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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerung, die eine Werkzeugmaschine steuert. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine numerische Steuerung, die eine Positionierungsabschlussprüfung einer Rotationsachse ausführt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Servomotor zum Antreiben von Achsen einer Werkzeugmaschine wird durch eine Steuerung, wie z. B. eine numerische Steuerung, derart gesteuert, dass seine Position und Geschwindigkeit steuerbar sind. Da es schwierig ist, den Servomotor unmittelbar antreiben oder anhalten zu können, wird eine Beschleunigungs-/Bremssteuerung im Wesentlichen für einen Bewegungsbefehl ausgeführt. Dies bedeutet, dass der Bewegungsbefehl während einer Beschleunigung graduell zunimmt oder der Bewegungsbefehl während einer Bremsung graduell abnimmt.
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Um zu prüfen, ob der Servomotor bei der Steuerung des Antriebs des Servomotors bei dieser Art der Beschleunigung/Bremsung seine angewiesene Position (Sollposition) erreicht, wird die in einem Fehlerregister des Servokreises zu speichernde Positionsabweichung ausgelesen. Dadurch kann bestimmt werden (eine Positionierungsabschlussprüfung ausgeführt werden), ob die ausgelesene Positionsabweichung bei einem herkömmlichen Verfahren in die Positionierungsabschlussweite bzw. -spanne fällt, nachdem der Bewegungsbefehl X null wird und die Beschleunigungs-/Bremssteuerung zu beenden ist und der Bewegungsbefehl Y von einer Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit null wird. Falls die Positionsabweichung in die Positionierungsabschlussweite fällt, wird bestimmt, dass der Servomotor eine angewiesene Position (Sollposition) erreicht hat, d. h. die Positionierung beendet ist.
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Werkzeugmaschinen prüfen im Allgemeinen (führen eine Positionierungsabschlussprüfung aus), ob die Werkzeugposition eine angewiesene Position während des Schaltens von einem Schnellvorschubbetrieb zu einem Schneidvorschubbetrieb erreicht. Bei der Positionierungsabschlussprüfung wird durch die Konvergenz der Positionsabweichungen der Servoachsen bis hin zu einem vorbestimmten Niveau oder darunter bestimmt, ob die Werkzeugposition eine angewiesene Position erreicht hat.
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Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 6-89109 offenbart als einen die Positionierungsabschlussprüfung betreffenden Stand der Technik ein Verfahren zum beliebigen Bestimmen einer Positionierungsfestlegungsweite für jeden Maschinenblock. Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-231412 offenbart ein Verfahren zum Ausführen einer Positionierungsabschlussprüfung unter Verwendung einer Positionsabweichung in Kombination mit einer Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung jeder Achse. Ferner offenbart die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 5-88725 ein Verfahren zum wahlweisen Verwenden einer Vielzahl von Positionierungsabschlussweiten gemäß der Art der Anweisung.
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Bei einer Werkzeugmaschine mit einer Rotationsachse zusätzlich zu einer Linearachse wird der Betrieb der Werkzeugmaschinen durch eine Kombination des Antriebs der Rotationsachse und der Linearachse erreicht. Der Betrag der Bewegung der Werkzeugposition bezüglich des Rotationswinkels der Rotationachse ist proportional zum Abstand (d. h. dem Rotationsradius) zwischen der Mittelachse der Rotation und der Werkzeugposition. Dementsprechend ändert sich in dem Fall, in dem die Positionierungsabschlussweite der Drehachse durch einen Winkel angegeben wird, die in den Betrag der Bewegung der Werkzeugspitze entlang eines Bewegungspfads konvertierte Weite (Prüfungsweite) proportional zu dem Abstand (Rotationsradius) zwischen der Mittelachse der Rotation und der Werkzeugspitze selbst dann, wenn die Positionierungsabschlussweite (Winkel) die Gleiche ist (siehe 1).
