-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft eine numerische Steuerung zum Steuern einer Sechs-Achsen-Bearbeitungsmaschine
zum Bearbeiten eines Werkstücks, wobei drei lineare Achsen
und drei Rotationsachsen verwendet werden.
-
2. BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN
STANDES DER TECHNIK
-
Bei
einem üblichen Bearbeitungsverfahren durch eine Fünf-Achsen-Bearbeitungsmaschine
mit zwei Rotationsachsen und drei linearen Achsen wird eine Interpolation
des Bewegungspfads für den Werkzeugmittelpunkt auf Basis
einer befohlenen relativen Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Werkstück
und Werkzeug durchgeführt, wenn ein Bewegungsbefehl gegeben
wird, der einen Bewegungspfad für den Werkzeugmittelpunkt
(Tool Center Point) und eine Werkzeugausrichtung angibt. Zudem erfolgt
eine Interpolation der Werkzeugausrichtung, wodurch sich der Werkzeugmittelpunkt
mit der befohlenen Geschwindigkeit den befohlenen Bewegungspfad
entlang bewegt, während die Werkzeugausrichtung geändert
wird. Diese Befehls- und Bearbeitungstechnik bezeichnet man als
Werkzeugmittelpunkt-Steuerung.
-
JP2003-195917A offenbart
eine Werkzeugmittelpunkt-Steuerung für eine Werkzeugmaschine
mit zwei Rotationsachsen und drei linearen Achsen. Dieses Verfahren
der Werkzeugmittelpunkt-Steuerung dient der Steuerung von Servomotoren
auf Basis eines Bewegungsbefehls, der einen Bewegungspfad für
den Werkzeugmittelpunkt und eine Werkzeugausrichtung angibt. Zu
diesem Zweck erfolgt eine Interpolation des Bewegungspfads und der
Werkzeugausrichtung auf Basis einer befohlenen relativen Bewegungsgeschwindigkeit zwischen
Werkstück und Werkzeug. Interpolationspunkte auf dem Bewegungspfad
werden so korrigiert, dass der Werkzeugmittelpunkt mit der befohlenen
Geschwindigkeit den befohlenen Bewegungspfad entlang bewegt wird.
-
Die
in
JP2003-195917A offenbarte
Werkzeugmittelpunkt-Steuerung erleichtert das Schreiben eines Programms
für ein Bearbeitungsverfahren zum Bewegen des Werkzeugmittelpunkts
mit einer gewünschten Geschwindigkeit, während
Rotationsachsen gedreht werden. Zudem kann das Programm kürzer
sein. Sogar bei einer anderen Werkzeuglänge braucht das
Programm nicht mithilfe von CAM umgeschrieben werden und der Bearbeitungszyklus
lässt sich verkürzen.
-
JP63-18404A offenbart
ein Koordinatentransformationsverfahren für eine befohlene
Position. Mit diesem Koordinatentransformationsverfahren braucht
das Programm nicht mithilfe von CAM umgeschrieben werden und der
Bearbeitungszyklus lässt sich verkürzen, sogar
wenn der ursprüngliche Befehl koordinatentransformiert
werden muss.
-
JP4-341829A und
JP2007-133880A offenbaren
ein Verfahren für ein Faseraufbringinstrument zum Aufbringen
von Fasern (Kohlenstofffaser-Verbundmaterial) auf verschiedene Teile
mit ungleichmäßigem Querschnitt, wie den Rumpf
und die geneigten Flügel eines Flugzeugs, eine konische
Kuppel und eine konische Raketenspitze. Das in
JP4-341829A offenbarte Faseraufbringinstrument
hat einen Zuführkopf mit einer Zuführwalze. Eine
von der Zuführwalze zugeführte Faser wird um einen
Dorn gewickelt.
-
Siehe 1:
Die Armposition wird durch die Achsen X, Y und Z gesteuert, die
Werkzeugausrichtung durch die Achsen BB und CC und die Walzenausrichtung
durch eine Achse AA. Die Walzenausrichtung stellt eine Werkzeugphase
dar. Die AA-Achsenposition (Position der dritten Rotationsachse),
die Walzenausrichtung und die Werkzeugphase sind deshalb miteinander
synonym, obwohl darauf in der folgenden Beschreibung nicht hingewiesen
wird. Die Achsen BB und CC entsprechen der ersten bzw. der zweiten
Rotationsachse der Fünf-Achsen-Bearbeitungsmaschine des
Standes der Technik, um welche die Werkzeugausrichtung gesteuert wird.
Die Achse AA entspricht der dritten Rotationsachse, um welche die
Werkzeugausrichtung gesteuert wird. In dem Zustand, der in 1 dargestellt
ist, steht die Walze in einem Winkel von Null (0) Grad zu den Achsen BB
und CC. Die Achsen BB und CC können in einem Winkelbereich
von –45 Grad bei 45 Grad verändert werden. Zum
leichteren Verständnis sind in 1 das Werkzeug
und die Walze in größerem Maßstab dargestellt als
ein Werkstück (z. B. der Rumpf eines Flugzeugs).
-
Auf
der rechten Seite der
1 ist ein Teil nicht dargestellt,
das dem Körper der in
JP04-341829A offenbarten Faseraufbringmaschine
entspricht. Der Zuführkopf, die Zuführwalze und
der Dorn, die in
JP04-341829A beschrieben
sind, entsprechen dem Werkzeug, der Walze bzw. dem Werkstück
in
1.
-
Ein
NC-Programmbefehl zum Betreiben einer mehrachsigen Maschine wird
in der Regel mittels CAM (Computer Aided Manufacturing) erzeugt.
Im Folgenden wird ein mittels CAM erzeugtes Programmbeispiel 1-1 beschrieben
(siehe 2). Das Symbol ”G43.4” steht
für einen G-Code-Befehl zum Starten der Werkzeugmittelpunkt-Steuerung. ”G49” steht
für einen G-Code-Befehl zum Aufheben der Werkzeugmittelpunkt-Steuerung. Auf
die Symbole ”H” und ”F” folgen
ein Befehl für eine Werkzeuglängen-Korrekturzahl
und ein Befehl für eine Werkzeugmittelpunkt-Geschwindigkeit.
Auf die Symbole ”X, Y, Z”, ”BB, CC” bzw. ”AA” folgen
Befehle für die Werkzeugmittelpunktposition, die Werkzeugausrichtung
bzw. die Walzenausrichtung.
