CN111338294A - 数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法 - Google Patents

数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111338294A
CN111338294A CN201911301682.9A CN201911301682A CN111338294A CN 111338294 A CN111338294 A CN 111338294A CN 201911301682 A CN201911301682 A CN 201911301682A CN 111338294 A CN111338294 A CN 111338294A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reverse rotation
unit
axis
inversion
detection unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201911301682.9A
Other languages
English (en)
Inventor
相泽诚彰
赵威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN111338294A publication Critical patent/CN111338294A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4069—Simulating machining process on screen
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4063—Monitoring general control system
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4103—Digital interpolation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4155—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by programme execution, i.e. part programme or machine function execution, e.g. selection of a programme
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31047—Display image of finished workpiece on screen, show how, where to mount next part
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34013—Servocontroller
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35471—Select between run and step command mode, step forward, reverse
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41155—During reversing, inversing rotation, movement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明提供一种数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法。数值控制装置具备：位置指令生成部，其根据加工程序输出位置指令；伺服控制部，其根据位置指令控制伺服电动机；根据加工程序检测机械的轴的方向的反转的第一反转检测部、根据位置指令检测轴的方向的反转的第二反转检测部、根据对驱动轴的伺服电动机进行控制的伺服控制部的位置偏差或位置反馈信息检测轴的方向的反转的第三反转检测部以及根据机械的可动部的位置信息检测轴的方向的反转的第四反转检测部中的至少一个反转检测部；描绘部，其生成将至少一个反转检测部检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠后的图像；输出部，其输出描绘部生成的图像。

Description

数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模 拟方法
技术领域
本发明涉及数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法，特别涉及对机床、机器人或工业机械等机械以及驱动机械的轴的伺服电动机进行控制的数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法。
背景技术
目前，已知一种将通过加工模拟分析出的数据用于实际加工的数值控制系统(例如参照专利文献1)。
