驱动轴的位置指令以及上述机床的机械结构的信息算出的工具的代表点的指令轨迹，进而在上述指令轨迹上重叠显示至少一个以上的上述第一以及第二反馈轨迹。

在优选的实施方式中，上述指令轨迹或者上述第一以及第二反馈轨迹是把三维轨迹向二维平面投影的轨迹。

在优选的实施方式中，上述显示部把上述第一或者第二反馈轨迹对于上述指令轨迹的误差或者上述第一以及第二反馈轨迹之间的误差仅在该误差方向上放大显示。

附图说明

通过参照附图同时对于以下优选的实施方式的说明，能够更加明了本发明的上述或者其他目的、特征以及优点。

图1是表示本发明的实施方式的数值控制装置的概略结构的框图；

图2是表示数值控制装置的处理的一例的流程图；

图3是表示重叠显示矩形的指令轨迹、加工条件不同的两个反馈轨迹的例子的图；

图4是放大显示图3的矩形的角部的图；

图5是表示放大显示两个反馈轨迹对于指令轨迹的误差的例子的图；

图6是表示在指令轨迹是圆的情况下放大显示两个反馈轨迹对于该指令轨迹的误差的例子的图；

图7是表示在二维图表上重叠投影两个三维反馈轨迹的例子的图。

具体实施方式

图1是表示包含本发明的具有轨迹显示功能的数值控制装置的系统结构例的图。机床（机构部）10具有至少一个（在图示例子中有5个）伺服电动机等的驱动轴12，各个驱动轴12通过数值控制装置（CNC）14控制。数值控制装置14具有：根据预定的位置指令控制各驱动轴的数值控制部16；取得通过数值控制部16驱动控制的各驱动轴12的位置数据的位置数据取得部18；从已取得的各轴的位置数据亦即位置反馈数据以及机床10的机械结构的各部的尺寸等的信息计算机床的工具的代表点（例如工具前端点）的坐标亦即反馈轨迹的工具坐标计算部20；把算出的代表点的坐标作为反馈轨迹存储的存储器等的工具轨迹存储部22；画面显示存储的反馈轨迹的监视器等显示器或者显示部24。

数值控制部16根据预定的位置指令进行各驱动轴12的反馈控制。位置数据取得部18能够从数值控制部16取得各驱动轴12的位置指令，工具坐标计算部20能够根据该位置指令和机床10的机械结构的信息计算工具前端点的指令轨迹。另外，位置数据取得部18能够取得通过编码器等未图示的测定单元测定的各驱动轴12的位置反馈，工具坐标计算部20能够根据该位置反馈计算工具的代表点（例如工具前端点）的反馈轨迹。工具坐标计算部20算出的工具的代表点（例如工具前端点）的指令轨迹以及反馈轨迹被存储在工具轨迹存储部22内。显示部24能够在后述那样的位置坐标系上对存储在工具轨迹存储部22内的指令轨迹以及反馈轨迹进行画面显示。

图2是表示本发明的数值控制装置中的处理的一例的流程图。首先在步骤S1，上述工具坐标计算部20从各驱动轴12的位置反馈以及机床的各部的尺寸等的结构信息，计算工具的代表点（例如工具前端点）的移动轨迹而作为第一反馈轨迹。第一反馈轨迹被存储在工具轨迹存储部22内（步骤S2）。

接着在步骤S3，在显示部24上显示第一反馈轨迹。进而在接着的步骤S4，与正显示在显示部24上的第一反馈轨迹重叠（具体说在与第一反馈轨迹相同的坐标系内）地显示作为过去的数据而存储的第二反馈轨迹。一般，第二反馈轨迹与第一反馈轨迹比较，工具的代表点（例如工具前端点）应该通过的轨迹（指令轨迹）是相同的，但是是在与第一反馈轨迹不同的移动条件（例如移动速度或者增益参数）下控制机床10的各驱动轴12得到的工具的代表点（例如工具前端点）的轨迹，按照与上述的步骤S1以及S2同样的顺序预先存储在工具轨迹存储部22内。

此外，也可以在步骤S1之前或者在适当的定时追加在显示器上显示指令轨迹的步骤。具体说，根据各驱动轴的位置指令以及机床的结构信息计算工具的代表点（例如工具前端点）的指令轨迹，在与反馈轨迹相同的坐标系上重叠地显示出算出的该指令轨迹。由此，能够通过视觉容易地对该指令轨迹和反馈轨迹进行比较，能够适当而且迅速地进行驱动轴的参数调整等。

图3是表示本发明的数值控制装置14的显示部24的画面显示例的图，具体说，表示在沿着横轴（X轴）以及纵轴（Y轴）的尺寸都是20mm的正方形的指令轨迹30，使工具前端点移动而进行切削加工、激光加工或者焊接加工等处理的情况下，依照两个不同的加工条件（工具的移动条件）对机床进行操作的情况下的工具前端点的反馈轨迹32、34。此外在图3的例子中在同一位置坐标系（X-Y坐标系）中重叠地显示指令轨迹30和两个反馈轨迹32、34，但是在图3的显示倍率下几乎不能识别三个轨迹间的误差。

