DE102009013388A1 - Numerische Steuerungsvorrichtung und numerisches Steuerungsverfahren - Google Patents

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Abstract

In einer numerischen Steuerungsvorrichtung unterzieht ein Drehachse-Filterprozessor (5) einen Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten (13) zwischen Drehwinkeln einer Drehachse einem Bewegungsmittelungs-Filtervorgang, um dadurch den Winkeländerungsbetrag zwischen den Interpolationspunkten (13) zu vergleichmäßigen. Eine Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit (6) unterzieht einen Bewegungsbetrag zwischen Interpolationspunkten (14) zwischen Werkzeugspitzenpositionen einer Translationsachse einem Bewegungsmittelungs-Filtervorgang, um die Zeitsteuerung der vergleichmäßigten Drehung der Drehachse und die Zeitsteuerung der Bewegung der Translationsachse zu synchronisieren. Eine Koordinatenumwandlungseinheit (7) wandelt eine Werkzeugspitzenposition in Koordinaten einer Maschinenposition (17) der Translationsachse entsprechend einer Konfiguration der Werkzeugmaschine um, und zwar von jeder Werkzeugspitzenposition (16) nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und von jedem Drehwinkel (15) der Drehachse nach dem Filtervorgang.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur numerischen Steuerung einer Werkzeugmaschine.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Eine numerische Steuerungsvorrichtung ist manchmal mit einer Bearbeitungseinrichtung gekoppelt. Diese numerische Steuerungsvorrichtung bewegt einen bewegbaren Abschnitt (ein Bearbeitungswerkzeug) der Bearbeitungseinrichtung entlang verschiedenen Achsen, um den bewegbaren Abschnitt in einer Bearbeitungsstellung zu positionieren. Wenn die Bearbeitungsvorrichtung eine Translationsachse und eine Drehachse hat, wird eine komplexere Bearbeitung möglich, weil eine Werkzeugspitzenposition durch Einstellen einer Position auf der Translationsachse und eine Werkzeugspitzenstellung durch Einstellen eines Drehwinkels auf der Drehachse angegeben werden können. Der Rotationsmittelpunkt der Drehachse zur Bestimmung der Werkzeuglage ist im allgemeinen in einem Werkzeugbett oder in einem Tisch vorgesehen, auf dem ein Werkstück angeordnet ist. Wenn daher die Werkzeuglage geändert wird, wird die Werkzeugspitzenposition, vom Werkstück aus gesehen, ebenfalls geändert. Wenn sich die Translationsachse bewegt, während sich die Werkzeuglage ändert, muss sich der bewegliche Abschnitt der Translationsachse selbst um einen Bewegungsweg der vom Schneidprogramm vorgegebenen Werkzeugspitzenposition bewegen und sich außerdem um einen Bewegungsweg zur Korrektur der Werkzeugspitzenposition, vom Werkstück aus gesehen, in Verbindung mit der Änderung der Werkzeuglage bewegen.
  • Auch wenn dabei Bewegungswege der Werkzeugspitzenposition pro Zeiteinheit nach Vorgabe des Schneidprogramms einander gleich sind, unterscheiden sich doch Bewegungswege des bewegbaren Abschnitts der Translationsachse in Abhängigkeit davon, ob die Werkzeuglage geändert wird. Wenn daher in dem Schneidprogramm, das Befehle für die Werkzeugspitzenposition und die Werkzeuglage enthält, ein Befehl zur intermittierenden Änderung der Werkzeuglage enthalten ist, oder wenn ein Befehl darin enthalten ist, mit dem ein Änderungsweg der Werkzeuglage pro Zeiteinheit ungleichmäßig und diskontinuierlich ist, muss der bewegbare Abschnitt der Translationsachse mit einer diskontinuierlichen Geschwindigkeit bewegt werden, um die Werkzeugspitzenposition mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen. Es ist jedoch schwierig, den bewegbaren Abschnitt mit diskontinuierlicher Geschwindigkeit zu bewegen, und zusätzlich werden Beschleunigungs- und Verlangsamungsvorgänge in der numerischen Steuerungsvorrichtung ausgeführt. Es ist also unmöglich, die Werkzeugspitzenposition mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen, was zu einer verschlechterten Präzision einer bearbeiteten Oberfläche führt.
  • Wenn bei einer herkömmlichen numerischen Steuerungsvorrichtung der Befehl zur intermittierenden Änderung einer Werkzeuglage in einem Schneidprogramm enthalten ist oder der Befehl, mit dem ein Änderungsweg einer Werkzeuglage pro Zeiteinheit ungleichmäßig und diskontinuierlich ist, darin enthalten ist, um die Spitze des Werkzeugs gleichmäßig zu bewegen, werden Befehlspunkte in dem Bearbeitungsprogramm ohne Rücksicht darauf geändert, ob sie sich innerhalb oder außerhalb der numerischen Steuerungsvorrichtung befinden. Wenn beispielsweise eine Befehlspunktfolge in dem Bearbeitungsprogramm im Inneren der numerischen Steuerungsvorrichtung geändert wird, was bei einer Technik der Fall ist, die in der offengelegten JP-Patentanmeldung 2006-309645 angegeben ist, wird eine Befehlspunktfolge von Drehwinkeln einer Drehachse in einem Bearbeitungsprogramm durch eine gleichmäßige Kurve (eine Splinekurve oder eine nichtgleichförmige B-Spline-Kurve) angenähert und auf Befehlspunkte entlang der Kurve korrigiert.
  • Da jedoch die Befehlspunkte in dem Bearbeitungsprogramm bei der herkömmlichen Technik durch eine gleichmäßige Näherungskurve korrigiert werden, ändert sich die Position eines einzelnen Punkts in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Wert einer Toleranzbreite bei Näherung der Kurve, und die Bewegung der Werkzeugmaschine ändert sich dadurch stark.