专利文献1中记载“在具备根据程序控制机械的数值控制装置以及执行上述程序的加工模拟处理的加工模拟装置的数值控制系统中，具备加工信息存储部，其存储根据上述程序进行加工时使用的加工信息，上述加工模拟装置具备：设定数据取得部，其从上述数值控制装置取得上述程序的加工模拟处理所需要的信息；程序分析部，其根据上述设定数据取得部取得的信息来进行上述程序的分析；加工信息取得部，其从上述程序分析部分析出的结果中取得加工所需要的信息即加工信息；以及加工信息保存部，其将上述加工信息取得部取得的加工信息保存在上述加工信息存储部中，上述数值控制装置具备：分析信息取得部，其从上述加工信息存储部取得加工信息；以及恢复部，其将上述分析信息取得部所取得的加工信息恢复为实际的加工中使用的信息”。
在使用机床加工被加工物时，会有在被加工物的加工面上产生条纹之类的加工问题的情况。这种加工问题容易在工具的移动方向的反转部位产生，希望判断加工问题的产生原因是否是由于工具的移动方向的反转造成的。
专利文献1：日本特开2017-134505号公报
发明内容
(1)本公开一个方式的数值控制装置(例如后述的数值控制装置100)具备：
位置指令生成部(例如后述的位置指令生成部110)，其根据加工程序来输出位置指令；
伺服控制部(例如后述的伺服控制部120)，其根据上述位置指令来控制伺服电动机(例如后述的伺服电动机200)；
根据上述加工程序来检测机械(例如后述的机械300)的轴的方向的反转的第一反转检测部(例如后述的反转检测部131)、根据使用上述加工程序生成的上述位置指令来检测上述轴的方向的反转的第二反转检测部(例如后述的反转检测部132)、根据对驱动上述轴的上述伺服电动机进行控制的上述伺服控制部的位置偏差或位置反馈信息来检测上述轴的方向的反转的第三反转检测部(例如后述的反转检测部133)以及根据上述机械的可动部的位置信息来检测上述轴的方向的反转的第四反转检测部(例如后述的反转检测部134)中至少一个反转检测部；
描绘部(例如后述的描绘部135)，其生成使上述至少一个反转检测部检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠后的图像；以及
输出部(例如后述的显示部136)，其输出上述描绘部生成的上述图像。
(2)在上述(1)的数值控制装置中具备至少2个反转检测部，该至少2个反转检测部各自为上述第一反转检测部、上述第二反转检测部、上述第三反转检测部以及第四反转检测部中的任意一个，
上述描绘部生成将上述至少2个反转检测部检测出的至少2个反转部位针对每个反转部位改变显示方法而与上述被加工物的图像重叠后的图像。
(3)在上述(1)和(2)中的任意一个数值控制装置中，上述输出部也可以是显示将上述反转部位可视化并进行重叠后的上述被加工物的图像的显示部(例如后述的显示部136)。
(4)在上述(1)～(3)中任意一项的数值控制装置中，上述机械具备多个轴，
该数值控制装置具备：操作部(例如后述的显示部137)，其针对上述多个轴中的每个轴来指定是否将检测出的上述反转部位可视化并与上述被加工物的图像重叠。
(5)本公开一个方式的数值控制机械系统(例如后述的数值控制机械系统10)，其具备上述(1)～(4)中的任意一个数值控制装置、机械、驱动上述机械的轴的伺服电动机。
(6)本公开一方式的加工模拟装置是在计算机上进行动作的加工模拟装置(例如后述加工模拟部130)，其具备：
根据加工程序来检测机械(例如后述的机械300)的轴的方向的反转的第一反转检测部(例如后述的反转检测部131)、根据使用上述加工程序生成的位置指令来检测上述轴的方向的反转的第二反转检测部(例如后述的反转检测部132)、根据对驱动上述轴的伺服电动机(例如后述的伺服电动机200)进行控制的伺服控制装置(例如后述的伺服控制部120、200A)的位置偏差或位置反馈信息来检测上述轴的方向的反转的第三反转检测部(例如后述的反转检测部133)以及根据上述机械的可动部的位置信息来检测上述轴的方向的反转的第四反转检测部(例如后述的反转检测部134)中的至少一个反转检测部；
描绘部(例如后述的描绘部135)，其生成将通过上述至少一个反转检测部检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠的图像；以及
输出部(例如后述的显示部136)，其输出上述描绘部生成的上述图像。
(7)本公开一个方式的加工模拟方法，
进行第一反转检测、第二反转检测、第三反转检测以及第四反转检测中的至少一个反转检测，其中，第一反转检测根据加工程序来检测机械(例如后述的机械300)的轴的方向的反转，第二反转检测根据使用上述加工程序生成的位置指令来检测上述轴的方向的反转，第三反转检测根据对驱动上述轴的伺服电动机(例如后述的伺服电动机200)进行控制的伺服控制装置(例如后述的伺服控制部120、200A)的位置偏差或位置反馈信息来检测上述轴的方向的反转，第四反转检测根据上述机械的可动部的位置信息来检测上述轴的方向的反转，
生成将通过上述至少一个反转检测检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠的图像，
输出生成的上述图像。
根据本公开的一个方式，在被加工物的加工面上产生如条纹那样的加工问题时，能够判断加工问题的产生原因是否是由于工具的移动方向的反转造成的，或者能够识别出可能产生加工问题的场所。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的数值控制机械系统的一个结构例的框图。
图2是表示包含伺服电动机的机床的一部分的框图。
图3表示加工程序的一部分。
图4是表示用于检测加工程序的Z轴方向的反转部位的处理的流程图。
图5表示显示部所显示的不包含反转部位时的工件的描绘。
图6表示显示部所显示的包含反转部位时的工件的描绘。
图7用于说明工具前端点控制。
图8用于说明加工形状为圆弧时的过冲。
附图标记的说明