-
3 zeigt
ein Programmbeispiel 1-2, bei dem die Werkzeugausrichtung mittels
Vektor anstelle durch ”BB, CC” befohlen werden
kann. Ein Befehl ”I, J, K” ist ein Vektorbefehl,
der die Werkzeugausrichtung angibt. Wenn die Werkzeugausrichtung
mittels Vektor befohlen wird, steuert die numerische Steuerung die
Rotationsachsen (die Achsen BB und CC) derart, dass das Werkzeug
in einer vorgegebenen Richtung betrieben wird.
-
In
einigen Fällen muss eine Koordinatentransformation des
Programmbeispiels 1-1 in 2 oder des Programmbeispiels
1-2 in 3 befohlen werden. Die Koordinatentransformation
muss zum Beispiel dann ausgeführt werden, wenn die tatsächliche
Werkzeugposition von der Werkzeugposition abweicht, die beim Schreiben
des Programms mittels CAM verwendet wurde. Hier wird angenommen,
dass ein Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl ausgeführt wird,
der aus Koordinatentransformationen besteht.
-
Das
in 4 dargestellte Programmbeispiel 2-1 ist ein Programmbeispiel
für die Ausführung eines Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls.
Ein Symbol ”G68.2” steht für einen G-Code-Befehl
zum Starten des Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls, und ein Symbol ”G69” steht
für einen G-Code-Befehl zu dessen Aufhebung. Ein Symbol ”G53.1” steht
für einen Befehl zur Koordinatentransformation der Werkzeugausrichtung.
Der Block ”G68.2” enthält ”X,
Y, Z”, wodurch die Ursprungsposition eines Ziel-Koordinatensystems
nach der Koordinatentransformation befohlen wird, sowie ”I,
J, K”, wodurch Winkel befohlen werden, die bei der Koordinatentransformation
verwendet werden sollen. Die numerische Steuerung der Fünf-Achsen-Bearbeitungsmaschine
des Standes der Technik (mit drei linearen Achsen, einer ersten
und einer zweiten Rotationsachse) führt die Koordinatentransformation
derart durch, dass die befohlene Werkzeugmittelpunktposition und
die befohlene Werkzeugausrichtung in eine Werkzeug-Endposition und
eine Werkzeugausrichtung in einem neu erzeugten Koordinatensystem
transformiert werden.
-
Siehe
das Programmbeispiel 2-2 in 5: Die Werkzeugausrichtung
kann mittels Vektor befohlen werden anstelle durch ”BB,
CC” wie beim Programmbeispiel 1-2 (siehe 3).
Wird die Werkzeugausrichtung mittels Vektor befohlen, führt
die numerische Steuerung die Koordinatentransformation der befohlenen
Richtung aus und steuert die Rotationsachsen (die Achsen BB und
CC) derart, dass das Werkzeug in der koordinatentransformierten
Richtung betrieben wird.
-
Bei
der Fünf-Achsen-Bearbeitungsmaschine des Standes der Technik
erfolgt jedoch keine Koordinatentransformation der Walzenausrichtung
um eine dritte Rotationsachse. Weder das Programmbeispiel 2-1 (siehe 4)
noch das Programmbeispiel 2-2 (siehe 5) enthalten
einen Befehl ”AA”, und sogar wenn ein Befehl ”AA” enthalten
ist, wird dafür keine Koordinatentransformation durchgeführt.
Genauer gesagt, kommt es zu einem Alarm und der Betrieb wird gestoppt,
wenn in einem Koordinatentransformations-(Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls-)Modus
ein ”AA”-Befehl gegeben wird.
-
Bei
einer Maschine, die für die Steuerung der Walzenausrichtung
um die dritte Rotationsachse ausgelegt ist, können die
Werkzeugmittelpunkt-Steuerung und der Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl
nicht in Kombination verwendet werden. Damit man Werkzeugmittelpunkt-Steuerung
und Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl in Kombination verwenden kann,
muss ein programmierter Befehl für die Werkzeugmittelpunkt-Steuerung mittels
CAM in einen Befehl nach der Koordinatentransformation umgeschrieben
werden, was zeitraubend und mühselig ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung stellt eine numerische Steuerung bereit, die eine Koordinatentransformation
(einen Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl) von einem Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsbefehl
durchführen kann einschließlich einer Steuerung
der Werkzeugphase, die der Walzenausrichtung um eine dritte Rotationsachse entspricht.
-
Eine
erfindungsgemäße numerische Steuerung steuert
eine Sechs-Achsen-Bearbeitungsmaschine, die ein Werkstück
bearbeitet, indem ein Werkzeug relativ zu dem Werkstück
mithilfe von drei linearen Achsen und drei Rotationsachsen von einer
ersten, zweiten und dritten Rotationsachse bewegt wird. Die numerische Steuerung
umfasst: eine Bearbeitungsprogramm-Lesevorrichtung, die so ausgelegt
ist, dass sie ein Bearbeitungsprogramm liest, das Befehle für
die drei linearen Achsen, einen Werkzeugausrichtungsbefehl zum Zuweisen
einer Werkzeugausrichtung und einen Werkzeugphasenbefehl zum Zuweisen
einer Werkzeugphase enthält; eine Koordinatentransformationsvorrichtung,
die so ausgelegt ist, dass sie eine Koordinatentransformation einer
Werkzeugmittelpunktposition, die von den Befehlen für die
drei linearen Achsen zugewiesen wird, und eine Koordinatentransformation
einer Werkzeugausrichtung, die von dem Werkzeugausrichtungsbefehl
zugewiesen wird, als Reaktion auf einen Koordinatentransformationsbefehl
durchführt; eine Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsvorrichtung,
die so ausgelegt ist, dass sie die Positionen der drei linearen
Achsen sowie die Rotationspositionen der ersten und zweiten Rotationsachse
auf Basis der transformierten Werkzeugmittelpunktposition bzw. der
transformierten Werkzeugausrichtung festlegt; eine Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung,
die so ausgelegt ist, dass sie eine Rotationsposition der dritten
Rotationsachse derart festlegt, dass die Werkzeugphase in die Richtung
eines Werkzeugphasenvektors eingestellt wird, der aus dem Werkzeugausrichtungsbefehl
und dem Werkzeugphasenbefehl erhalten wird; sowie eine Antriebsvorrichtung,
die derart ausgelegt ist, dass sie die drei linearen Achsen an die
festgelegten Positionen und die drei Rotationsachsen an die festgelegten
Rotationspositionen treibt. Die numerische Steuerung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung eine
Post-Transformations-Werkzeugphasen-Berechnungseinrichtung enthält,
die so ausgelegt ist, dass sie einen Post-Transformations-Werkzeugphasenvektor, der
dem Werkzeugphasenvektor entspricht, als Reaktion auf den Koordinatentransformationsbefehl
bestimmt und zudem eine Post-Transformations-Rotationsposition der
dritten Rotationsachse bestimmt als einen Phasenwinkel, der zwischen
dem Post-Transformations-Werkzeugphasenvektor und einem Post-Transformations-Werkzeugphasen-Nullvektor
gebildet wird, der auf Basis der transformierten Werkzeugausrichtung
bestimmt wird.