  • Da ferner die Befehlspunkte in dem Bearbeitungsprogramm korrigiert werden, hält die Werkzeugmaschine dann, wenn das Bearbeitungsprogramm blockweise ausgeführt wird, nicht an einer ursprünglichen Befehlsposition an. Da Interpolationspunkte zwischen den Befehlspunkten in dem Bearbeitungsprogramm erhalten werden und dann die Kurvennäherung ausgeführt wird, kann ferner die erwartete Kurvennäherung manchmal nicht erhalten werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme der herkömmlichen Technik zumindest teilweise zu lösen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine numerische Steuerungsvorrichtung angegeben, welche die Bewegung eines bewegbaren Abschnitts entsprechend einem Bearbeitungsprogramm numerisch steuert, das Befehle für eine Werkzeugspitzenposition enthält, die durch eine Position einer Translationsachse bestimmt ist, und für eine Werkzeugstellung enthält, die durch einen Drehwinkel einer Drehachse bestimmt ist. Die numerische Steuerungsvorrichtung weist Folgendes auf: einen Analyseprozessor, der Analysedaten erzeugt, die zur Bestimmung von Interpolationspunkten für jede von der Translationsachse und der Drehachse erforderlich sind, auf der Grundlage des Resultats der Analyse eines Befehls für jeden Block, der von dem Bearbeitungsprogramm erteilt wird; einen Interpolationsprozessor, der eine Interpolation auf der Basis der Analysedaten ausführt, um Interpolationspunkte für jede von der Translationsachse und der Drehachse in jedem Steuerzyklus zu gewinnen; einen Drehachse-Filterprozessor, der einen Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln der Drehachse einem Glättungsvorgang entsprechend einer voreingestellten Filterzeitkonstanten unterzieht; eine Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit, welche die Steuerung der Rotation der Drehachse, die dem Glättungsvorgang unterzogen wird, und die Steuerung der Bewegung der Translationsachse synchronisiert; eine Koordinatenumwandlungseinheit, welche die Werkzeugspitzenposition in Koordinaten einer Maschinenposition der Translationsachse umwandelt, und zwar von jeder Werkzeugspitzenposition nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und von jedem Drehwinkel der dem Glättungsvorgang unterzogenen Drehachse; und einen Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor, der einen Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang an der Maschinenposition der Translationsachse, deren Koordinaten umgewandelt werden, und an dem Drehwinkel der Drehachse, die dem Glättungsvorgang unterzogen wird, ausführt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein numerisches Steuerungsverfahren angegeben, das die folgenden Schritte aufweist: Glätten eines Winkeländerungsbetrags zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln einer Drehachse in einer Werkzeugmaschine, so dass ein Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung pro Zeiteinheit gleichmäßig wird; Einstellen der Steuerung der Rotation der Drehachse nach dem Glätten und Steuern der Bewegung einer Translationsachse in der Werkzeugmaschine, so dass ein Fehler in Bezug auf einen Befehlsweg geringer wird; und Umwandeln einer Werkzeugspitzenstellung in Koordinaten einer Maschinenposition der Translationsachse von jeder Werkzeugspitzenposition nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und von jedem Drehwinkel der Drehachse nach dem Glättungsvorgang.
  • Die genannten und weitere Ziele, Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung der Erfindung ergeben sich aus dem Studium der nachstehenden genauen Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockbild einer schematischen Darstellung einer numerischen Steuerungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Filtervorgangs, der von der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
  • 3 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung bezeichnet, wenn in einem Bearbeitungsprogramm der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform ein Befehl zum intermittierenden Ändern der Werkzeugstellung enthalten ist;
  • 4 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung bezeichnet, wenn in dem Bearbeitungsprogramm der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform ein Befehl enthalten ist, mit dem ein Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit ungleichmäßig und diskontinuierlich ist;
  • 5A ist ein Schema zur Erläuterung der Bewegung eines Werkzeugs, wenn in einem Bearbeitungsprogramm der herkömmlichen numerischen Steuerungs vorrichtung ein Befehl zum intermittierenden Ändern einer Werkzeugstellung enthalten ist;
  • 5B ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform von Bearbeitungspositionen Q0 bis Q7 in 5A;
  • 5C ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform von Werkzeugspitzenpositionen P0 bis P7 in 5A;
  • 6A ist ein Schema zur Erläuterung der Bewegung des Werkzeugs, wenn in dem Bearbeitungsprogramm der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Befehl zum intermittierenden Ändern einer Werkzeugstellung enthalten ist;
  • 6B ist ein Diagramm einer resultierenden Geschwindigkeitswellenform von Bearbeitungspositionen Q0 bis Q7 in 6A;
  • 6C ist ein Diagramm einer resultierenden Geschwindigkeitswellenform von Werkzeugspitzenpositionen P0 bis P7 in 6A;
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerungssynchronisiervorgangs, der von einer numerischen Steuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
  • 8A ist eine Geschwindigkeitswellenform einer ersten Achse einer Drehachse in einem Zeitsteuersynchronisiervorgang für eine Translationsachse und die Drehachse in der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform;
  • 8B ist eine Geschwindigkeitswellenform einer zweiten Achse der Drehachse in dem Zeitsteuersynchronisiervorgang für die Translationsachse und die Drehachse in der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform; und
  • 8C ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform der Translationsachse in dem Zeitsteuersynchronisiervorgang für die Translationsachse und die Drehachse in der numerischen Steuerungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Beispielhafte Ausführungsformen einer numerischen Steuerungsvorrichtung und eines numerischen Steuerungsverfahrens gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
  • 1 ist ein Blockbild einer schematischen Darstellung einer ersten Ausführungsform einer numerischen Steuerungsvorrichtung 2. Die numerische Steuerungsvorrichtung 2 kann die Bewegung eines bewegbaren Abschnitts nach Maßgabe eines Bearbeitungsprogramms 1 numerisch steuern, das einen Befehl 11 für einen Werkzeugspitzenposition und eine Werkzeugstellung enthält. Es ist zu beachten, dass die Werkzeugspitzenposition durch eine Position einer Translationsachse einer Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) bestimmt werden kann und die Werkzeugstellung durch einen Drehwinkel einer Drehachse der Werkzeugmaschine bestimmt werden kann.