10、10A：NC机械系统、100：NC装置、110：位置指令生成部、120：伺服控制部、130：加工模拟部、131～134：反转检测部、135：描绘部、136：显示部、137：操作部、200：伺服电动机、300：机械。
具体实施方式
以下使用附图详细说明本发明的实施方式。
另外，在以下说明的实施方式中以机械的Z轴方向的反转为例进行说明，但是本发明不限于Z轴方向的反转，例如也可适用于X轴方向的反转以及Y轴方向的反转等。
图1是表示本发明一个实施方式的数值控制机械系统的一个结构例的框图。图1所示的数值控制机械系统(以下称为NC机械系统)10具备数值控制装置(以下称为NC装置)100、伺服电动机200以及机械300。机械300例如是机床、机器人或工业机械，在以下的说明中采用机床的例子进行说明。NC装置100也可以包含在机械300中。另外，伺服电动机200也可以包含在机械300中。
当机械300具有多个轴例如X轴、Y轴以及Z轴这3个轴时，对每个轴设置伺服电动机200。
NC装置100具备位置指令生成部110、伺服控制部120以及加工模拟部130。加工模拟部130构成加工模拟装置。
位置指令生成部110具备保存部111、平滑控制部112以及加减速控制部113。
保存部111保存所输入的加工程序以及工具信息，其中，加工程序包含表示加工路径的指令路径(指令点的配置)。从CAM(Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造)输出加工程序。根据加工执行指示从保存部111读出加工程序以及工具信息，并输入给平滑控制部112。将加工程序输出给后述的反转输出部131。
平滑控制部112根据加工程序所表示的移动指令来进行移动路径的平滑控制。具体地说，平滑控制部112在将移动指令修正为平滑的路径后，按照插值周期对修正后的移动路径上的点进行插值(路径修正)。
加减速控制部113根据由平滑控制部112进行插值后的移动指令、基于加减速时间常数的加减速度、最大速度来生成移动速度模式，并根据移动速度模式生成位置指令，将位置指令输出给伺服控制部120以及后述的反转检测部132。
伺服控制部120求出成为所输入的位置指令与位置反馈信息的位置检测值之间的差的位置偏差，使用位置偏差生成速度指令，进一步根据速度指令生成转矩指令来输出给伺服电动机200。将位置偏差输出给后述的反转检测部133。
伺服电动机200驱动机械300的Z轴。关于位置反馈信息，可以使用来自安装在机械300的线性标尺的位置检测值。在图1中，从伺服电动机200以及机械300向伺服控制部120输出位置反馈信息，但是将任意一个位置反馈信息输出给伺服控制部120即可。
图2是表示包含伺服电动机的机床一部分的框图。
伺服控制部120通过伺服电动机200经由连结机构301使工作台302移动，对工作台302上搭载的被加工物(工件)进行加工。连结机构301具有与伺服电动机200连结的联轴器3011、固定在联轴器3011上的滚珠丝杆3013(为可动部)，螺母3012与滚珠丝杆3013螺纹咬合。通过伺服电动机200的旋转驱动，与滚珠丝杆3013螺纹咬合的螺母3012在滚珠丝杆3013的轴向上移动。连结机构301以及工作台302是机械300的一部分。
通过与伺服电动机200相关联的成为位置检测部的旋转编码器201来检测伺服电动机200的旋转角度位置，检测出的信号通过进行积分作为位置反馈信息(位置FB)输出给伺服控制部120(称为“开环控制”)。
关于位置反馈信息，可以使用来自在机械300的滚珠丝杆3013的端部安装的线性标尺303的位置检测值(称为“闭环控制”)。线性标尺303检测滚珠丝杆3013的移动距离，将其输出作为位置反馈信息输出给伺服控制部120，另外，作为成为机械300的可动部的滚珠丝杆3013的位置信息输入给反转检测部134。
加工模拟部130具备反转检测部131、反转检测部132、反转检测部133以及反转检测部134中的任意一方、描绘部135、显示部136以及操作部137。加工模拟部130作为加工模拟装置能够设置在NC装置100的外部，能够由个人计算机(PC)、服务器等信息处理装置构成。反转检测部131～134与第一反转检测部、第二反转检测部、第三反转检测部以及第四反转检测部对应。显示部136能够使用液晶显示装置、打印机等。显示部136成为输出部，其输出重叠了反转部位的被加工物(工件)的图像。输出部也可以是将图像发送给外部的通信部或存储图像的存储部。
在以下的说明中，关于“反转检测部131、反转检测部132、反转检测部133以及反转检测部134中的任意一方”，除非另有说明，简单记载为“反转检测部131～134”。
反转检测部131例如从保存部111输出的加工程序中检测Z轴方向的反转部位。图3表示加工程序的一部分。如图3所示，已知Z轴方向的反转部位是“X21.1696Y1.2033Z﹣2.7381”的位置。在图3中，X、Y以及Z表示X轴、Y轴以及Z轴，其后续的数值表示坐标。
另外，在图3中表示加工程序的一部分，只表示一个反转部位，但是毋容置疑根据加工形状可能存在多个反转部位。
使用图4说明反转检测部131检测Z轴方向的反转部位的处理。
图4是表示用于检测加工程序的Z轴方向的反转部位的处理的流程图。
在步骤S11中，将开始检测加工程序的Z轴方向的反转部位的开始行设定为第一行(n＝1)。即，在将反转部位检测的开始行的编号设为n(n是自然数)时，n＝1。另外，反转部位检测的开始行也可以设定为第一行以外的行。
在步骤S12中，将所设定的第n行的Z轴的值与下一行即第(n+1)行的Z轴的值进行比较来检测移动方向。如果第(n+1)行的Z轴的值＞第n行的Z轴的值则设为正的移动方向，如果第(n+1)行的Z轴的值＝第n行的Z轴的值则设为停止(零的移动方向)，如果第(n+1)行的Z轴的值＜第n行的Z轴的值则设为负的移动方向。