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Die voranstehend beschriebene Positionierungsabschlussweite wird beispielsweise während des Schaltens von dem Schnellvorschubbetrieb zu dem Schneidvorschubbetrieb ausgeführt und stellt die Bearbeitungspräzision zum Beginn der Bearbeitung und zum Ende der Bearbeitung sicher. Von Hause. aus stellt die Bearbeitungspräzision die Präzision an dem Werkstück sicher, sodass sie als Lineardimension an dem Werkstück angegeben werden sollte. Wenn die Positionierungsabschlussprüfung der Drehachse der Werkzeugmaschinen anhand eines Winkels ausgeführt wird, verändert sich die Prüfweite der an dem Werkzeugmittelpunkt (oder ein Bewegungsbetrag des Werkzeugmittelpunkts entlang des Bewegungspfads) in Abhängigkeit von oder proportional zu dem Rotationsradius. Ist der Rotationsradius selbst dann größer, falls der als Positionierungsabschlussweite angegebene Winkel der Gleiche ist, wird die Prüfweite größer. In diesem Fall kann nicht präzise festgestellt werden, ob eine angewiesene Position (Sollposition) erreicht wird.
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Abriss der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine numerische Steuerung bereitzustellen, die eine Positionierungsabschlussprüfung an einem Werkzeugmittelpunkt mit einer bevorzugten Präzision an dem Werkstück durch Verändern der Positionierungsabschlussweite bzw. -spanne der Drehachse in Abhängigkeit des Rotationsradius ausführen kann.
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Die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert eine Werkzeugmaschine mit wenigstens einer Rotationsachse. Die numerische Steuerung umfasst eine Maschinenzustandsbestimmungseinheit, die die Maschinenzustände umfassend eine Achsstruktur und eine Werkzeuglänge der Werkzeugmaschine bestimmt, eine Koordinatenwerterfassungseinheit, die Soll-Koordinatenwerte oder Ist-Koordinatenwerte der entsprechenden Achsen an bestimmten Zeitpunkten erfasst, eine Rotationsradiusberechnungseinheit, die einen Rotationsradius (d. h. einen Abstand zwischen einer Rotationsmittelachse der Rotationsachse zu einem Steuerzielpunkt) unter Verwendung der von der Maschinenzustandsbestimmungseinheit erhaltenen Maschinenzustände und der Soll-Koordinatenwerte oder der Ist-Koordinatenwerte der entsprechenden Achsen berechnet, wobei die Soll-Koordinatenwerte oder die Ist-Koordinatenwerte von der Koordinatenwerterfassungseinheit ausgegeben werden, eine Positionierungsabschlussweitenbestimmungseinheit, die Positionierungsabschlussweiten bzw. -spannen der entsprechenden Achsen bestimmt und eine zweite Positionierungsabschlussweitenberechnungseinheit, die eine zweite Positionierungsabschlussweite unter Verwendung des von der Rotationsradiusberechnungseinheit ausgegebenen Rotationsradius und der Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse berechnet, die von der Positionierungsabschlussweitenbestimmungseinheit erhalten wird. In der Positionierungsabschlussweitenbestimmungseinheit wird eine Positionierungsabschlussprüfung der Drehachse unter Verwendung der zweiten Positionierungsabschlussweite ausgeführt, die von der zweiten Positionierungsabschlussweitenberechnungseinheit ausgegeben wird.
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Die zweite Positionierungsabschlussweitenberechnungseinheit kann die zweite Positionierungsabschlussweite in einer derartigen Weise berechnen, dass die zweite Positionierungsabschlussweite umgekehrt proportional zu dem Rotationsradius ist.
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Die Positionierungsabschlussweitenbestimmungseinheit kann die Positionierungsweite der Rotationsachse als Länge eines Bewegungspfads des Steuerzielpunkts bestimmen.