  • Die numerische Steuerungsvorrichtung 2 kann einen Vergleichmäßigungs- bzw. Glättungsvorgang an einem Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln der Drehachse der Werkzeugmaschine ausführen, so dass ein Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung pro Zeiteinheit sich gleichmäßig ändert. Um einen Fehler in Bezug auf den vorgegebenen Weg zu verringern, werden die Zeitsteuerung der Drehung der Drehachse nach dem Glättungsvorgang und die Zeitsteuerung der Bewegung der Translationsachse eingestellt, und dann kann eine Maschinenposition der Translationsachse von jeder Werkzeugspitzenposition nach Durchführung der zeitlichen Synchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und von jedem Drehwinkel der Drehachse nach Durchführung des Glättungsvorgangs gewonnen werden.
  • Insbesondere weist die numerische Steuerungsvorrichtung 2 Folgendes auf: einen Analyseprozessor 3, der einen von einem Bearbeitungsprogramm 1 ausgegebenen Befehl für jeden Block analysiert, einen Interpolationsprozessor 4, der eine Interpolation zum Erhalt einer Bewegungsstrecke für jede Achse in jedem Steuerzyklus durchführt, einen Drehachse-Filterprozessor 5, der einen Winkeländerungsbetrag der Drehachse einem Glättungsvorgang unterzieht, eine Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6, welche die Zeitsteuerung der Drehung der Drehachse und die Zeitsteuerung der Bewegung der Translationsachse synchronisiert, eine Koordinatenumwandlungseinheit 7, welche die Werkzeugspitzenposition in Koordinaten einer Maschinenposition der Translationsachse umwandelt, und einen Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor 8, der einen Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang an der Maschinenposition der Translationsachse und an dem Drehwinkel der Drehachse ausführt. Das Bearbeitungsprogramm 1, das den Befehl 11 für die Werkzeugspitzenposition und die Werkzeugstellung enthält, wird von einer Speichereinheit (nicht gezeigt) oder einer externen Einrichtung in die numerische Steuerungsvorrichtung 2 eingegeben und an den Analyseprozessor 3 ausgegeben. Der Analyseprozessor 3 erzeugt Analysedaten 12 auf der Basis des Analyseergebnisses des Befehls für jeden Block, der von dem Bearbeitungsprogramm 1 erteilt wird, und gibt die erzeugten Daten an den Interpolationsprozessor 4 aus.
  • Der Interpolationsprozessor 4 errechnet einen Bewegungsweg für jede Achse in jedem Steuerzyklus aus den Analysedaten 12, erzeugt Interpolationspunkte 13 zwischen Drehwinkeln der Drehachse und Interpolationspunkte 14 zwischen Werkzeugspitzenpositionen der Translationsachse und gibt die Interpolationspunkte 13 an den Drehachse-Filterprozessor 5 aus und gibt die Interpolationspunkte 14 an die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 aus. Der Drehachse-Filterprozessor 5 unterzieht einen Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten 13 zwischen Drehwinkeln der Drehachse einem Bewegungsmittelungs-Filtervorgang entsprechend einer Filterzeitkonstanten, die vorher durch Parameter oder dergleichen für die Werkzeugmaschine gegeben wird, um dadurch den Winkeländerungsbetrag zwischen den Interpolationspunkten 13 zu vergleichmäßigen, und gibt Drehwinkel 15 der Drehachse nach Filterung an die Koordinatenumwandlungseinheit 7 und an den Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor 8 aus.
  • Ferner unterzieht die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 eine Bewegungsstrecke zwischen Interpolationspunkten 14 zwischen Werkzeugspitzenposition der Translationsachse einem Bewegungsmittelungs-Filtervorgang entsprechend der Filterzeitkonstanten der Drehachse, die zur Vergleichmäßigung des Winkeländerungsbetrags zwischen den Interpolationspunkten 13 genutzt wird, um dadurch die zeitliche Steuerung der Drehung der Drehachse nach dem Glättungsvorgang und die zeitliche Steuerung der Bewegung der Translationsachse zu synchronisieren, und gibt nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse Werkzeugspitzenpositionen an die Koordinatenumwandlungseinheit 7 aus. Die Koordinatenumwandlungseinheit 7 wandelt die Werkzeugspitzenpositionen in Koordinaten einer Maschinenposition 17 der Translationsachse entsprechend der Konfiguration der Werkzeugmaschine um, und zwar von jeder Werkzeugspitzenposition 16 nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und nach Filterung der Drehwinkel 15 der Drehachse. Der Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor 8 führt einen Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang auf der Basis sowohl der Maschinenpositionen 17 als auch der Drehwinkel 15 aus. Der Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor 8 gibt eine Position auf jeder Achse und einen Drehwinkel um jede Achse nach Durchführung des Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgangs an eine Servosteuerung (nicht gezeigt) aus. Das Ergebnis ist, dass ein bewegbarer Abschnitt jeder Achse (nicht gezeigt) auf gewünschte Weise angetrieben wird.
  • Wie vorstehend erläutert wurde, ist es bei dieser Ausführungsform auch dann, wenn das Bearbeitungsprogramm den Befehl zum intermittierenden Ändern einer Werkzeugstellung enthält, oder auch dann, wenn das Bearbeitungsprogramm einen Befehl aufweist, mit dem ein Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung pro Zeiteinheit ungleichmäßig und diskontinuierlich ist, möglich, die Werkzeugspitze durch Einstellen der Filterzeitkonstanten gleichmäßig zu bewegen, die Bearbeitungsgüte zu verbessern, die Bearbeitungsausbeute zu steigern und Umweltbelastungen beim Bearbeitungsprozess zu verringern, ohne die Befehlspunkte in dem Bearbeitungsprogramm zu verändern, indem der Glättungsvorgang an dem Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln der Drehachse der Werkzeugmaschine ausgeführt wird.
  • Da ferner die Befehlspunkte in dem Bearbeitungsprogramm nicht geändert werden, ist es möglich, die Änderung der Position eines Einzelpunkts zu verhindern, ohne von dem Vorgabewert der Filterzeitkonstanten abhängig zu sein, um die Werkzeugmaschine in der ursprünglichen Befehlsposition anzuhalten, und die Änderung der Bewegung der Werkzeugmaschine zu verhindern.