在步骤S13中，判断在步骤S12检测出的移动方向是否与所记录的移动方向不同。在存储部中记录了第n行之前的Z轴的移动方向，例如作为Z轴的移动方向记录了正的移动方向或负的移动方向。该第n行之前的Z轴的移动方向为所记录的移动方向。
当在步骤S13中判断为在步骤S12检测出的移动方向与所记录的移动方向不同时，在步骤S14中，作为移动方向发生了反转在第n行设定反转标志并保存(记录)在存储部中。在此，移动方向不同是指正的移动方向与负的移动方向之间的关系。
另外，在步骤S13中，在n＝1时没有第n行之前的Z轴的移动方向，没有所存储的移动方向，所以转到步骤S16。
在步骤S15中，使所记录的移动方向反向并保存在存储部中，转到步骤S16。具体地说，如果第n行之前的Z轴的移动方向是正的方向，则保存为负的方向，如果第n行之前的Z轴的移动方向是负的方向，则保存为正的方向。另外，将第n行的Z轴的值作为反转部位保存在存储部中。
在步骤S13中，当检测出的移动方向与所记录的移动方向不是不同时，转到步骤S16。在步骤S13中，当检测出的移动方向为停止时没有进行反转，所以转移到步骤S16。
在步骤S16中，对n加上1而设定新的n值(n＝n+1)。
在步骤S17中，判断第n行是否是加工程序的最终行。当第n行是加工程序的最终行时，结束Z轴方向的反转部位的检测处理。当第n行不是加工程序的最终行时，返回至步骤S12，进行从步骤S12到步骤S17的处理。通过重复从步骤S12到步骤S17的处理，对于加工程序的Z轴方向的反转部位将行号、反转标记、轴的值保存在存储部中。
通过以上说明的反转检测部131的Z轴方向的反转的检测处理，能够根据加工程序所定义的指令路径来得到Z轴方向的反转部位。
描绘部135生成将反转检测部131从加工程序检测出的反转部位可视化并与被加工物(工件)的图像进行重叠，在工件上表示出反转部位的图像信息(称为第一图像信息)，将该图像信息发送给显示部136。这里，反转部位的可视化是指进行处理使得在工件的图像中可通过视觉进行判别。例如，是指在工件的图像中改变显示颜色、线的粗细、线的模式(实线、虚线、点划线等)等显示方法。
描绘部135能够生成绘制了包含可视化的反转部位在内的指令路径点的描绘信息(二维的工件的图像信息)，或者能够使用三维实体模型生成重叠了可视化的反转部位的工件的图像信息。另外，如后所述，描绘部135分别生成使后述的反转检测部132、反转检测部133以及反转检测部134检测出的反转部位可视化并分别与工件的图像重叠，在工件上表示了反转部位的图像信息(分别称为第二图像信息、第三图像信息、第四图像信息)，并将生成的图像信息发送给显示部136。
操作部137根据从用户输入的选择信息，对描绘部135指示要从描绘部135发送给显示部136的图像信息。描绘部135根据来自操作部137的指示，从第一图像信息、第二图像信息、第三图像信息以及第四图像信息中选择一个图像信息并发送给显示部136。
显示部136显示由描绘部135生成的图像信息。
如上所述，当机械300具有多个轴例如X轴、Y轴、Z轴这3个轴时，对每个轴设置伺服电动机200。此时，操作部137根据用户针对轴的选择信息来指示描绘部135针对机械300的每个轴选择是否将检测出的反转部位可视化与被加工物(工件)的图像进行重叠并发送给显示部136。
图5表示显示部所显示的不包含反转部位时的工件的描绘。图6表示显示部所显示的包含反转部位时的工件的描绘。图5以及图6表示使用了三维实体模型的描绘。
图5所示的显示部136的显示画面上的工件20具备倾斜部21-1、与倾斜部21-1相反形状的倾斜部21-2,、圆状的孔部22-1、与孔部22-1相反形状的圆状突出部22-2、截面为圆弧状的凹面23-1、与凹面23-1相反形状的截面为圆弧状的凸面23-2、四边形槽24-1以及与四边形槽24-1相反形状的四边形凸部24-2。
图6所示的显示部136的显示画面上的工件20A是在图5所示的工件20的图像上重叠了反转部位的工件图像。
由于工具的往复加工等当在相邻的工具路径中高低差规则地对齐时成为条纹，能够肉眼识别。在实际根据加工程序由机械300制作的工件上产生了条纹时，用户观察制作出的工件的条纹与图6所示的通过反转检测部131检测出的Z轴方向的反转部位的线是否一致。当制作出的工件的条纹与图6所示的Z轴方向的反转部位的线一致时，可知该条纹的产生原因在于加工程序中定义的指令路径中的Z轴方向的反转。当制作出的工件的条纹与图6所示的Z轴方向的反转部位的线不一致时，可知该条纹的产生原因在于加工程序的Z轴方向的反转以外的原因。
如上所述，通过使用反转检测部131能够判断工件的加工不良(条纹的形成)的原因是否基于加工程序中定义的指令路径中的反转。
接着，说明反转检测部132的检测Z轴方向的反转部位的处理。在反转检测部132的检测Z轴方向的反转部位的处理中，除了根据位置指令生成部110生成的位置指令的变化(增加、维持或减少)来检测移动方向以外，与图4所示的流程图一样地进行将加工程序的第n行的Z轴值与第(n+1)行的Z轴值进行比较来检测移动方向的处理。
反转检测部132根据从加减速控制部113输出的位置指令来检测Z轴方向的反转部位。
描绘部135生成将反转检测部132检测出的反转部位可视化而与工件的图像进行重叠，在工件上表示了反转部位的图像信息，显示部136显示由描绘部135生成的图像信息。
当实际在根据加工程序由机械300制作的工件上产生了条纹时，用户观察制作出的工件的条纹是否与反转检测部132检测出的Z轴方向的反转部位的线一致。当制作出的工件的条纹与Z轴方向的反转部位的线一致时，可知该条纹的产生原因在于位置指令生成部110生成的位置指令中的Z轴方向的反转。当制作出的工件的条纹与Z轴方向的反转部位的线不一致时，可知该条纹的产生原因在于位置指令生成部110的Z轴方向的反转以外的原因。