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Die zweite Positionierungsabschlussweitenberechnungseinheit kann einen für die Berechnung zu verwendenden oberen Grenzwert oder unteren Grenzwert für den Rotationsradius bestimmen.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine numerische Steuerung bereit, die eine Positionierungsabschlussprüfung an einem Werkzeugmittelpunkt mit einer bevorzugten Präzision an dem Werkstück durch Verändernder Positionierungsabschlussweite der Drehachse in Abhängigkeit des Rotationsradius ausführen kann, sodass die Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse nicht als ein kleiner Wert festgelegt werden muss, um in den Maximalradius zu passen. Die für die Positionierungsabschlussprüfung benötigte Zeit kann auf einen minimalen Wert gesetzt werden, während die Präzision an dem Werkstück sichergestellt und die Zykluszeit reduziert werden kann.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung die Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren ersichtlich, in denen:
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1 die Berechnung einer Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse zeigt, die durch die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
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2 ein Verfahren einer Positionierungsabschlussprüfung für die Rotationsachse einer 5-achsigen Werkzeugmaschine des Werkzeugkopfrotationstyps zeigt, die durch die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
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3 ein Blockdiagramm ist, das den Hauptabschnitt der numerischen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein Blockdiagramm ist, das Elemente zum Ausführen einer Positionierungsabschlussprüfung der Rotationsachse in der in 3 gezeigten numerischen Steuerung darstellt;
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5 ein Prinzip einer Positionierungsabschlussprüfung darstellt, die durch die in 5 gezeigte numerische Steuerung ausgeführt wird;
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6 ein Flussdiagramm eines Algorithmus zum Positionierungsabschlussprüfungsverfahren einer Rotationsachse ist, das durch die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
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7 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Beispiel der Fünf-Achs-Werkzeugmaschine des Tischrotationstyps zeigt, die durch die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die von der numerischen Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Berechnung einer Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Wenn die Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse als ein bestimmter Winkel gegeben ist, wird die Distanz (Distanz entlang des gekrümmten Bewegungspfads eines Werkzeugmittelpunkts 32) zwischen der Position, innerhalb der der Werkzeugmittelpunkt 32 ist, bestimmt, um eine Soll-Position zu erreichen. Der Soll-Punkt hängt von der Distanz (d. h. einem Rotationsradius r) zwischen dem Rotationszentrum der Rotationsachse und dem Werkzeugmittelpunkt 32 ab.
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Um eine Positionierungsabschlussweite La des Werkzeugmittelpunkts 32 (d. h. ein Abstand entlang des gekrümmten Bewegungspfads des Werkzeugmittelpunkts 32) unabhängig von dem Rotationsradius r konstant zu halten, muss der für eine Positionierungsabschlussprüfung der Rotationsachse verwendete Winkel (d. h. ein Winkel, der die Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse angibt) in einer umgekehrten Proportionalität zu dem Rotationsradius r verändert werden.
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Wenn der Rotationsradius r ist und die Länge (Distanz entlang des gekrümmten Bewegungspfads des Werkzeugmittelpunkts 32) des Bogens an dem Werkzeugmittelpunkt La ist, wird ein für eine Positionierungsabschlussprüfung der Rotationsachse zu verwendender Winkel θ, durch den nachstehenden Ausdruck (1) erhalten. θ = La/r (1)
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Wenn der Winkel θ tatsächlich für eine Positionierungsabschlussprüfung der Rotationsachse verwendet wird, kann die Positionierungsabschlussweite La (Distanz entlang des bogenförmigen Bewegungspfads des Werkzeugmittelpunkts 32) innerhalb eines praktikablen Bereichs dadurch begrenzt werden, dass die Berechnungsresultate für die Positionierungsabschlussweite La zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert gehalten werden, oder durch Halten des Rotationsradius r, der für die Berechnung des oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts verwendet wird. Der Winkel θ in dem voranstehenden Ausdruck (1) wird nachstehend an als zweite Positionierungsabschlussweite bezeichnet.
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Im Folgenden wird das Verfahren zum Ausführen einer Positionierungsabschlussprüfung der Rotationsachse einer fünf-achsigen Werkzeugmaschine des Werkzeugkopf-Rotationstyps, die durch die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, mit Bezug auf 2 nachstehend beschrieben.
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In der in 2 gezeigten fünf-achsigen Werkzeugmaschine des Werkzeugkopf-Rotationstyps sind die X-, Y-, und Z-Achsen Linearachsen und die A- und B-Achsen Rotationsachsen. Die numerische Steuerung zum Steuern der fünf-achsigen Werkzeugmaschine hat die Funktion zum Ausführen einer Positionierungsabschlussprüfung für jede der X-, Y-, Z-, A- und B-Achsen. Die Koordinatenwerte dieser fünf Achsen zum Zeitpunkt t werden als x(t), y(t), z(t), a(t) und b(t) angenommen. Das zu bearbeitende Werkstück ist auf dem Tisch angeordnet. Der Werkzeugmittelpunkt bewegt sich relativ zu dem Werkstück mittels der X-, Y-, und Z-Linearachsen und der A- und B-Rotationsachsen.