  • Auch wenn der Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln der Drehachse der Werkzeugmaschine dem Glättungsvorgang unterzogen wird, kann ferner ein Fehler in Bezug auf die Befehlsstrecke verringert werden durch Synchronisieren der zeitlichen Steuerung der Drehung der Drehachse, die dem Glättungsvorgang unterzogen wird, und der zeitlichen Steuerung der Bewegung der Translationsachse, und dadurch kann eine Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit minimiert werden.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines von der numerischen Steuerungsvorrichtung 2 durchgeführten Vorgangs. In Schritt S1 liest der Analyseprozessor 3 das Bearbeitungsprogramm 1, das den Befehl 11 für eine Werkzeugspitzenposition und eine Werkzeugstellung aufweist, jeweils blockweise, analysiert eine Anweisung für jeden Befehlsblock und erzeugt Analysedaten 12, die benötigt werden, um Interpolationspunkte für jede Achse zu bestimmen. Die Analysedaten 12 können Informationen enthalten, die notwendig sind, um Folgendes zu definieren: die Bewegungen der Werkzeugmaschine wie etwa einen Startpunkt und einen Endpunkt jeder Achse der Translationsachse für die Bestimmung einer Werkzeugspitzenposition für jeden Befehlsblock, einen Startpunkt und einen Endpunkt jeder Achse der Drehachse für die Bestimmung einer Werkzeugstellung, Weginformation von den Startpunkten zu den Endpunkten und einen Bewegungsweg und eine Bewegungsgeschwindigkeit wie etwa eine Befehlsvorschubgeschwindigkeit.
  • In Schritt S2 führt dann der Interpolationsprozessor 4 einen Interpolationsvorgang an den Analysedaten 12 aus, um einen Bewegungsbetrag für jede Achse in jedem Steuerzyklus zu gewinnen. Der Interpolationsvorgang kann auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen Technik ausgeführt werden, und daher entfällt eine genaue Erläuterung. Der Interpolationsvorgang kann auf andere Weise als bei der herkömmlichen Technik ausgeführt werden. In Schritt S3 bestimmt der Interpolationsprozessor 4, ob die Achse, für die der Interpolationsvorgang ausgeführt wird, die Translationsachse ist. Wenn die Achse die Drehachse ist (NEIN in Schritt S3), gibt der Interpolationsprozessor 4 die Interpolationspunkte 13 zwischen Drehwinkeln der Drehachse an den Drehachse-Filterprozessor 5 aus. Wenn die jeweilige Achse die Translationsachse ist (JA in Schritt S3), gibt der Interpolationsprozessor 4 die Interpolationspunkte 14 zwischen Werkzeugspitzenpositionen der Translationsachse an die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 aus. In Schritt S4 unterzieht der Drehachse-Filterprozessor 5 den Winkeländerungsbetrag zwischen den Interpolationspunkten 13 dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang entsprechend der Filterzeitkonstanten, die vorher durch Parameter oder dergleichen für die Werkzeugmaschine vorgegeben wurde, um den Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit zu vergleichmäßigen.
  • 3 ist eine Wellenform, die einen Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung (einen Winkeländerungsbetrag) bezeichnet, wenn ein Befehl zum intermittierenden Ändern der Werkzeugstellung in dem Bearbeitungsprogramm 1 enthalten ist. Wenn der Befehl zum intermittierenden Ändern der Werkzeugstellung in dem Bearbeitungsprogramm 1 enthalten ist, hat eine Winkeländerungswellenform Vrot1 der Drehachse, bevor sie dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang unterzogen wird, eine intermittierende Form. Indem die Winkeländerungswellenform Vrot1 dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang entsprechend einer Filterzeitkonstanten t unterzogen wird, kann eine kontinuierlich veränderte Winkeländerungswellenform Vrot1_f der Drehachse erhalten werden, wie in 3 zu sehen ist.
  • 4 ist eine Wellenform, die einen Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung bezeichnet, wenn in dem Bearbeitungsprogramm 1 ein Befehl enthalten ist, mit dem ein Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit ungleichmäßig und diskontinuierlich ist. Wenn in dem Bearbeitungsprogramm 1 ein Befehl enthalten ist, mit dem der Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit ungleichmäßig und diskontinuierlich ist, hat eine Winkeländerungswellenform Vrot2 der Drehachse eine diskontinuierliche Form, bevor sie dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang unterzogen wird. Indem die Winkeländerungswellenform Vrot2 dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang entsprechend der Filterzeitkonstanten t unterzogen wird, kann eine kontinuierlich veränderte Winkeländerungswellenform Vrot2_f der Drehachse erhalten werden, wie 4 zeigt.
  • In Schritt S5 speichert dann der Drehachse-Filterprozessor 5 Winkeländerungsbeträge von Achsen der Drehachse, die dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang unterzogen wurden, um jeden Drehwinkel 15 der Achsen der Drehachse nach dem Filtervorgang zu gewinnen. In Schritt S6 errechnet dabei die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 einen resultierenden Bewegungsbetrag der Translationsachse aus Bewegungsbeträgen der Achsen der Translationsachse, die von dem Interpolationsprozessor 4 erzeugt werden, und unterzieht den resultierenden Bewegungsbetrag der Translationsachse dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang entsprechend einer Filterzeitkonstanten, die gleich der Filterzeitkonstanten der Drehachse ist, so dass die zeitliche Steuerung der Rotation der Drehachse und die zeitliche Steuerung der Translationsachse synchronisiert werden. Dann erfolgt durch die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 eine Neuverteilung des resultierenden Bewegungsbetrags der Translationsachse nach dem Filtern zu jedem Bewegungsbetrag der Achsen der Translationsachse, um so der Befehlsstrecke zu folgen.
  • In Schritt S7 speichert dann die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 die neuverteilten Bewegungsbeträge der Achsen der Translationsachse, um jede Werkzeugspitzenposition 16 nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen den Achsen der Translationsachse zu erhalten. In Schritt S8 wandelt die Koordinatenumwandlungseinheit 7 die Werkzeugspitzenposition in Koordinaten jeder Maschinenposition 17 der Achsen der Translationsachse entsprechend der Konfiguration der Werkzeugmaschine um, und zwar von jeder Werkzeugspitzenposition 16 nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen den Achsen der Translationsachse, erhalten von der Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6, und von jedem Drehwinkel 15 der Achsen der Drehachse nach dem Filtervorgang, erhalten von dem Drehachse-Filterprozessor 5.