在加工程序中各轴的移动指令为一般的加工指令，但是在5轴联动加工中，对3个直线轴附加了2个旋转轴，因此寻求考虑机械结构和工具长度来考虑控制点的移动量。5轴加工机械的加工程序通过指示工具的前端位置以及工具相对于工件的倾斜，如图7所示在工具前端点控制下如路径L1那样指令工具304的前端点的路径，但是，位置指令生成部110计算考虑了工具和机械结构的各轴的控制点，使得满足工具的前端位置以及工具相对于工件的倾斜这两者。例如，如图7所示的路径L2那样，位置指令生成部110求出工具304的控制点的Z轴方向的圆弧状路径L2。即使分析加工程序也无法检测出这样的路径L2的Z轴方向的反转部位，因此反转检测部132根据位置指令来检测路径L2中的Z轴方向的反转部位。
如上所述，通过使用反转检测部132能够判断工件的加工不良(条纹的形成)的原因是否基于位置指令中的Z轴方向的反转。
接着，说明反转检测部133的检测Z轴方向的反转部位的处理。
在反转检测部133的检测Z轴方向的反转部位的处理中，除了根据位置偏差(位置指令与位置反馈信息之间的差)的变化(增加、维持或减少)来检测移动方向以外，与图4所示的流程图同样地进行将加工程序的第n行的Z轴值与第(n+1)行的Z轴值进行比较来检测移动方向。
反转检测部133根据从伺服控制部120输出的位置偏差来检测例如Z轴方向的反转部位。伺服电动机200在将机械300的工具定位在Z轴的目标位置时，存在由于伺服控制部120的特性而产生过冲的情况。为了从由于该过冲而超过了Z轴的目标位置的位置返回目标位置而产生Z轴方向的反转。由于该过冲而产生的反转是基于伺服控制部120的前馈控制等特性的反转，不是基于加工程序中定义的指令路径以及由位置指令生成部110生成的位置指令的反转。反转检测部133根据位置偏差来检测Z轴方向的反转部位，由此例如能够检测出由于过冲等产生的反转。
具体地说，在加工形状为圆弧时，如图8所示，使工具在Z轴方向移动的伺服电动机200在位置A1旋转方向反转，使工具在X轴方向移动的伺服电动机在位置A1的附近大概以固定速度在固定方向上旋转。此时，在使工具在Z轴方向移动的伺服电动机的旋转方向在位置A1要进行反转时，如果产生过冲，则在半径方向产生突起。在该突起部分位置偏差增大之后减少，所以反转检测部133能够检测出Z轴方向的反转部位。
描绘部135生成将反转检测部133检测出的反转部位可视化并与被加工物(工件)的图像重叠，在工件上表示了反转部位的图像信息，显示部136显示描绘部135生成的图像信息。
当实际在根据加工程序由机械300制作的工件上产生条纹时，用户观察制作出的工件的条纹是否与反转检测部133检测出的Z轴方向的反转部位的线一致。当制作出的工件的条纹与Z轴方向的反转部位的线一致时，可知该条纹的产生原因在于伺服控制部120的控制造成的Z轴方向的反转。当制作出的工件的条纹与Z轴方向的反转部位的线不一致时，可知该条纹的产生原因在于伺服控制部120的控制造成的Z轴方向的反转以外的原因。
另外，在此使用位置反馈信息(位置检测值)来检测Z轴方向的反转部位，该位置反馈信息是对图2所示的伺服电动机200中安装的旋转编码器201的输出进行积分而得到的。
如上所述，通过使用开环控制方式的反转检测部133，能够判断工件的加工不良(条纹的形成)的原因是否基于由于前馈控制等的特性造成的过冲等而产生的反转。
接着，说明反转检测部134的检测Z轴方向的反转部位的处理。
在反转检测部134的检测Z轴方向的反转部位的处理中，除了根据来自线性标尺303的位置信息(位置检测值)的变化(增加、维持或减少)来检测移动方向以外，与图4所示的流程图同样地将加工程序的第n行的Z轴值与第(n+1)行的Z轴值进行比较来检测移动方向。从线性标尺303输出的位置信息是与从线性标尺303输出的位置反馈信息相同的信号。
由于滚珠丝杆的劣化、齿隙等，存在当定位在Z轴的目标位置时产生过冲的情况。为了从由于该过冲而超过Z轴的目标位置的位置返回目标位置而产生反转。
在由于该过冲而产生的反转是由于滚珠丝杆的劣化、齿隙等机械300的特性引起时，无法通过加工程序、位置指令来检测。另外，存在开环控制方式无法检测的情况。使用安装在机械300的线性标尺303的位置信息，通过反转检测部134来检测Z轴方向的反转部位。伺服控制部120可以使用从安装在机械300上的线性标尺303求出的位置信息来作为位置反馈信息。
另外，由于滚珠丝杆的劣化、齿隙等机械300的特性引起的过冲也和伺服控制部120的特性引起的过冲同样地，如果产生过冲，则如图8所示在半径方向产生突起。在该突起部分位置检测值增大之后减少，所以反转检测部134能够检测出Z轴方向的反转部位。
描绘部135生成将反转检测部134检测出的反转部位可视化并与工件的图像重叠，在工件上表示了反转部位的图像信息，显示部136显示描绘部135生成的图像信息。
当实际在根据加工程序由机械300制作的工件上产生条纹时，用户观察制作出的工件的条纹是否与反转检测部134检测出的Z轴方向的反转部位的线一致。当制作出的工件的条纹与Z轴方向的反转部位的线一致时，可知该条纹的产生原因在于机械300的驱动导致的Z轴方向的反转。当制作出的工件的条纹与Z轴方向的反转部位的线不一致时，可知该条纹的产生原因在于机械300的驱动导致的Z轴方向的反转以外的原因。
如上所述，通过使用闭环控制方式的反转检测部134能够判断工件的加工不良(条纹的形成)的原因是否基于机械300的驱动造成的Z轴方向的反转。