-
Der
Werkzeugausrichtungsbefehl kann Befehle für die Rotationspositionen
der ersten und der zweiten Rotationsachse enthalten.
-
Der
Werkzeugausrichtungsbefehl kann einen Werkzeugausrichtungsvektor-Befehl
enthalten.
-
Der
Post-Transformations-Werkzeugphasenvektor kann ermittelt werden,
indem eine Koordinatentransformation des Werkzeugphasenbefehlsvektors
durchgeführt wird.
-
Der
Post-Transformations-Werkzeugphasenvektor kann derart festgelegt
werden, dass der zwischen dem Post-Transformations-Werkzeugphasenvektor
und einer Bewegungsrichtung der Werkzeugmittelpunktposition an der
transformierten Werkzeugmittelpunktposition gebildete Winkel gleich
dem Winkel ist, der zwischen dem Werkzeugphasenvektor und einer
Bewegungsrichtung der Werkzeugmittelpunkt-Position an der Werkzeugmittelpunktposition
gebildet wird.
-
Die
Bewegungsrichtungen der Werkzeugmittelpunktposition können
für jeden Interpolationszeitraum auf Basis der Werkzeugmittelpunktpositionen
im vorherigen und im derzeitigen Interpolationszeitraum bestimmt
werden.
-
Die
Bewegungsrichtungen der Werkzeugmittelpunktposition können
für jeden Block des Bearbeitungsprogramms auf Basis der
Werkzeugmittelpunktpositionen im vorherigen und im derzeitigen Block
bestimmt werden.
-
Der
Post-Transformations-Werkzeugphasen-Nullvektor lässt sich
definieren als ein Vektor, der senkrecht zu der transformierten
Werkzeugausrichtung in einer vertikalen Ebene ist, die einen transformierten Werkzeugausrichtungsvektor
enthält, der die transformierte Werkzeugausrichtung angibt.
-
Der
Post-Transformations-Werkzeugphasen-Nullvektor lässt sich
definieren als ein Vektor, der senkrecht zu der transformierten
Werkzeugausrichtung in einer horizontalen Ebene ist.
-
Die
Erfindung ermöglicht die Durchführung einer Koordinatentransformation
(eines Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls) von einem Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsbefehl
einschließlich der Steuerung einer Walzenausrichtung (Werkzeugphase)
um eine dritte Rotationsachse.
-
Deshalb
kann bei einer Maschine, welche die Walzenausrichtung um eine dritte
Rotationsachse steuert, eine Koordinatentransformation (ein Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl)
einer Werkzeugmittelpunkt-Steuerung einschließlich einer
Steuerung der Walzenausrichtung (Werkzeugphase) um die dritte Rotationsachse durchgeführt
werden, ohne dass ein Programmbefehl mittels CAM neu geschrieben
werden muss.
-
Sogar
nach der Koordinatentransformation wird die Positionsbeziehung zwischen
Werkzeugausrichtung, Werkzeugbewegungsrichtung und Walzenausrichtung
beibehalten, so dass eine Faser korrekt an einem Werkstück
befestigt (oder darum gewickelt) wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Es
zeigt:
-
1 eine
Darstellung einer Maschine mit einer dritten Rotationsachse für
die Werkzeugphasensteuerung;
-
2 das
Programmbeispiel 1-1;
-
3 das
Programmbeispiel 1-2;
-
4 das
Programmbeispiel 2-1;
-
5 das
Programmbeispiel 2-2;
-
6 eine
Darstellung, dass die Walzenausrichtung (der Werkzeugphasen-Nullvektor)
senkrecht zur Werkzeugausrichtung verläuft und in einer
vertikalen Ebene liegt, die einen Werkzeugausrichtungsvektor enthält,
ungeachtet der BB- und CC-Achsenpositionen, wenn eine Achse AA in
einem Winkel von Null Grad verläuft;
-
7 eine
Darstellung, dass das ursprüngliche (X, Y, Z)-Koordinatensystem
nach der Koordinatentransformation in ein (X', Y', Z')-Koordinatensystem
gemäß einem Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl (einer Koordinatentransformation)
transformiert wird;
-
8 eine
Darstellung, dass eine Walzenausrichtung (ein Werkzeugphasen-Nullvektor)
in eine Richtung zeigt, die senkrecht zu einer Werkzeugausrichtung
verläuft und in einer horizontalen Ebene enthalten ist, ungeachtet
der BB- und CC-Achsenpositionen, wenn eine Achse AA in einem Winkel
von Null Grad verläuft;
-
9 eine
Darstellung, dass die AA-Achsenposition AA einen Winkel angibt,
der gebildet wird zwischen einem Werkzeugphasenbefehlsvektor Vpc,
der eine Walzenausrichtung darstellt, und einem Werkzeugphasen-Nullvektor
Vp0;
-
10 das
Programmbeispiel 3-1;
-
11 das
Programmbeispiel 3-2;
-
12 eine
Darstellung, wie in der Erfindung der Bewegungsrichtungsvektor Vm
einer Werkzeugmittelpunktposition berechnet wird;
-
13 ein
Blockschema einer Anordnung des Standes der Technik;
-
14 ein
Blockschema, das die erfindungsgemäße Berechnungsvorrichtung
für die koordinatentransformierte Werkzeugphase zeigt,
die zu der in 13 dargestellten Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung
hinzugefügt wurde;
-
15 ein
Blockschema einer anderen Anordnung des Standes der Technik;
-
16 ein
Blockschema, das die erfindungsgemäße Berechnungsvorrichtung
für die koordinatentransformierte Werkzeugphase zeigt,
die zu der in 15 dargestellten Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung
hinzugefügt wurde;
-
17 ein
Fließschema einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
das den Algorithmus eines Verfahrens zeigt, das von einer Berechnungsvorrichtung
für die koordinatentransformierte Werkzeugphase vorgenommen
wird;
-
18 ein
Fließschema einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung, das den Algorithmus eines Verfahrens zeigt, das von einer
Berechnungsvorrichtung für die koordinatentransformierte
Werkzeugphase vorgenommen wird; und
-
19 ein
Blockschema, das eine numerische Steuerung (CNC) nach einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
-
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
-
Zunächst
wird ein Teil von einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben,
der auf dem Stand der Technik basiert. Ein Werkzeugausrichtungsvektor
Vt (Vtx, Vty, Vtz)T, der eine Werkzeugausrichtung
angibt, wird durch Gleichung (1) dargestellt, wenn die Winkelpositionen
BB, CC um die Achsen BB und CC von einem Programmbefehl befohlen
werden. Hier wird angenommen, dass der Vektor Vt in die positive
Richtung einer X-Achse zeigt, wenn beide Winkel BB und CC Null Grad
sind (der in 1 dargestellte Zustand). Das
mathematische Symbol ”T” für
Transposition, das Symbol ”*” für Multiplikation.