  • Dann führt in Schritt S9 der Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor 8 einen Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang unter Verwendung jeder erhaltenen Maschinenposition 17 und jedes erhaltenen Drehwinkels 15 durch. Es ist zu beachten, dass der Koordinatenumwandlungsvorgang und der Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen Technik durchführbar sind, so dass deren genaue Erläuterung entfällt. Der Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang kann jedoch auf eine von der herkömmlichen Technik verschiedene Weise durchgeführt werden.
  • Die 5A bis 5C sind Diagramme zur Erläuterung der Werkzeugbewegung, wenn in dem Bearbeitungsprogramm der herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung ein Befehl zum intermittierenden Ändern einer Werkzeugstellung enthalten ist. Dabei zeigt 5A schematisch das Werkzeug, wobei P0 bis P7 Werkzeugspitzenpositionen und Q0 bis Q7 Maschinenpositionen (Rotationsmittelpunkt des Werkzeugs) darstellen. 5B ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform der Maschinenpositionen, und 5C ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform der Werkzeugspitzenpositionen. Bei der herkömmlichen numerischen Steuerungsvorrichtung ist deutlich zu sehen, wie 5A zeigt, dass die Werkzeugstellung intermittierend auf eine Weise geändert wird, bei der jeder Bewegungsbetrag zwischen zwei Punkten der Werkzeugspitzenpositionen P0 bis P7 konstant ist, und die Werkzeugstellung wird zwischen den Maschinenpositionen Q0 bis Q1 geändert, die Werkzeugstellung wird zwischen den Maschinenpositionen Q1 bis Q2 nicht geändert, und die Werkzeugstellung wird zwischen den Maschinenpositionen Q2 bis Q3 geändert.
  • Wie 5B zeigt, ist in diesem Fall eine resultierende Befehlsgeschwindigkeit Vm der Maschinenpositionen verschieden in Abhängigkeit davon, ob die Werkzeugstellung geändert wird, und somit wird die resultierende Befehlsgeschwindigkeit Vm diskontinuierlich. In diesem Fall wird zum Bewegen der Werkzeugspitzenpositionen P0 bis P7 mit einer konstanten Geschwindigkeit der bewegbare Abschnitt einfach veranlasst, sich mit der resultierenden Befehlsgeschwindigkeit Vm zu bewegen. Um jedoch den bewegbaren Abschnitt mit der resultierenden Befehlsgeschwindigkeit Vm zu bewegen, muss der bewegbare Abschnitt mit diskontinuierlicher Geschwindigkeit bewegt werden. Wenn der bewegbare Abschnitt mit der diskontinuierlichen Geschwindigkeit bewegt wird, schwingt entweder die Werkzeugmaschine oder die Werkzeugmaschine kann Befehlen nicht folgen, und somit wird bei der numerischen Steuerungsvorrichtung der Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang durchgeführt. Infolgedessen bewegen sich, wie 5B zeigt, die Maschinenpositionen Q0 bis Q7 mit einer resultierenden Geschwindigkeit Vm-smz nach Beschleunigung und Verzögerung, und die Werkzeugspitzenpositionen P0 bis P7 bewegen sich, wie 5C zeigt, mit einer resultierenden Geschwindigkeit Vc_smz nach Beschleunigung und Verzögerung. Das resultiert in einer Wiederholung von Beschleunigung und Verzögerung mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als einer resultierenden Befehlsgeschwindigkeit Vc der Werkzeugspitzenpositionen.
  • Die 6A bis 6C zeigen schematisch die Bewegung des Werkzeugs, wenn in einem Bearbeitungsprogramm der numerischen Steuerungsvorrichtung 2 ein Befehl zum intermittierenden Ändern einer Werkzeugstellung enthalten ist. Dabei ist 6A eine schematische Ansicht des Werkzeugs, wobei P0 bis P7 Werkzeugspitzenpositionen und Q0 bis Q7 Maschinenpositionen (Rotationsmittelpunkt des Werkzeugs) darstellen. 6B ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform der Maschinenpositionen, und 6C ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform der Werkzeugspitzenpositionen. Wie 6A zeigt, unterzieht der Drehachse-Filterprozessor 5 jeden Winkeländerungsbetrag jeder Achse der Drehachse dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang, wodurch es möglich ist, dass die Werkzeugstellung nicht intermittierend, sondern kontinuierlich geändert wird.
  • Infolgedessen kann, wie 6B zeigt, eine resultierende Befehlsgeschwindigkeit Vmf der Maschinenpositionen Q0 bis Q7 nach dem Filtervorgang gleichmäßiger geändert werden als die resultierende Befehlsgeschwindigkeit Vm der Maschinenpositionen Q0 bis Q7 vor dem Filtervorgang. Selbst wenn also der Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang an den Maschinenpositionen Q0 bis Q7 ausgeführt wird, kann eine resultierende Befehlsgeschwindigkeit Vmf_smz der Maschinenpositionen Q0 bis Q7 nach Beschleunigung und Verzögerung der resultierenden Befehlsgeschwindigkeit Vmf nahezu folgen. Daher kann, wie 6C zeigt, eine resultierende Geschwindigkeit Vcf_smz der Werkzeugspitzenpositionen P0 bis P7 nach Beschleunigung und Verzögerung nahe an die resultierende Befehlsgeschwindigkeit Vc herangebracht werden.
  • Wie die 6B und 6C zeigen, sind die resultierenden Geschwindigkeitswellenformen leicht wellig, aber durch Einstellen der Filterzeitkonstanten gemäß der ersten Ausführungsform und der Filterzeitkonstanten, die in dem Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor verwendet wird, kann die Welligkeit der resultierenden Geschwindigkeitswellenformen eingestellt werden.