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In der in 2 gezeigten fünf-achsigen Werkzeugmaschine des Werkzeugkopf-Rotationstyps schneiden sich A- und B-Rotationsachse senkrecht an einem Schnittpunkt N. Wenn der Rotationsradius der A-Achse Ra ist, gilt der nachstehende Ausdruck (2). Ra = L (2)
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Wenn der als Rb, Rb angenommene Rotationsachse der B-Achse von dem Koordinatenwert a(t) der A-Achse abhängt, gilt der nachstehende Ausdruck (3). Rb = L × cos(a(t)) = Ra × cos(a(t)) (3)
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Der Koordinatenwert der A-Achse wird jedoch als null angenommen, wenn ein Werkzeug 31 vertikal nach unten gerichtet ist, wie in 2 gezeigt.
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Wie voranstehend beschrieben, kann der Rotationsradius des Werkzeugmittelpunkts bezüglich der Rotationsachsen auf Basis der positionsmäßigen Beziehungen zwischen den entsprechenden Antriebsachsen, der Länge des Werkzeugs 31 und der Koordinatenwerte der entsprechenden Achsen berechnet werden. Auch in Werkzeugmaschinen mit einer Drehachse, die einen anderen Maschinenaufbau haben als den des Werkzeugkopf-Rotationstyps, können die Rotationsradiusse der Rotationsachsen berechnet werden.
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3 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptabschnitt der numerischen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Eine numerische Steuerung 10 umfasst einen Prozessor 1, einen ROM 2 zum Speichern der Steuerprogramme, einen RAM 3 für die temporäre Speicherung von Daten, einen nichtflüchtigen Speicher 4 zum Speichern verschiedener Bearbeitungsprogramme, ein LCD/MDI 5, das eine manuelle Eingabevorrichtung mit einer Flüssigkeit-Kristall-Display-Vorrichtung ist, und Servokreise 6-1 bis 6-n für Servomotoren 8, die die Antriebachsen der Werkzeugmaschine antreiben und die über einen Bus 7 mit dem Prozessor 1 verbunden sind.
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Jeder der Servokreise 6-1 bis 6-1 umfasst ein Fehlerregister ER, das die Positionsabweichungen speichert. Diese Fehlerregister ER empfangen Erfassungspositionssignale von den Positions-/Geschwindigkeitserfassungsvorrichtungen 9, die an den entsprechenden Servomotoren 8 angeordnet sind.
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Die numerische Steuerung 10, die eine Werkzeugmaschine steuert, speichert in einen Bearbeitungsprogramm einen Pfad, auf dem sich das Werkzeug bezüglich des Werkstücks bewegt, und steuert die Werkzeugmaschine gemäß dem Bearbeitungsprogramm zum Ausführen der Bearbeitung. Gleichzeitig liest die numerische Steuerung 10 das Bearbeitungsprogramm auf Block-auf-Block-Basis (engl.: block-by-block) und falls der gelesene Block einen Bewegungsbefehl umfasst, wie z. B. Positionieren oder Schneiden, werden die Servomotoren 8 der Achsen gemäß dieses Befehls angetrieben, um die Werkzeugmaschine die Bearbeitung, wie z. B. Positionieren oder Schneiden, ausführen zu lassen.
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Anschließend wird geprüft, ob die Abweichungen in den Fehlerregistern ER in den Servokreisen 6-1 bis 6-n, die die Servomotoren 8 der entsprechenden Achsen antreiben, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (d. h. innerhalb des Positionierungsfertigstellungswerts) liegen. Dadurch wird festgestellt, ob die in dem Block spezifizierte Position erreicht wird. Wenn die Abweichungen in den vorbestimmten Bereich fallen, wird der Prozess des nächsten Blocks in dem Maschinenprogramm begonnen. Gemäß dem voranstehenden Verfahren wird das Werkstück in die in dem Bearbeitungsprogramm angegebene Form gebracht. Die numerische Steuerung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Werkzeugmaschine mit wenigstens einer Drehachse steuert, endet die Positionierungsabschlussweite der Rotationsachse in Abhängigkeit des Rotationsradius, sodass eine Positionierungsabschlussprüfung an dem Werkzeugmittelpunkt mit einer bevorzugten Präzision an den Werkstück ausgeführt werden kann.