-
-
Der
Werkzeugausrichtungsvektor wird für die BB- und CC-Achsenpositionen
berechnet und auf eine Vektorlänge von 1 normalisiert.
-
Dann
wird ein Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl (eine Koordinatentransformation)
befohlen. Gemäß dem Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl
(der Koordinatentransformation) wird das ursprüngliche
(X, Y, Z)-Koordinatensystem in ein (X', Y', Z')-Koordinatensystem
nach der Koordinatentransformation transformiert (siehe 7:
eine Koordinatentransformation ist durch eine gepunktete Linie dargestellt).
Die Matrizen Mc und Mc3 für die Koordinatentransformation
von dem (X, Y, Z)-Koordinatensystem in das (X', Y', Z')-Koordinatensystem werden
berechnet. Sie entsprechen dem Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl
(der Koordinatentransformation).
-
Hier
wird angenommen, dass die durch X, Y, Z im ”G68.2”-Block,
einem G-Code für den Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl,
vorgegebene Koordinatenursprungsposition sich bei x0, y0, z0 befindet,
Winkel für die Koordinatentransformation durch I, J, K
als Euler-Winkel befohlen werden und die durch I, J, K befohlenen
Daten α, β, γ sind. In diesem Fall wird
die Matrix Mc durch die folgende Gleichung (2) dargestellt. Die
Matrix Mc hat vier Zeilen und vier Spalten. Im Folgenden wird jeder
Positionsvektor durch ein homogenes Koordinatensystem mit einem
vierten Element ”1” dargestellt, aber seine Elemente
sind weggelassen, wenn sie trivial sind.
-
-
Gleichung
(3) zeigt, dass die Matrix Mc3 durch Entfernen der vierten Zeile
und der vierten Spalte der Matrix Mc erhalten wird.
-
-
Gleichung
(4) zeigt, dass ein befohlener Werkzeugmittelpunktpositionsvektor
Vpos (X, Y, Z, 1)T mittels Koordinatentransformation
in einen Positionsvektor Vpos' (X', Y', Z', 1)T mithilfe
der Matrix Mc umgewandelt wird. X, Y bzw. Z Stehen für
X-, Y-, Z-Achsenpositionen (siehe 7). Vpos' = Mc·Vpos (4)
-
Gleichung
(5) zeigt, dass ein Werkzeugausrichtungsvektor Vt (Vtx, Vty, Vtz)T mittels Koordinatentransformation in Vt'
(Vtx', Vty', Vtz')T mithilfe der Matrix
Mc3 umgewandelt wird (siehe 7). Vt' = Mc3·Vt (5)
-
Dann
werden die Positionen BB' und CC', also die BB- und CC-Achsenpositionen
nach Ausführung des Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls (nach
der Koordinatentransformation) aus Vt' ermittelt. Weil die folgende
Gleichung (6) für Vt', BB' und CC' gilt wie Gleichung (1),
werden BB' und CC' mithilfe des Standes der Technik bestimmt, wie
die Gleichungen (7) zeigen.
-
-
Als
nächstes wird ein erfindungsgemäßer Werkzeugphasenvektor
beschrieben.
-
Zunächst
wird eine Walzenausrichtung beschrieben, die erhalten wird, wenn
gilt AA = 0. Ungeachtet der BB- und CC-Achsenpositionen verläuft
die Walzenausrichtung senkrecht zur Werkzeugausrichtung und ist in
einer vertikalen Ebene enthalten, die den Werkzeugausrichtungsvektor
Vt enthält (siehe 6), wenn
die Achse AA in einem Winkel von Null Grad verläuft. Der
Vektor, der die Werkzeugausrichtung angibt, wird als Wekzeugphasen-Nullvektor
Vp0 (Vp0x, Vp0y, Vp0z) bezeichnet.
-
Bei
diesem Beispiel wird angenommen, dass die Walzenausrichtung senkrecht
zur Werkzeugausrichtung verläuft und in einer vertikalen
Ebene enthalten ist, die den Werkzeugausrichtungsvektor enthält,
ungeachtet der BB- und CC-Achsenpositionen, wenn die Achse AA in
einem Winkel von Null Grad verläuft. Vp0 kann jedoch mit
einem Offset versehen werden. Ist zum Beispiel ein Offset von 90
Grad gegeben, verläuft die Walzenausrichtung senkrecht
zur Werkzeugausrichtung und ist in einer horizontalen Ebene enthalten,
ungeachtet der BB- und CC-Achsenpositionen, wenn die Achse AA in
einem Winkel von Null Grad verläuft (siehe 8).
-
Bei
dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Walzenausrichtung
senkrecht zur Werkzeugausrichtung verläuft und in einer
vertikalen Ebene enthalten ist, die den Werkzeugausrichtungsvektor
enthält, ungeachtet der BB- und CC-Achsenpositionen, wenn
die Achse AA in einem Winkel von Null Grad verläuft (siehe 6).
In diesem Fall kann der Werkzeugphasen-Nullvektor Vp0 durch die
Berechnung entsprechend Gleichung (8) bestimmt werden. Vp0 = Vt × Vy × Vt (8)
-
Die
jeweiligen Terme und Symbole in Gleichung (8) bedeuten Folgendes:
Das Symbol ”×” steht für ein Vektorprodukt
von zwei darum befindlichen Vektoren und ”Vy” steht
für einen vertikalen Vektor (0, 1, 0)T.
Der vertikale Vektor zeigt bei diesem Beispiel in Y-Achsenrichtung,
kann aber in einer anderen Achsenanordnung auch in eine andere Achsenrichtung
zeigen.