  • Wie vorstehend erläutert wurde, wird bei der ersten Ausführungsform der Winkeländerungsbetrag jeder Achse der Drehachse dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang unterzogen, so dass der Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit vergleichmäßigt werden kann. Auch wenn also in dem Bearbeitungsprogramm 1 der Befehl zum intermittierenden Ändern der Werkzeugstellung enthalten ist oder wenn der Befehl, mit dem der Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit ungleichmäßig oder diskontinuierlich ist, darin enthalten ist, kann die Spitze des Werkzeugs durch Einstellen der Filterzeitkonstanten ohne Änderung der Befehlspunktfolge in dem Bearbeitungsprogramm 1 gleichmäßig bewegt werden, und dies erlaubt die Realisierung einer Bearbeitung mit hoher Güte.
  • Um ferner gemäß der ersten Ausführungsform die zeitliche Steuerung der Drehung der Drehachse und die zeitliche Steuerung der Bewegung der Translationsachse zu synchronisieren, wird auch die Translationsachse dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang unter Anwendung derselben Filterzeitkonstanten wie bei der Drehachse unterzogen, was eine Verringerung eines Fehlers in Bezug auf den Befehlsweg ermöglicht. Ferner wird bei der Translationsachse der Bewegungsmittelungs-Filtervorgang nicht auf den Bewegungsweg jeder Achse, sondern auf den resultierenden Bewegungsweg angewandt, und das Ergebnis wird auf jeden Bewegungsbetrag jeder Achse verteilt, so dass dem Befehlsweg gefolgt wird, was eine weitere Abnahme des Fehlers in Bezug auf den Bewegungsweg ermöglicht.
  • Bei der ersten Ausführungsform wird ein Bewegungsmittelungsfilter in Form eines Tiefpassfilters verwendet, aber es kann jedes Glättungsfilter mit HF- Abschaltcharakteristik verwendet werden. Beispielsweise kann ein Vielstufen-Bewegungsmittelungsfilter, ein Primärverzögerungsfilter oder ein Sekundärverzögerungsfilter verwendet werden. Auch diese Filter erlauben einen gleichmäßigen Änderungsbetrag der Werkzeugstellung pro Zeiteinheit, und somit kann die gleiche Wirkung erzielt werden. Ferner wird bei der ersten Ausführungsform der Bewegungsbetrag (die Geschwindigkeit) zwar dem Bewegungsmittelung-Filtervorgang unterzogen, aber auch wenn Positionen entlang dem Befehlsweg diesem Filtervorgang unterzogen werden, kann die gleiche Wirkung erzielt werden. Wenn die Positionen entlang dem Befehlsweg verwendet werden, können die Abläufe in den Schritten S5 und S7 in 2 entfallen.
  • Die erste Ausführungsform erläutert das Verfahren, mit dem die Translationsachse einem Tiefpassfiltervorgang unterzogen wird unter Anwendung der gleichen Filterzeitkonstanten der Translationsachse wie die Filterzeitkonstante der Drehachse, aber die Filterzeitkonstante der Translationsachse kann von derjenigen der Drehachse verschieden sein. Wenn ferner die Drehachse zwei oder mehr Achsen hat, können für jede der Drehachsen unterschiedliche Filterzeitkonstanten verwendet werden. Wenn jedoch unterschiedliche Filterzeitkonstanten für die Drehachse und die Translationsachse verwendet werden, ist es erforderlich, die zeitliche Steuerung der Drehung der Drehachse und die zeitliche Steuerung der Bewegung der Translationsachse zu synchronisieren, um einen Fehler in Bezug auf den Befehlsweg zu verringern.
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Arbeitsablaufs einer numerischen Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Es ist zu beachten, dass für die numerische Steuerungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform die gleiche Konfiguration wie bei der numerischen Steuerungsvorrichtung 2 in 1 verwendet werden kann. In 7 werden in den Schritten S11, S12 und S13 jeweils die gleichen Abläufe wie in den Schritten S1, S2 und S3 in 2 durchgeführt. In Schritt S14 erfolgt in dem Drehachse-Filterprozessor 5 in 1 eine Zwischenspeicherung eines Winkeländerungsbetrags jeder Achse der Drehachse, erhalten durch den Interpolationsprozessor 4. Als nächstes bestimmt in Schritt S15 der Drehachse-Filterprozessor 5, ob jede Wartezeit jeder Achse abgelaufen ist. Die Wartezeit jeder Achse kann als die halbe Differenz zwischen einer maximalen Zeitkonstanten und der eigenen Zeitkonstanten auf der Basis einer Filterzeitkonstanten mit dem maximalen Vorgabewert als Referenz zwischen den Filterzeitkonstanten der Achsen der Drehachse und der Filterzeitkonstanten der Translationsachse vorgegeben werden.
  • Beispielsweise ist eine Filterzeitkonstante einer ersten Achse der Drehachse mit t1 vorgegeben, eine Filterzeitkonstante einer zweiten Achse der Drehachse ist mit t2 vorgegeben, und eine Filterzeitkonstante der Translationsachse ist mit t3 vorgegeben, und t1 wird als der Maximalwert davon angenommen. Da die erste Achse der Drehachse die maximale Zeitkonstante hat, ist in diesem Fall die Wartezeit der ersten Achse 0, und eine Wartezeit t21 der zweiten Achse kann erhalten werden durch Befolgen der Gleichung (1), und eine Wartezeit t31 der Translationsachse kann erhalten werden durch Befolgen der Gleichung (2): t21 = (t1 – t2)/2 (1) t31 = (t1 – t3)/2 (2)
  • Wenn in Schritt S15 bestimmt wird, dass nicht jede Wartezeit jeder Achse abgelaufen ist, geht der Ablauf zu Schritt S16, in dem aktuelle Drehwinkel der Achsen der Drehachse gewonnen werden. Wenn jedoch in Schritt S15 bestimmt wird, dass jede Wartezeit jeder Achse abgelaufen ist, geht der Ablauf zu Schritt S17, in dem jeder Winkeländerungsbetrag der Achsen der Drehachse, die in Schritt S14 zwischengespeichert wurden, einem Tiefpassfiltervorgang unterzogen wird, und die
    Winkeländerungsbeträge der Achsen der Drehachse werden in Schritt S18 akkumuliert, um jeden Drehwinkel 15 der Achsen der Drehachse nach dem Filtervorgang zu erhalten. In Schritt S19 gewinnt dabei die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6 einen resultierenden Bewegungsbetrag der Translationsachse aus den Bewegungsbeträgen der Achsen der Translationsachse, die durch den Interpolationsprozessor 4 erhalten sind, und puffert den resultierenden Bewegungsbetrag.