因此，如图4所示，显示部24能够放大显示图3所示的轨迹的一部分（正方形的角部）36。例如在图4的情况下，在得到了对于指令轨迹30在第一加工条件下进行加工时的工具前端点的第一反馈轨迹32的情况下，通过在指令轨迹30上重叠地显示第一反馈轨迹32，可以知道在指令轨迹30的角部附近有若干误差。另一方面，假定在得到第一反馈轨迹32前，得到了对于指令轨迹30在第二加工条件下进行加工时的工具前端点的第二反馈轨迹34（用虚线图示），第二反馈轨迹34已经存储在上述的工具轨迹存储部22内。在这种情况下，通过在第一反馈轨迹上重叠（同一坐标系）地显示该第二反馈轨迹34，能够通过视觉容易地掌握两个反馈轨迹的误差（由于加工条件的不同引起的变化）。例如在图4的情况下，第一反馈轨迹32与第二反馈轨迹34相比，在相对于指令轨迹30的误差的大小的观点方面可知大幅改善。

此外如图4所示，有时仅简单地放大轨迹的一部分，不能明确地识别反馈轨迹相对于指令轨迹的误差、或者反馈轨迹之间的误差。在该情况下，例如如图5所示，仅在想要强调的误差方向（在图5的例子中是X方向）上放大显示想要比较的反馈轨迹是有效的。在图5中，仅在X方向放大5倍显示第一反馈轨迹32相对于指令轨迹30的误差，与在与第一加工条件比较接近的第三加工条件下进行加工时的工具前端点的第三反馈轨迹38（用虚线图示）的、仅在相同的X方向放大5倍显示相对于指令轨迹30的误差进行比较。

图6表示在指令轨迹是圆形的情况下的反馈轨迹的重叠显示例。在相对于圆形的指令轨迹40一边使X轴以及Y轴双方变化一边进行加工那样的情况下，如果不进行放大，即使重叠地显示所得到的反馈轨迹，也大多不能通过视觉确认误差。因此如图6所示，例如对于加工条件不同的两个反馈轨迹42以及44的各个，把相对于指令轨迹40的误差在其误差方向（半径方向）放大（例如10倍）显示是有效的。由此，能够容易地通过视觉确认由于加工条件不同造成的反馈轨迹的误差。

一般，工具通过多个驱动轴移动，因此工具前端点的轨迹多呈复杂的三维轨迹。因此如图7所示，向二维平面投影多个（在图示的例子中有两种）不同的三维反馈轨迹46以及48，在同一坐标系中重叠地显示非常有效。由此，能够更可靠地比较两个轨迹，能够容易地通过视觉确认两者的差异。此外在图7的情况下，也可以如图5那样仅在想要强调的误差方向上放大显示。

如上述实施方式那样，在指令轨迹上重叠地显示反馈轨迹的情况下，或者重叠地显示不同的反馈轨迹彼此的情况下，优选在坐标轴不包含时间轴的X-Y平面等的位置坐标系上显示。由此，能够通过视觉容易地掌握反馈轨迹相对于指令轨迹的误差、或者重叠的反馈轨迹之间的误差。

另外，如参照图7说明的那样在重叠显示不同的反馈轨迹的情况下，可以考虑视觉效果等地适宜地选定它们的显示顺序、或者轨迹的颜色、线种以及线的粗细等的显示属性。

根据本发明的数值控制装置，通过重叠地显示不同加工条件下的反馈轨迹，进而如果需要则部分放大或者在误差方向上放大，能够容易地比较加工形状的误差，能够迅速而且容易地进行最佳加工条件的探索或者推定。

根据本发明，通过重叠地显示在不同条件下的反馈轨迹，能够通过视觉高精度地分析加工条件变更前后的工具的代表点的轨迹变化，能够适当地进行驱动轴的参数调整。另外，因为都在不包含时间轴的位置坐标系内显示反馈轨迹以及指令轨迹，所以可以忽略工具的移动速度或者移动时间的差的影响，能够更容易地掌握轨迹间的误差。

通过在反馈轨迹上重叠地显示指令轨迹，能够容易地通过视觉掌握反馈轨迹对于指令轨迹的误差。

通过向二维平面投影三维的反馈轨迹，也能够容易地通过视觉认识复杂的三维形状的轨迹。

通过对于反馈轨迹对于指令轨迹的误差或者反馈轨迹之间的误差仅在其误差方向上放大显示，能够更容易地认识误差。

Claims (4)

1.一种数值控制装置，其特征在于包括：

数值控制部，对机床具有的至少一个驱动轴进行控制；

工具坐标计算部，根据上述驱动轴的位置反馈数据以及上述机床的机械结构的信息，计算工具的代表点的反馈轨迹；

工具轨迹存储部，存储上述反馈轨迹；和

显示部，显示上述反馈轨迹，其中

上述显示部在该显示部上显示的反馈轨迹上，在不包含时间轴的同一坐标系中重叠显示至少一个以上的存储在上述工具轨迹存储部中的过去的反馈轨迹，使得能够在视觉上比较在上述机床的加工条件变更前后上述工具的代表点的轨迹变化。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于：

上述显示部显示根据用于控制上述驱动轴的位置指令以及上述机床的机械结构的信息算出的工具的代表点的指令轨迹，进而在上述指令轨迹上重叠显示至少一个以上的上述反馈轨迹。

3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于：

上述指令轨迹或者上述反馈轨迹是把三维轨迹投影到二维平面的轨迹。

4.根据权利要求2或3所述的数值控制装置，其特征在于：

上述显示部把上述反馈轨迹相对于上述指令轨迹的误差或者上述反馈轨迹之间的误差只在该误差方向上进行放大显示。