-
Das
Symbol ”Vt” steht für eine Werkzeugausrichtung
(Vtx, Vty, Vtz)T, welche die Werkzeugausrichtung angibt,
die auf Basis der BB- und CC-Achsenpositionen ermittelt wird, wie
in Gleichung (1) dargestellt. In einem Schiefe-Ebene-Bearbeitungs-befehls-Modus
wird ein Werkzeugphasen-Nullvektor Vp0 vor der Koordinatentransformation
ermittelt unter Verwendung des Werkzeugausrichtungsvektors Vt, wie
durch Gleichung (8) angegeben. Die folgende Gleichung (9) zeigt,
dass der Werkzeugphasen-Nullvektor Vp0' nach der Koordinatentransformation
(siehe 7) ermittelt wird, indem anstatt Vt ein Werkzeugausrichtungsvektor
nach der Koordinatentransformation, Vt', entsprechend dem Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl
verwendet wird, der in Gleichung (5) dargestellt ist. Sogar im Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls-Modus
verbleibt Vy der Vektor in der vertikalen Richtung (Y-Richtung)
im ursprünglichen Koordinatensystem und zeigt nicht in
die Richtung Y in dem Koordinatensystem nach der Koordinatentransformation
entsprechend dem Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl. Vp0' = Vt' × Vy × Vt' (9)
-
Infolge
der Berechnungen in den Gleichungen (8) und (9) verlaufen Vp0 und
Vp0' jeweils senkrecht zum Werkzeugausrichtungsvektor und liegen
auf einer vertikalen Ebene, die jeweils einen entsprechenden Werkzeugausrichtungsvektor
Vt bzw. Vt' enthält. Es wird darauf hingewiesen, dass der
Richtung jedes der mit den Gleichungen (8) und (9) bestimmten Vektoren
ein Offset von z. B. 45 Grad hinzugefügt werden kann.
-
Siehe 8:
Wenn die Walzenausrichtung senkrecht zur Werkzeugausrichtung verläuft
und in einer horizontalen Ebene enthalten ist, ungeachtet der BB-
und CC-Achsenpositionen, wenn die Achse AA in einem Winkel von Null
Grad verläuft, können Vp0 und Vp0' wie im Folgenden
beschrieben bestimmt werden. Es sollte beachtet werden, dass der
Richtung jedes der gemäß den Gleichungen (10)
und (11) bestimmten Vektoren ein Offset von z. B. 45 Grad hinzugefügt
werden kann. Vp0 = Vt × Vy (10) Vp0' = Vt' × Vy (11)
-
Eine
AA-Achsenposition AA gibt den Winkel an zwischen einem Werkzeugphasenbefehlsvektor
Vpc, der eine Walzenausrichtung darstellt, und einem Werkzeugphasen-Nullvektor
Vp0 (siehe 9). Wenn eine Winkelposition
AA um die Achse AA befohlen wird, wird ein Werkzeugphasenbefehlsvektor
Vpc (Vpcx, Vpcy, Vpcz)T, der eine entsprechende
Walzenausrichtung darstellt, berechnet wie durch Gleichung (12)
angegeben. Die Winkelposition AA variiert von 0 bis 360 Grad. Vpc = Maa·Vp0 (12)
-
Gleichung
(13) zeigt, dass die Matrix Maa eine Matrix für die Rotation
durch AA um den Werkzeugausrichtungsvektor Vt ist.
-
-
Im
Schiefe-Ebene-Bearbeitungs(Koordinatentransformations)-befehlsmodus
wird der Werkzeugphasenbefehlsvektor Vpc (Vpcx, Vpcy, Vpcz)T wie der Werkzeugausrichtungsvektor in Gleichung
(5) mittels Koordinatentransformation in Vpc' (Vpcx', Vpcy, Vpcz')T überführt (siehe 7),
wie Gleichung (14) zeigt. Vpc' = Mc3·Vpc (14)
-
Zudem
ist die folgende Gleichung (15) erfüllt (siehe 7). Vpc' = Maa'·Vp0' (15)
-
Die
Matrix Maa' ist die in Gleichung (16) dargestellte Matrix, in der
Vt' und AA' für Vt und AA auf der rechten Seite der durch
Gleichung (13) dargestellten Matrix Maa eingesetzt worden sind,
d. h. einer Matrix für die Rotation um AA' um den Werkzeugausrichtungsvektor
Vt'.
-
-
Gleichung
(15) enthält nur ein unbekanntes AA' und kann nach AA'
aufgelöst werden. Deshalb kann man AA' erhalten, wenn der
Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl (die Koordinatentransformation)
für das Programm des Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsbefehls
durchgeführt wird, der AA enthält. Somit kann
der Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl (die Koordinatentransformation)
für das Programm des Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsbefehls
durchgeführt werden, der AA enthält, wie das Programmbeispiel
3-1 zeigt (siehe 10).
-
Wie
beim Programmbeispiel 1-2 (siehe 3) und beim
Programmbeispiel 2-2 (siehe 5) kann
die Werkzeugausrichtung mittels Vektor anstelle der Verwendung von
BB und CC befohlen werden, wie das Programmbeispiel 3-2 zeigt (siehe 11).
-
Als
nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben.
Die bereits in der Beschreibung der ersten Ausführungsform
gegebene Beschreibung von Vp0 (siehe 6 und 8)
und AA (siehe 9) entfällt.
-
Wenn
eine Werkzeugmittelpunktposition als X, Y und Z befohlen wird, wird
ein Bewegungsrichtungsvektor für die Werkzeugmittelpunktposition
Vm (Vmx, Vmy, Vmz)T gemäß Gleichung
(17) berechnet. Der für die Werkzeugmittelpunktposition
Vm ist in 12 dargestellt. Die Berechnung
von Vm erfolgt für jeden Befehlsblock durch die Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase, die in 14 dargestellt
wird. Die Symbole Xp, Yp, Zp stellen die X-, Y-, Z-Positionen des
unmittelbar vorausgehenden Blocks dar. Es sollte beachtet werden,
dass Vm auf Basis der X-, Y-, Z-Positionen im gegenwärtigen
und in vorhergehenden Blöcken berechnet werden kann, wenn
es Sätze von X-, Y-, Z-Positionen in vorhergehenden Blöcken
gibt. Zum Beispiel kann Vm ein beweglicher Durchschnitt der X-,
Y-, Z-Positionen im gegenwärtigen und in vorhergehenden
Blöcken sein. Ein Bewegungsausmaß (d. h. der Nenner
in Gleichung (17)) nimmt nicht den Wert 0 (Null) an.
-
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Bewegungsrichtungsvektor
für die Werkzeugmittelpunktposition Vm für jeden
Befehlsblock durch die in 14 dargestellte
Berechnungsvorrichtung 8 für die koordinatentransformierte
Werkzeugphase berechnet. Ersatzweise kann Vm für jede Interpolation
unter Verwendung der in 16 dargestellten
Berechnungsvorrichtung 8 für die koordinatentransformierte
Werkzeugphase berechnet werden. In diesem Fall stellen Xp, Yp, Zp
die X-, Y-, Z-Positionen im unmittelbar vorhergehenden Interpolationszyklus
dar. Wenn es Sätze von Interpolationspositionen in vorhergehenden
Interpolationszyklen gibt, kann Vm auf Basis der gegenwärtigen
und der vorhergehenden Interpolationspositionen berechnet werden.