  • In Schritt S20 bestimmt dann die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit 6, ob die Wartezeit t31 der Translationsachse abgelaufen ist. Wenn in Schritt S20 be stimmt wird, dass die Wartezeit t31 der Translationsachse nicht abgelaufen ist, geht der Ablauf zu Schritt S21, in dem jede aktuelle Werkzeugspitzenposition der Achsen der Translationsachse gewonnen wird. Wenn in Schritt S20 bestimmt wird, dass die Wartezeit t31 der Translationsachse abgelaufen ist, geht der Ablauf zu Schritt S22, in dem der Tiefpassfiltervorgang an dem resultierenden Bewegungsbetrag der Translationsachse, der in Schritt S19 zwischengespeichert wurde, durchgeführt wird, und die Bewegungsbeträge der Achsen der Translationsachse werden in Schritt S23 akkumuliert, um jede Werkzeugspitzenposition 16 zu erhalten, nachdem die Zeitsteuersynchronisierung zwischen den Achsen der Translationsachse ausgeführt ist.
  • Anschließend wandelt in Schritt S24 die Koordinatenumwandlungseinheit 7 die Werkzeugspitzenpositionen in Koordinaten von Maschinenpositionen 17 der Achsen der Translationsachse entsprechend der Konfiguration der Werkzeugmaschine um, und zwar aus den Werkzeugspitzenpositionen der Achsen der Translationsachse, die in Schritt S21 oder Schritt S23 erhalten wurden, und aus den Drehwinkeln der Achsen der Drehachse, die in Schritt S16 oder S18 erhalten wurde. Dann führt in Schritt S25 der Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor 8 den Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang aus unter Verwendung der erhaltenen Maschinenpositionen 17 der Achsen der Translationsachse und der erhaltenen Drehwinkel der Achsen der Drehachse nach dem Filtervorgang. Es ist zu beachten, dass die Abläufe in den Schritten S24 und S25 in 7 gleich denen in den Schritten S8 und S9 in 2 sind.
  • Die Diagramme der 8A bis 8C erläutern ein Verfahren zur Synchronisierung der zeitlichen Steuerung der Drehung der Drehachse und der zeitlichen Steuerung der Bewegung der Translationsachse, wenn die Filterzeitkonstanten der Achsen der Drehachse und die Filterzeitkonstante der Translationsachse voneinander verschieden sind. Dabei ist 8A eine Geschwindigkeitswellenform der ersten Achse der Drehachse, 8B ist eine Geschwindigkeitswellenform der zweiten Achse der Drehachse, und 8C ist eine resultierende Geschwindigkeitswellenform der Translationsachse. Die Filterzeitkonstante der ersten Achse ist mit t1 vorgegeben, die Filterzeitkonstante der zweiten Achse ist mit t2 vorgegeben, und die Filterzeitkonstante der Translationsachse ist mit t3 vorgegeben, und von diesen Werten wird t1 als der Maximalwert angenommen.
  • Wenn, wie 8A zeigt, eine Befehlsgeschwindigkeitswellenform Vm1 der ersten Achse gegeben ist, wird eine Geschwindigkeitswellenform Vmf1 nach dem Filtern der ersten Achse vor dem Einstellen der Zeitsteuerung der Drehung der ersten Achse erhalten. Da die Wartezeit der ersten Achse 0 ist, wird eine Geschwindigkeitswellenform Vmf_tmgl nach dem Filtern der ersten Achse und nach dem Einstellen der zeitlichen Steuerung der Drehung der ersten Achse mit der gleichen zeitlichen Steuerung wie die Geschwindigkeitswellenform Vmf1 erzeugt, und die erste Achse beginnt sich ohne Wartezeit zu bewegen.
  • Wenn, wie 8B zeigt, eine Befehlsgeschwindigkeitswellenform Vm2 der zweiten Achse gegeben ist, wird eine Geschwindigkeitswellenform Vmf2 nach dem Filtern der zweiten Achse und vor dem Einstellen der zeitlichen Steuerung der Drehung der zweiten Achse erhalten. Da die Wartezeit der zweiten Achse t21 ist, wird eine Geschwindigkeitswellenform Vmf_tmg2 nach dem Filtern der zweiten Achse und nach dem Einstellen der zeitlichen Steuerung der Drehung der zweiten Achse nach Verzögerung durch die Wartezeit t21 aus der Geschwindigkeitswellenform Vmf2 erzeugt, und die zweite Achse beginnt sich nach dem Abwarten der Wartezeit t21 zu bewegen.
  • Wenn, wie in 8C gezeigt ist, eine Befehlsgeschwindigkeitswellenform Vm3 der Translationsachse gegeben ist, wird eine Geschwindigkeitswellenform Vmf3 erhalten, nachdem die Translationsachse gefiltert ist und bevor die Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse durchgeführt ist. Da die Wartezeit der Translationsachse t31 ist, wird aus der Geschwindigkeitswellenform Vmf3 eine Geschwindigkeitswellenform Vmf_tmg3 nach dem Filtern der Translationsachse und nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen den Achsen der Translationsachse nach Verzögerung durch die Wartezeit t31 erzeugt, und die Translationsachse beginnt sich nach dem Abwarten der Wartezeit t31 zu bewegen.
  • Wie oben erläutert wurde, wird bei der zweiten Ausführungsform dann, wenn die Filterzeitkonstanten der Drehachsen und die Filterzeitkonstante der Translationsachse voneinander verschieden sind, eine Zeitkonstante mit einem maximalen Vorgabewert unter sämtlichen Filterzeitkonstanten als Referenzwert vorgegeben, und jede Bewegung beginnt nach Abwarten einer halben Dauer einer Differenz zwischen der maximalen Zeitkonstanten und der eigenen Zeitkonstanten. Dadurch ist es möglich, die zeitliche Steuerung der Drehung der Drehachse und die zeitliche Steuerung der Bewegung der Translationsachse zu synchronisieren. Auch wenn daher die Filterzeitkonstanten der Drehachse und die Filterzeitkonstante der Translationsachse voneinander verschieden sind, kann durch Ausführen einer Zeitsteuersynchronisierung zwischen der Drehung der Drehachse und der Bewegung der Translationsachse ein Fehler in Bezug auf den Befehlsweg verringert werden.