在以上的说明中，操作部137根据用户输入的选择信息，对描绘部135指示从描绘部135发送给显示部136的图像信息(第一图像信息、第二图像信息、第三图像信息以及第四图像信息中的一个)。并且，将机械300制作出的工件的条纹与反转检测部131～134中的某一个检测出的Z轴方向的反转部位的线进行比较，由此判断工件加工不良的产生原因。
但是，能够将反转检测部131～134中的至少2个反转检测部检测出的至少2个Z轴方向的反转部位可视化并与图5所示的工件重叠后在显示部136进行显示，与机械300制作出的工件的条纹进行比较来判断产生原因。此时，优选针对至少2个反转部位中的每个反转部位改变显示颜色、线的粗细、线的模式(实线、虚线)等显示方法来进行显示。
例如，通过红色、蓝色、绿色这三种颜色与工件重叠地显示反转检测部131、反转检测部132以及反转检测部133检测出的Z轴方向的3个反转部位的线，由此将Z轴方向的3个反转部位的线与机械300制作出的工件的条纹进行比较，能够根据机械300制作出的工件的条纹与3个反转部位中的哪条线一致来判断条纹产生的原因在于加工程序、NC装置、伺服控制装置中的哪一个。
另外，图1所示的加工模拟部130可以不包含所有的反转检测部131～134，具备反转检测部131、反转检测部132、反转检测部133、反转检测部134中至少一个反转检测部即可。
(变形例)
在上述实施方式中，说明了NC机械系统10的NC装置100包含伺服控制部120以及加工模拟部130的例子。但是，伺服控制部120或者/以及加工模拟部130的一部分可以设置在NC装置的外部。
在将伺服控制部120以及加工模拟部130的一部分设置在NC装置的外部时，成为第三反转检测部的反转检测部133可以设置在伺服控制部120中，反转检测部134可以设置在NC装置的外部。
根据以上说明的本实施方式，当产生了被加工物的加工面上的条纹那样的加工问题时能够判断加工问题的产生原因是否在于工具的移动方向的反转，或者能够判断产生加工问题的可能性。
并且，工具的移动方向的反转部位受到加工程序、位置指令生成部、伺服控制部以及机械的影响。但是，根据本实施方式，当在被加工物的加工面上产生了条纹这样的加工问题时，关于产生原因，能够确定是由于加工程序、位置指令生成部、伺服控制部、机械中的至少哪一方而产生的。
并且，即使在机械加工前也能够识别出有可能由于工具的移动方向的反转而产生加工问题的场所。
以上对本发明的各个实施方式进行了说明，上述NC装置以及NC装置中包含的位置指令生成部110、伺服控制部120以及加工模拟部等各个结构部能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。另外，通过各个上述结构部的协作而进行的加工模拟方法也能够通过硬件、软件或它们的组合来实现。在此，通过软件实现表示通过计算机读入并执行程序来实现。
能够使用各种类型的非暂时性计算机可读取的记录介质(non-transitorycomputer readable medium)来存储程序，并提供给计算机。非暂时性计算机可读取记录介质包括各种类型的有形记录介质(tangible storage medium)。作为非暂时性计算机可读取记录介质的例子，包括磁记录介质(例如软盘、硬盘驱动)、光磁记录介质(例如光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩膜ROM、PROM(Programmable ROM：可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM：可擦PROM)、闪存ROM、RAM(randomaccess memory随机存取存储器))。
为了实现图1所示的NC装置100、位置指令生成部110、伺服控制部120以及加工模拟部(称为NC装置100等)中包含的功能块，NC装置100等能够由具备CPU(CentralProsessing Unit)等运算处理装置的计算机来构成。另外，NC装置100等还具备存储了应用软件和OS(Operating System操作系统)等各种控制用程序的HDD(Hard Disk Drive硬盘驱动)等辅助存储装置、用于存储在运算处理装置执行程序时暂时需要的数据的RAM(RandomAccess Memory)等主存储装置。
并且，在NC装置100等中，运算处理装置从辅助存储装置读入应用软件和OS，使读入的应用软件和OS在主存储装置中展开，基于这些应用软件和OS进行运算处理。另外，根据该运算结果来控制NC装置所具备的各种硬件。由此，实现本实施方式的功能块。即，本实施方式能够通过硬件与软件的协作来实现。
上述实施方式是本发明优选的实施方式，但是并非将本发明的范围仅限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内以实施了各种变更的方式来实施。
例如，作为机械的例子说明了机床，但是也能够适用于机器人以及工业机械，在机器人的机械臂随着轴向的反转通过往复移动进行涂装或焊接时，能够应用本实施方式的数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法。

Claims (7)

1.一种数值控制装置，其特征在于，具备：
位置指令生成部，其根据加工程序来输出位置指令；
伺服控制部，其根据上述位置指令来控制伺服电动机；
第一反转检测部、第二反转检测部、第三反转检测部以及第四反转检测部中的至少一个反转检测部，其中，上述第一反转检测部根据上述加工程序来检测机械的轴的方向的反转，上述第二反转检测部根据使用上述加工程序生成的上述位置指令来检测上述轴的方向的反转，上述第三反转检测部根据对驱动上述轴的上述伺服电动机进行控制的上述伺服控制部的位置偏差或位置反馈信息来检测上述轴的方向的反转，上述第四反转检测部根据上述机械的可动部的位置信息来检测上述轴的方向的反转；