Zum Beispiel kann Vm ein beweglicher Durchschnitt der gegenwärtigen
und der vorhergehenden Interpolationspositionen sein.
-
Dann
wird ein Winkel b zwischen
dem Werkzeugphasen-Nullvektor Vp0 und dem Bewegungsrichtungsvektor
für die Werkzeugmittelpunktposition Vm anhand von Gleichung
(18) ermittelt (siehe 12). Vm
= Mb·Vp0 (18)
-
Die
Matrix Mb ist eine Matrix für die Rotation um den Werkzeugausrichtungsvektor
Vt durch einen Winkel b (siehe
Gleichung (19)).
-
-
Die
durch Gleichung (19) dargestellte Matrix Mb enthält nur
einen unbekannten Winkel b,
der durch Lösen von Gleichung (18) ermittelt werden kann.
-
Ein
Winkel a zwischen dem Werkzeugphasenbefehlsvektor
Vpc, der in Form von AA befohlen wird, und dem Bewegungsrichtungsvektor
für die Werkzeugmittelpunktposition Vm wird ermittelt (siehe 12),
wie in Gleichung (20) dargestellt. a
= b – AA (20)
-
Dann
wird der Bewegungsrichtungsvektor für die Werkzeugmittelpunktposition
Vm gemäß dem Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl
(der Koordinatentransformation) in Vm umgewandelt (siehe 12),
wie in Gleichung (21) dargestellt. Vm'
= Mc3·Vm (21)
-
Als
nächstes wird ein Winkel b' zwischen
Vm' und Vp0' anhand von Gleichung (22) bestimmt (siehe 12). Vm' = Mb'·Vp0' (22)
-
Das
Symbol Mb' steht für eine Matrix für die Rotation
durch den Winkel b' um den
Werkzeugausrichtungsvektor Vt' nach Koordinatentransformation. Vt'
ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform.
-
-
Gleichung
(22) enthält nur ein unbekanntes b', das durch Lösen
von Gleichung (22) ermittelt werden kann. Eine AA-Achsenposition
AA' nach Durchführung des Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehls
(nach der Koordinatentransformation) kann anhand von Gleichung (24)
bestimmt werden (siehe 12). AA'
= b' – a (24)
-
Durch
die in Gleichung (24) dargestellte Berechnung kann AA' ermittelt
werden, so dass der befohlene Winkel a vor
der Koordinatentransformation sogar nach der Koordinatentransformation
beibehalten wird. Deshalb wird sogar bei Durchführung einer
Koordinatentransformation die Positionsbeziehung zwischen Werkzeugausrichtung,
Werkzeugbewegungsrichtung und Walzenausrichtung beibehalten und
daher die Faser korrekt verarbeitet (gewickelt) (siehe 12).
-
Auch
bei der ersten Ausführungsform wird der befohlene Winkel a vor der Koordinatentransformation sogar
nach der Koordinatentransformation beibehalten. Deshalb wird sogar
bei Durchführung einer Koordinatentransformation die Positionsbeziehung
zwischen Werkzeugausrichtung, Werkzeugbewegungsrichtung und Walzenausrichtung
beibehalten und daher die Faser korrekt verarbeitet (gewickelt).
-
Als
nächstes wird anhand eines Blockschemas beschrieben, wie
die Werkzeugphasen-Steuerung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung verarbeitet wird.
-
13 zeigt
den Stand der Technik in einem Blockschema. Eine Bearbeitungsprogramm-Lesevorrichtung 1 liest
ein Bearbeitungsprogramm, das einen Befehl für die drei
linearen Achsen (Werkzeugmittelpunktpositionsbefehl), einen Werkzeugausrichtungsbefehl
und einen Werkzeugphasenbefehl (AA-Achsenpositionsbefehl) enthält.
-
Die
Analysevorrichtung 2 analysiert das gelesene Programm.
Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Koordinatentransformationsvorrichtung
für die Analyse 4 die Matrizen Mc und Mc3 und
führt eine Koordinatentransformation einer Position durch,
die von dem Programm befohlen wird. Aus dem Werkzeugphasenbefehl (AA-Achsenpositionsbefehl)
ermittelt die Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung 5 eine
dritte Rotationsachsenposition (AA-Achsenposition), die bei der
Werkzeugphasen-Steuerung verwendet werden soll. Es wird darauf hingewiesen,
dass die Koordinatentransformation und der Werkzeugphasenbefehl
nicht gleichzeitig ausgeführt werden können. Eine
Alarmerzeugungsvorrichtung 9 erzeugt einen Alarm und stoppt
den Betrieb, wenn die Koordinatentransformation und der Werkzeugphasenbefehl
gleichzeitig befohlen werden.
-
Entsprechend
dem Inhalt, der durch Analyse mithilfe Analysevorrichtung 2 erhalten
wird, interpoliert die Interpolationsvorrichtung 3 die
Werkzeugmittelpunktposition und die Werkzeugausrichtung. Zu diesem Zeitpunkt
führt eine Koordinatentransformationsvorrichtung für
die Interpolation 6 Koordinatentransformationen der interpolierten
Werkzeugmittelpunktposition und der interpolierten Werkzeugausrichtung
unter Verwendung von Mc und Mc3 durch. Auf Basis der koordinatentransformierten
Werkzeugmittelpunktposition und der koordinatentransformierten Werkzeugausrichtung
ermittelt die Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsvorrichtung 7 eine
Werkzeugmittelpunktposition, eine erste Rotationsachsenposition,
eine zweite Rotationsachsenposition und drei lineare Achsenpositionen.
-
Hinsichtlich
der Werkzeugphase wird eine übliche Interpolation der durch
die Analyse ermittelten dritten Rotationsachsenposition (AA-Achsenposition)
durchgeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Koordinatentransformation
und der Werkzeugphasenbefehl nicht gleichzeitig ausgeführt
werden können. Servomotoren an den jeweiligen Achsen werden
auf die drei linearen Achsenpositionen und die durch die Interpolationsvorrichtung 3 ermittelten
Rotationsachsenpositionen gesteuert, so dass sie die jeweiligen
Achsen antreiben.
-
14 zeigt
eine Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase zu dem in 13 dargestellten
Stand der Technik hinzugefügt wird. Die Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase wird zu der in 13 dargestellten
Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung 5 hinzugefügt,
wodurch die dritte Rotationsachsenpositionen als ein Winkel zu dem
Werkzeugphasen-Nullvektor ermittelt wird, der in eine festgelegte
Richtung zeigt, so dass die Werkzeugphase nach der Koordinatentransformation
mit der festgelegten Richtung übereinstimmt. So wird es
möglich, die Koordinatentransformation und den Werkzeugphasenbefehl
gleichzeitig zu befehlen. Dadurch wird die bei dem in 13 gezeigten
Stand der Technik bereitgestellte Alarmerzeugungsvorrichtung 9 unnötig.