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4 ist ein Blockdiagramm, das Elemente zum Ausführen einer Positionierungsabschlussprüfung der Rotationsachse in der in 3 gezeigten numerischen Steuerung darstellt.
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Die numerische Steuerung umfasst eine Maschinenzustandsbestimmungseinheit 20, die die Maschinenzustände umfassend die Achsstruktur und die Werkzeuglänge der Werkzeugmaschine mit wenigstens einer Rotationsachse bestimmt, eine Koordinatenwerterfassungseinheit 21, die die Soll-Koordinatenwerte oder die Ist-Koordinatenwerte der entsprechenden Achsen zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst, eine Rotationsradiusberechnungseinheit 22, die den Abstand (Rotationsradius) zwischen der Rotationsmittelachse der Rotationsachse und dem Steuerzielpunkt unter Verwendung der von der Maschinenzustandsbestimmungseinheit 20 erhaltenen Maschinenzustände und der Soll-Koordinatenwerte oder Ist-Koordinatenwerte der entsprechenden Achsen berechnet, wobei die Soll-Koordinatenwerte oder die Ist-Koordinatenwerte von der Koordinatenwerterfassungseinheit 21 ausgegeben werden, eine Positionierungsabschlussweitenbestimmungseinheit 23, die die Positionierungsabschlussweiten der entsprechenden Achsen bestimmt, eine zweite Positionierungsabschlussweitenberechnungseinheit 24, die die zweite Positionierungsabschlussweite unter Verwendung des Rotationsradius, der von der Rotationsradiusberechnungseinheit 22 ausgegeben wird, und der Positionierungsfertigstellungsweite der Rotationsachse berechnet, die von der Positionierungsabschlussweitenbestimmungseinheit 23 erhalten wird, und eine Rotationsachsenpositionierungsfertigstellungsprüfeinheit 25, die eine Positionierungsabschlussprüfung unter Verwendung der zweiten Positionierungsabschlussweite ausführt, die von der zweiten Positionierungsabschlussweitenberechnungseinheit 24 ausgegeben wird. Die Positionierungsabschlussweitendaten und die Maschinenzustandsdaten, die die Achsstruktur und die Werkzeuglänge umfassen, werden von der in 3 gezeigten LCD/MDI-Einheit 5 eingegeben oder in dem Speicher 4 im Voraus gespeichert.
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5 zeigt ein Prinzip einer Positionierungsabschlussprüfung, die unter Verwendung der numerischen Steuerung gemäß 4 ausgeführt wird.
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Eine Verteilungssteuerungseinheit 40 der numerischen Steuerung teilt die Bewegungsbefehle an die entsprechenden Achsen zu, die eine Rotationsachse umfassen. Ein zugeteilter Bewegungsbefehlswert X wird in eine Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit 41 eingegeben und die Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit 41 führt eine Beschleunigung/Bremssteuerung für den Bewegungsbefehl aus. Der Bewegungsbefehl, auf den die Beschleunigung-/Bremssteuerung durch die Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit 41 angewendet wird, wird als ein Bewegungsbefehlswert Y an das Fehlerregister ER des Servokreises (siehe 3) ausgegeben. Eine Restbewegungsbetragsberechnungseinheit 42 erhält einen in der Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit 41 verbleibenden Restbewegungsbefehlswert A durch Abziehen des von der Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit 41 ausgegebenen Bewegungsbefehlswert Y von dem verteilten Bewegungsbefehlswert X.
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Da das Fehlerregister ER einen Positionsabweichungsbetrag a speichert, wird der Positionsabweichungsbetrag a von dem Fehlerregister ER ausgelesen und eine Additionseinheit 43 addiert den ausgelesenen Positionsabweichungsbetrag a zu einem Restbewegungsbefehl A, der in der Beschleunigungs-/Bremssteuereinheit 41 verblieben ist. Eine Positionierungsfertigstellungsprüfeinheit 44 bestimmt, ob die Summe (A + a) in die vorbestimmte zweite Positionierungsabschlussweite fällt. Falls die Summe (A + a) in die vorbestimmte zweite Positionierungsabschlussweite fällt, wird der Abschluss der Positionierung festgestellt. Als Ergebnis kann eine Positionierungsabschlussprüfung selbst vor dem Ende der Beschleunigungs-/Steuerung ausgeführt werden, wodurch die Zykluszeit reduziert wird.