  • Wenn ferner gemäß der zweiten Ausführungsform die Drehachse zwei oder mehr Achsen aufweist, wird jede Achse dem Tiefpassfiltern unter Anwendung einer diskreten Filterzeitkonstanten für die Vergleichmäßigung unterzogen. Auch wenn also eine Vielzahl von Drehachsen unterschiedliche Charakteristiken und unterschiedliche Befehlsarten von dem Bearbeitungsprogramm haben, ist es möglich, eine Bearbeitung hoher Güte zu implementieren, die Fertigungsausbeute zu verbessern und Umweltbelastungen im Bearbeitungsverfahren zu reduzieren.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auch dann, wenn der Befehl zu intermittierenden Änderung einer Werkzeugstellung vorliegt oder wenn der Befehl gegeben wird, mit dem ein Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung diskontinuierlich ist, kann die Bearbeitung realisiert werden, während die Werkzeugspitze gleichmäßig bewegt wird, ohne dass Befehlspunkte in dem Bearbeitungsprogramm geändert werden.
  • Die Erfindung wurde zwar im Hinblick auf eine vollständige und genaue Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, die beigefügten Ansprüche sind jedoch nicht darauf beschränkt und sollen sämtliche Modifikationen und alternativen Ausführungsformen umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind und im Rahmen der angegebenen Lehre liegen.
  • 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 2006-309645 [0004]

Claims (5)

  1. Numerische Steuerungsvorrichtung, welche die Bewegung eines bewegbaren Abschnitts entsprechend einem Bearbeitungsprogramm numerisch steuert, das Befehle für eine Werkzeugspitzenposition, die durch eine Position einer Translationsachse bestimmt ist, und für eine Werkzeugstellung enthält, die durch einen Drehwinkel einer Drehachse bestimmt ist, wobei die numerische Steuerungsvorrichtung umfasst: einen Analyseprozessor (3), der Analysedaten, die zur Bestimmung von Interpolationspunkten für jede von der Translationsachse und der Drehachse notwendig sind, auf der Grundlage des Resultats der Analyse eines Befehls für jeden Block, der von dem Bearbeitungsprogramm abgegeben wird, erzeugt; einen Interpolationsprozessor (4), der die Interpolation auf der Grundlage der Analysedaten ausführt, um Interpolationspunkte für jede von der Translationsachse und der Drehachse in jedem Steuerzyklus zu erhalten; einen Drehachse-Filterprozessor (5), der einen Winkeländerungsbetrag zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln der Drehachse einem Glättungsvorgang entsprechend einer voreingestellten Filterzeitkonstanten unterzieht; eine Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit (6), welche die Zeitsteuerung der Drehung der Drehachse, die dem Glättungsvorgang unterzogen wird, und die Zeitsteuerung der Bewegung der Translationsachse synchronisiert; eine Koordinatenumwandlungseinheit (7), welche die Werkzeugspitzenposition in Koordinaten einer Maschinenposition der Translationsachse umwandelt, und zwar von jeder Werkzeugspitzenposition nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und von jedem Drehwinkel der Drehachse, der dem Glättungsvorgang unterzogen wurde; und einen Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessor (8), der einen Beschleunigungs-/Verzögerungsvorgang an der Maschinenposition der Translationsachse, deren Koordinaten umgewandelt sind, und an dem Drehwinkel der Drehachse, der dem Glättungsvorgang unterzogen wird, ausführt.
  2. Numerische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse als Vielzahl vorhanden ist und der Drehachse-Filterprozessor (5) jede der Drehachsen einem Tiefpassfiltervorgang unter Verwendung separater Filterzeitkonstanten unterzieht, um Winkeländerungsbeträge zwischen jeweiligen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln jeder der Drehachse zu vergleichmäßigen.
  3. Numerische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit (6) einen resultierenden Bewegungsbetrag, der aus Bewegungsbeträgen der Achsen der Translationsachse erhalten ist, einem Tiefpassfiltervorgang entsprechend einer Filterzeitkonstanten unterzieht, die gleich der Filterzeitkonstanten der Drehachse ist, und einen erhaltenen Wert auf jeden Bewegungsbetrag der Achsen der Translationsachse entlang einem Befehlsweg verteilt.
  4. Numerische Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Filterzeitkonstanten der Drehachsen und die Filterzeitkonstante der Translationsachse voneinander verschieden sind, die Translationsachse-Zeitsteuersynchronisiereinheit (6) eine Filterzeitkonstante als eine Referenz mit einem maximalen Vorgabewert unter sämtlichen Filterzeitkonstanten vorgibt und beginnt, die Translationsachse mit einer Verzögerung zu bewegen, welche die halbe Differenz zwischen der maximalen Zeitkonstanten und ihrer eigenen Zeitkonstanten ist, so dass die zeitliche Steuerung der Drehung der Drehachse und die zeitliche Steuerung der Translationsachse synchronisiert werden.
  5. Numerisches Steuerungsverfahren, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Glätten eines Winkeländerungsbetrags zwischen Interpolationspunkten zwischen Drehwinkeln einer Drehachse in einer Werkzeugmaschine, so dass ein Änderungsbetrag einer Werkzeugstellung pro Zeiteinheit gleichmäßig wird; Einstellen der zeitlichen Steuerung der Drehung der Drehachse nach dem Glätten und der zeitlichen Steuerung einer Translationsachse in der Werkzeugmaschine, so dass ein Fehler in Bezug auf einen Befehlsweg kleiner wird; und Umwandeln einer Werkzeugspitzenposition in Koordinaten einer Maschinenposition der Translationsachse von jeder Werkzeugspitzenposition nach Durchführung der Zeitsteuersynchronisierung zwischen Achsen der Translationsachse und von jedem Drehwinkel der Drehachse nach dem Glätten.
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