-
15 zeigt
einen anderen Stand der Technik in einem Blockschema. Eine Bearbeitungsprogramm-Lesevorrichtung 1 liest
ein Bearbeitungsprogramm, das einen Befehl für die drei
linearen Achsen (Werkzeugmittelpunktpositionsbefehl), einen Werkzeugausrichtungsbefehl
und einen Werkzeugphasenbefehl (AA-Achsenpositionsbefehl) enthält.
Die Analysevorrichtung 2 analysiert das gelesene Programm.
Die Koordinatentransformationsvorrichtung für die Analyse 4 berechnet
die Matrizen Mc und Mc3 und führt eine Koordinatentransformation
einer Position durch, die von dem Programm befohlen wird. Es wird
darauf hingewiesen, dass die Koordinatentransformation und der Werkzeugphasenbefehl
nicht gleichzeitig ausgeführt werden können. Wenn
die Koordinatentransformation und der Werkzeugphasenbefehl gleichzeitig
befohlen werden, erzeugt eine Alarmerzeugungsvorrichtung 9 einen
Alarm und stoppt den Betrieb.
-
Entsprechend
dem analysierten Inhalt interpoliert die Interpolationsvorrichtung 3 die
Werkzeugmittelpunktposition und die Werkzeugausrichtung. Zu diesem
Zeitpunkt führt eine Koordinatentransformationsvorrichtung
für die Interpolation 6 Koordinatentransformationen
der interpolierten Werkzeugmittelpunktposition und der interpolierten
Werkzeugausrichtung unter Verwendung von Mc und Mc3 durch. Die Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsvorrichtung 7 ermittelt
eine Werkzeugmittelpunktposition, eine erste Rotationsachsenposition,
eine zweite Rotationsachsenposition und drei lineare Achsenpositionen
auf Basis der Werkzeugmittelpunktposition und der Werkzeugausrichtung
nach der Koordinatentransformation. Zudem ermittelt die Werkzeugphasen-Steuervorrichtung 5 eine
dritte Rotationsachsenposition, die bei der Werkzeugphasen-Steuerung verwendet
werden soll. Es wird darauf hingewiesen, dass die Koordinatentransformation
und der Werkzeugphasenbefehl nicht gleichzeitig ausgeführt
werden können. Servomotoren an den jeweiligen Achsen werden auf
die durch die Interpolationen ermittelten drei linearen Achsenpositionen
und die Rotationsachsenpositionen gesteuert, so dass sie die jeweiligen
Achsen antreiben.
-
16 zeigt
eine Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase zu dem in 15 dargestellten
Stand der Technik hinzugefügt wird. Die Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase wird zu der in 15 dargestellten
Werkzeugphasen-Steuervorrichtung 5 hinzugefügt,
und eine dritte Rotationsachsenposition als ein Winkel zu einem
Werkzeugphasen-Nullvektor ermittelt, der in eine festgelegte Richtung
zeigt, so dass die Werkzeugphase nach der Koordinatentransformation
mit der festgelegten Richtung übereinstimmt. So wird es
möglich, gleichzeitig die Koordinatentransformation und
den Werkzeugphasenbefehl zu befehlen. Dadurch muss bei dem in 13 gezeigten
Stand der Technik bereitgestellte Alarmerzeugungsvorrichtung 9 nicht
mehr bereitgestellt werden.
-
17 zeigt
in einem Fließschema den Algorithmus eines Verfahrens,
das von der in 14 dargestellten Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase ausgeführt
wird. Im Folgenden werden die jeweiligen Schritte beschrieben. Es
werden befohlene AA-, BB- und CC-Achsenpositionen AA, BB, CC erhalten
(Schritt SA1). Dann werden Vt anhand von Gleichung (1) sowie Vt'
anhand Von Gleichung (5) berechnet (Schritt SA2). Es wird darauf
hingewiesen, dass die bei den Berechnungen verwendeten Mc und Mc3
bereits erhalten wurden. Wenn die Werkzeugausrichtung durch BB-
und CC-Achsen-Befehle vorgegeben wird, wie beim Programmbeispiel
3-1 (10), sind BB und CC die befohlenen BB- und CC-Achsenpositionen. Wird
die Werkzeugausrichtung durch einen Vektor vorgegeben, wie beim
Programmbeispiel 3-2 (11), sind BB und CC die aus
einem befohlenen Vektor umgewandelten BB- und CC-Achsenpositionen.
-
Als
nächstes werden Vp0 anhand von Gleichung (8), Vp0 anhand
von Gleichung (9) und Vpc' anhand von Gleichung (14) berechnet (Schritt
SA3). Dann wird Gleichung (15) gelöst und dadurch AA' berechnet (Schritt
SA4). Das Verfahren ist beendet.
-
18 zeigt
in einem Fließschema den Algorithmus eines Verfahrens,
das von der in 16 dargestellten Berechnungsvorrichtung 8 für
die koordinatentransformierte Werkzeugphase ausgeführt
wird. Im Folgenden werden die jeweiligen Schritte be schrieben. Es
wird ermittelt, ob F1 gleich 0 ist oder nicht (Schritt SB1). Wenn
ermittelt wird, dass F1 gleich 0 ist, wird F1 auf 1 gesetzt. Dadurch
werden die X-, Y-, Z-Positionen beim Blockstart auf Xp, Yp und Zp
gesetzt und das Verfahren geht weiter zum Schritt SB2 (Schritte
SB9 und SB10). Wird dagegen ermittelt, dass F1 nicht gleich 0 ist,
werden die befohlenen X-, Y-, Z-, AA-, BB- und CC-Achsenpositionen
X, Y, Z, AA, BB, CC erhalten (Schritt SB2). Es wird darauf hingewiesen,
dass X, Y, Z, AA, BB, CC durch die Werkzeugmittelpunkt-Steuerungsvorrichtung
und die Werkzeugphasen-Steuerungsvorrichtung des Standes der Technik
berechnet werden.
-
Als
nächstes werden Vt anhand von Gleichung (1) sowie Vt' anhand
von Gleichung (5) berechnet (Schritt SB3). Es wird darauf hingewiesen,
dass Mc und Mc3 bereits erhalten wurden. Dann werden Vp0 anhand
von Gleichung (8), Vp0' anhand von Gleichung (9) und Vm anhand von
Gleichung (17) berechnet und Gleichung (18) wird gelöst,
wodurch ”b” bestimmt wird (Schritt SB4).