描绘部，其生成将上述至少一个反转检测部检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠后的图像；以及
输出部，其输出上述描绘部生成的上述图像。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述数值控制装置具备至少2个反转检测部，该至少2个反转检测部各自为上述第一反转检测部、上述第二反转检测部、上述第三反转检测部以及第四反转检测部中的任意一个，
上述描绘部生成将上述至少2个反转检测部检测出的至少2个反转部位针对每个反转部位改变显示方法而与上述被加工物的图像重叠后的图像。
3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述输出部是显示将上述反转部位可视化并进行重叠后的上述被加工物的图像的显示部。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，
上述机械具备多个轴，
上述数值控制装置具备操作部，该操作部针对上述多个轴中的每个轴指定是否将检测出的上述反转部位可视化并与上述被加工物的图像重叠。
5.一种数值控制机械系统，其特征在于，具备：
权利要求1～4中的任意一项所述的数值控制装置；
机械；
驱动上述机械的轴的伺服电动机。
6.一种在计算机上进行动作的加工模拟装置，其特征在于，具备：
第一反转检测部、第二反转检测部、第三反转检测部以及第四反转检测部中的至少一个反转检测部，其中，上述第一反转检测部根据加工程序来检测机械的轴的方向的反转，上述第二反转检测部根据使用上述加工程序生成的位置指令来检测上述轴的方向的反转，上述第三反转检测部根据对驱动上述轴的伺服电动机进行控制的伺服控制部的位置偏差或位置反馈信息来检测上述轴的方向的反转，上述第四反转检测部根据上述机械的可动部的位置信息来检测上述轴的方向的反转；
描绘部，其生成将上述至少一个反转检测部检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠后的图像；以及
输出部，其输出上述描绘部生成的上述图像。
7.一种加工模拟方法，其特征在于，
进行第一反转检测、第二反转检测、第三反转检测以及第四反转检测中的至少一个反转检测，其中，上述第一反转检测根据加工程序来检测机械的轴的方向的反转，上述第二反转检测根据使用上述加工程序生成的位置指令来检测上述轴的方向的反转，上述第三反转检测根据对驱动上述轴的伺服电动机进行控制的伺服控制装置的位置偏差或位置反馈信息来检测上述轴的方向的反转，上述第四反转检测根据上述机械的可动部的位置信息来检测上述轴的方向的反转，
生成将通过上述至少一个反转检测检测出的反转部位可视化并与被加工物的图像重叠后的图像，
输出所生成的上述图像。
CN201911301682.9A 2018-12-19 2019-12-17 数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法 Withdrawn CN111338294A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018237096A JP7000303B2 (ja) 2018-12-19 2018-12-19 数値制御装置、数値制御機械システム、加工シミュレーション装置、及び加工シミュレーション方法
JP2018-237096 2018-12-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111338294A true CN111338294A (zh) 2020-06-26

Family

ID=70969935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911301682.9A Withdrawn CN111338294A (zh) 2018-12-19 2019-12-17 数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200201283A1 (zh)
JP (1) JP7000303B2 (zh)
CN (1) CN111338294A (zh)
DE (1) DE102019219333A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230413456A1 (en) 2020-11-25 2023-12-21 Fanuc Corporation Display device
WO2023162001A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 ファナック株式会社 加工面推定装置およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245349A (zh) * 2008-12-09 2011-11-16 三菱电机株式会社 机械运动轨迹测定装置、数控机床及机械运动轨迹测定方法
US20150309499A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Fanuc Corporation Tool track display device for displaying track of tool