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6 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus für das Positionierungsabschlussprüfverfahren der Rotationsachse, das durch die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Der Prozessor 1 führt das in dem Flussdiagramm gemäß 6 gezeigte Verfahren in Synchronisation mit jedem Verteilungskreislauf aus, in dem ein Bewegungsbefehl auf jede Achse verteilt wird. Die Schritte des Verfahrens werden nachstehend beschrieben.
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[Schritt SA01] Eine Entscheidung wird getroffen, ob der verteilte und ausgegebene Bewegungsbefehl X null ist oder nicht. Falls er null ist, wird das Verfahren in dem derzeitigen Verteilungskreislauf beendet. Ist der Bewegungsbefehl nicht null, wird das Verfahren zu Schritt SA02 fortfahren.
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[Schritt SA02] Daten der Maschinenstruktur der durch die numerische Steuerung gesteuerten Werkzeugmaschine werden aus der Speichervorrichtung der numerischen Steuerung ausgelesen. Herkömmlicherweise werden die Daten der Maschinenstruktur der durch die numerische Steuerung gesteuerten Werkzeugmaschine in der Speichervorrichtung der numerischen Steuerung gespeichert.
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[Schritt SA03] Daten der Positionierungsabschlussweite werden ausgelesen, die vorbestimmt und im Voraus in der Speichervorrichtung der numerischen Steuerung gespeichert sind.
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[Schritt SA04] Daten der derzeitigen Positionen jeder der Antriebsachsen der Werkzeugmaschinen werden ausgelesen, die in dem Register der numerischen Steuerung gespeichert sind. Herkömmlicherweise werden die Daten der derzeitigen Position jeder Antriebsachse der numerischen Steuerung in dem Register der numerischen Steuerung gespeichert.
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[Schritt SA05] Der Rotationsradius der Rotationsachse, auf den die Positionierungsabschlussprüfung angewendet werden soll, wird basierend auf den in Schritt SA02 ausgelesenen Daten der Maschinenstruktur der Werkzeugmaschine und der in Schritt SA04 ausgelesenen derzeitigen Position jeder Antriebsachse der Werkzeugmaschine berechnet.
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[Schritt SA06] Die zweite Positionierungsabschlussweite wird unter Verwendung der Daten der in Schritt SA03 ausgelesenen Positionsabschlussweite und der in Schritt SA05 berechneten Daten des Rotationsradius berechnet.
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[Schritt SA07] Der Positionsabweichungswert a wird von jedem Fehlerregister ER der Servokreise der Servomotoren 8 ausgelesen, die die entsprechenden Achsen antreiben.
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[Schritt SA08] Der Wert (X–Y) der durch Abziehen des von der Beschleunigungs-/Bremssteuerung an den Servokreis in dem derzeitigen Verteilungskreislauf ausgegebenen Bewegungsbefehlswert Y von dem Bewegungsbefehlswert X erhaltenwird, wird zu dem Restbefehlswert A addiert, der in der Beschleunigungs-/Bremssteuerungseinheit 41 verbleibt, und das Berechnungsresultat ((X–Y) + A) wird in dem Register als Restbefehlswert A gespeichert. Dieses Register wird als Fehlwert auf null gesetzt.
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[Schritt SA09] Eine Entscheidung wird getroffen, ob der absolute Wert der Summe (A + a) des von dem Fehlerregister ER ausgelesenen Positionsabweichungsbetrag a und des in Schritt SA08 berechneten und in dem Register gespeicherten Restbefehlswert A innerhalb der in Schritt SA06 berechneten zweiten Positionierungsabschlussweite liegt oder nicht. Falls der absolute Wert innerhalb der zweiten Positionierungsabschlussweite liegt, fährt das Verfahren mit Schritt SA10 fort, wohingegen, falls der absolute Wert nicht innerhalb der zweiten Positionierungsabschlussweite liegt, das Verfahren in dem derzeitigen Verteilungskreislauf beendet wird.