-
Als
nächstes werden ”a” anhand von Gleichung
(20) (Schritt SB5) und Vm' anhand von Gleichung (21) berechnet und
Gleichung (22) wird gelöst, so dass b' bestimmt wird (Schritt
SB6). Dann wird AA anhand von Gleichung (24) berechnet (Schritt
SB7). Als nächstes werden X, Y und Z auf Xp, Yp und Zp
gesetzt (Schritt SB8) und das Verfahren ist beendet.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass ”F1” im Schritt
SB1 ein Kennzeichen ist, das zur Identifikation eines ersten Interpolationszyklus
verwendet wird. Das Kennzeichen F1 ist in einem Anfangszustand auf
0 gesetzt. Im Schritt SB4 werden Xp, Yp, Zp im ersten Interpolationszyklus
(F1 = 0) auf Basis der X-, Y-, Z-Positionen beim Blockstart bestimmt.
Im zweiten und in folgenden Interpolationszyklen werden Xp, Yp,
Zp jeweils auf die X-, Y-, Z-Positionen im vorhergehenden Interpolationszyklus
eingestellt. Im zweiten und in folgenden Interpolationszyklen kann
jedoch eine Anzahl vorhergehender Interpolationsdaten zurückbehalten
und Vm auf Basis dieser Daten bestimmt werden. Zum Beispiel kann
Vm ein beweglicher Durchschnitt der jeweiligen Interpolationsdaten
sein.
-
19 zeigt
in einem Blockschema eine numerische Steuerung (CNC) 100 für
die Durchführung einer Werkzeugphasen-Steuerung nach einer
Ausführungsform der Erfindung. Eine CPU 11 ist
ein Prozessor zum Steuern der gesamten numerischen Steuerung 100.
Die CPU 11 liest über einen Bus 20 ein
Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, und
steuert die gesamte numerische Steuerung 100 anhand des
Systemprogramms.
-
Ein
RAM 13 speichert temporäre Rechendaten, Anzeigedaten
und verschiedene Daten, die von einem Benutzer über eine
LCD/MDI-Einrichtung 70 eingegeben werden.
-
Ein
SRAM-Speicher 14 wird von einer Batterie (nicht dargestellt)
unterstützt und ist als Permanentspeicher konstituiert,
der gespeicherten Inhalt zurückbehalten kann, sogar wenn
die Stromversorgung zur numerischen Steuerung 100 abgeschaltet
wird. Der SRAM-Speicher 14 speichert Bearbeitungsprogramme,
die über eine Schnittstelle 15 gelesen oder über
die LCD/MDI-Einrichtung 70 und dergleichen eingegeben werden. Ein
Bearbeitungsprogramm zur Durchführung der Erfindung und
ein anderes Bearbeitungsprogramm können über die
Schnittstelle 15 gelesen oder über eine LCD/MDI-Einrichtung 70 eingegeben
und im SRAM-Speicher 14 gespeichert werden.
-
Der
ROM 12 wird zuvor mit Systemprogrammen beschrieben zur
Durchführung eines Verfahrens, mit dem ein Bearbeitungsprogramm
erzeugt und in einem Editiermodus editiert wird, und eines Verfahrens
für den automatischen Betrieb. Ein Programm, das bei der
erfindungsgemäßen Werkzeugphasen-Steuerung verwendet
wird, ist ebenfalls im ROM 12 gespeichert.
-
Die
Schnittstelle 15 kann eine Verbindung zwischen der numerischen
Steuerung 100 und einer externen Vorrichtung 72,
wie einem Adapter, herstellen. Bearbeitungsprogramme, Parameter
usw. werden aus der externen Vorrichtung 72 gelesen. Ein
durch die numerische Steuerung editiertes Bearbeitungsprogramm kann in
einer externen Speichervorrichtung über die externe Vorrichtung 72 gespeichert
werden.
-
Eine
PC (programmierbare Steuerung) 16 gibt Signale an Hilfsvorrichtungen
(z. B. eine Schmiermittelzuführvorrichtung) für
eine Werkzeugmaschine über eine EIN/AUS-Einheit 17 gemäß einem
Sequenzprogramm aus, das in der numerischen Steuerung 100 enthalten
ist. Dadurch werden die Hilfsvorrichtungen gesteuert. Die PC 16 empfängt
Signale von Schaltern auf einer Bedienungskonsole 71, die
am Werkzeugmaschinenkörper angebracht ist, führt
daran die gewünschte Signalverarbeitung durch und sendet
die verarbeiteten Signale an die CPU 11.
-
Die
LCD/MDI-Einrichtung 70 ist eine Vorrichtung zur manuellen
Dateneingabe mit einer Anzeige und einer Tastatur. Eine Schnittstelle 18 empfängt
Befehle und Daten von der Tastatur der LCD/MDI-Einrichtung 70 und
sendet sie an die CPU 11. Eine Schnittstelle 19 ist
mit der Bedienungskonsole 71 verbunden, die einen manuellen
Impulsgenerator aufweist.
-
Die
Servoregler 30 bis 35 für die jeweiligen
Achsen empfangen Achsenbewegungsbefehle von der CPU 11 und
geben die Befehle an Servoverstärker 40 bis 45 aus.
Als Reaktion auf diese Befehle treiben die Servorverstärker 40 bis 45 Achsen-Servomotoren 50 bis 55 an.
Die Achsen-Servomotoren 50 bis 55 mit Positionsdetektoren
(nicht gezeigt) senden Feedbacksignale von den Positionsdetektoren
zurück an die Servoregler 30 bis 35.
Die Servoregler 30 bis 35 für die jeweiligen
Achsen führen eine Positions-/Geschwindigkeitsregelung
auf Basis der Feedbacksignale durch.
-
Die
oben beschriebene Hardware-Konfiguration der numerischen Steuerung 100 ist
gleich derjenigen der numerischen Steuerung des Standes der Technik.
Die numerische Steuerung 100 kann eine Sechs-Achsen-Bearbeitungsmaschine
so steuern, dass eine Werkzeugmittelpunkt-Steuerung durchgeführt
wird. Die erfindungsgemäße numerische Steuerung 100 führt
das in der ersten oder der zweiten Ausführungsform beschriebene
Verfahren durch und kann dadurch eine Koordinatentransformation
(einen Schiefe-Ebene-Bearbeitungsbefehl) von einem Werkzeugmittelpunkt-Befehl
einschließlich einer Werkzeugphasen-Steuerung durchführen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2003-195917
A [0003, 0004]
- - JP 63-18404 A [0005]
- - JP 4-341829 A [0006, 0006]
- - JP 2007-133880 A [0006]
- - JP 04-341829 A [0008, 0008]