CN105190462A (zh) * 2013-03-14 2015-12-23 三菱电机株式会社 伺服控制装置
US20170185064A1 (en) * 2014-01-31 2017-06-29 Makino Milling Machine Co., Ltd. Machining method and a control device for a machine tool

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5731463B2 (ja) * 2012-10-10 2015-06-10 ファナック株式会社 サーボ軸の反転位置の表示機能を備えた数値制御装置
JP2014235587A (ja) * 2013-06-03 2014-12-15 東芝機械株式会社 工作機械およびその制御方法
WO2016027355A1 (ja) 2014-08-21 2016-02-25 三菱電機株式会社 数値制御装置
JP2017134505A (ja) 2016-01-26 2017-08-03 ファナック株式会社 加工シミュレーションで解析したデータを実加工に使用する数値制御システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245349A (zh) * 2008-12-09 2011-11-16 三菱电机株式会社 机械运动轨迹测定装置、数控机床及机械运动轨迹测定方法
CN105190462A (zh) * 2013-03-14 2015-12-23 三菱电机株式会社 伺服控制装置
US20170185064A1 (en) * 2014-01-31 2017-06-29 Makino Milling Machine Co., Ltd. Machining method and a control device for a machine tool
US20150309499A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Fanuc Corporation Tool track display device for displaying track of tool
CN105045206A (zh) * 2014-04-23 2015-11-11 发那科株式会社 工具轨迹显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020098523A (ja) 2020-06-25
JP7000303B2 (ja) 2022-01-19
DE102019219333A1 (de) 2020-06-25
US20200201283A1 (en) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4256353B2 (ja) サーボ制御装置及びサーボ系の調整方法
JP5266373B2 (ja) 工具の軌跡表示機能を備えた数値制御装置
JP5905158B2 (ja) 数値制御装置
US9477216B2 (en) Numerical control device including display part for displaying information for evaluation of machining process
JP6878378B2 (ja) 数値制御装置
JP6246915B2 (ja) 数値制御装置
CN109976258B (zh) 链接信息生成装置、链接信息生成方法以及记录介质
JP2009098982A (ja) 加工シミュレーション装置およびそのプログラム
CN111338294A (zh) 数值控制装置、数值控制机械系统、加工模拟装置以及加工模拟方法
JP2018181198A (ja) 工作機械の制御システム
JP2013152698A (ja) 補正データを考慮した軌跡表示装置
JP7143643B2 (ja) 位置決めシステム、監視装置、監視方法およびプログラム
CN109874403B (zh) 数控装置
US20170010600A1 (en) Numerical controller capable of compensating error in consideration of axis movement direction
JP2013196327A (ja) 多軸加工機用切削距離演算装置
US11300943B2 (en) Simulation device, numerical control device, and simulation method
JP2011150648A (ja) 工作機械の制御装置
JP6742943B2 (ja) 工作機械送り系の制御装置
JP6571716B2 (ja) 評価用プログラム、情報記憶媒体、評価方法、及び制御装置
JP6110250B2 (ja) Ｎｃプログラムにおける回転送り軸指令の変化度合いの算出及び表示方法並びに装置
JP6219866B2 (ja) 表示機能付き数値制御装置および表示プログラム
JP7445006B2 (ja) 表示装置
WO2023067706A1 (ja) 加工形状モデル比較装置及び数値制御機械システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200626

WW01 Invention patent application withdrawn after publication