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[Schritt SA10] Da in dem Verfahren gemäß Schritt SA09 bestimmt wurde, dass der Restbefehlswert A in die zweite Positionierungsfertigstellungsweite fällt, wird ein Positionierungsabschlussprüfungssignal ausgegeben. Der Bewegungsbefehlswert in dem nächsten Block in dem Bearbeitungsprogramm beginnt, auf Basis des Positionierungsfertigstellungsprüfsignal, verteilt zu werden.
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Die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die voranstehend beschriebene Positionierungsabschlussprüfung ausführt, ist nicht auf eine numerische Steuerung beschränkt, die eine Werkzeugmaschine des Werkzeugkopf-Rotationstyps der in 2 gezeigten Art steuert. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auch auf eine numerische Steuerung anwendbar, die eine Fünf-Achs-Werkzeugmaschine des Tischrotationstyps steuert.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Fünf-Achs-Werkzeugmaschine des Tischrotationstyps zeigt, die von der numerischen Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
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In der in 7 gezeigten Fünf-Achs-Werkzeugmaschine des Tischrotationstyps sind die X-, Y-, und Z-Achsen Linearachsen und die B- und C-Achsen Rotationsachsen. Der Winkel des Spindelkopfabschnitts wird durch eine Rotation der B-Achse verändert und der Winkel des Tisches, auf dem das Werkstück angeordnet ist, wird durch Rotation der C-Achse verändert.
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Zunächst wird der Rotationsradius um die B-Achse beschrieben. Bei der in 7 gezeigten Maschinenstruktur des Tischrotationstyps ist der Rotationsradius Rb um die B-Achse des Werkzeugmittelpunkts 32 des Werkzeugs 31 ein konstanter Wert. Falls die Länge der vertikalen Linie von dem Werkzeugmittelpunkt 32 zu der Rotationsmittelachse der B-Achse als L angenommen wird, ist der Rotationsradius Rb auch L.
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Als nächstes wird der Rotationsradius Rc um die C-Achse beschrieben. Es wird angenommen, dass der Ursprung auf der Rotationsmittelachse der C-Achse liegt, und das Koordinatensystem parallel zu der X-, Y-, und Z-Achsen der Maschine als ein Koordinatensystem 1 festgelegt wird. Es wird ferner angenommen, dass das Koordinatensystem 1 im Raum festgelegt ist und sich selbst dann nicht bewegt, wenn ein Tisch 30 sich um die C-Achse dreht. Wenn vertikale Linie von dem Werkzeugmittelpunkt 32 die Rotationsmittelachse der B-Achse an einem Punkt P schneidet, hängen die Koordinatenwerte des Punktes P von den Koordinatenwerten der X-, Y-, und Z-Achsen der Maschine ab. Falls die Koordinatenwerte des Punktes P zum Zeitpunkt t, von dem Koordinatensystem aus betrachtet, (x(t), y(t), z(t)) und der Koordinatenwert der B-Achse b(t) ist, sind die Koordinatenwerte des Werkzeugmittelpunkts, von dem Koordinatensystem 1 aus betrachtet, (x(t) + Lsin(b(t)), y(t), z(t) – Lcos(b(t))). Der Koordinatenwert b(t) der B-Achse wird als null angenommen, wenn das Werkzeug direkt nach unten gerichtet ist. In diesem Fall wird der Rotationsradius R um die C-Achse des Werkzeugmittelpunkts durch den nachstehenden Ausdruck (4) dargestellt. Rc = √{(x(t) + Lsin(b(t))2 + (y(t))2} (4)
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In der Fünf-Achs-Werkzeugmaschine des Tischrotationstyps kann der Rotationsradius R des Werkzeugmittelpunkts ebenfalls bezüglich jedes Bearbeitungspunkts auf Basis der Maschinenzustände berechnet werden, die die Positionsbeziehung zwischen den Antriebsachsen und der Länge des Werkzeugs 31 und den Koordinatenwerten der entsprechenden Achsen umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 6-89109 [0005]
- JP 2000-231412 [0005]
- JP 5-88725 [0005]
