DE102012003196B4

DE102012003196B4 - Numerische Steuervorrichtung mit einer Geschwindigkeitssteuerfunktion für eine maschinelle Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012003196B4
Application number: DE102012003196.3A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Otsuki; Takafumi Sasaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2032-02-18
Also published as: JP2012177973A; DE102012003196A1; US8868228B2; JP4975872B1; CN102650867A; CN102650867B; US20120221141A1

Abstract

Numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell zu verarbeiten, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird, wobei die numerische Steuervorrichtung, zur Ausführung einer Werkzeugmittelpunktsteuerung, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten, umfasst: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die eingerichtet ist, um eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse zu berechnen, und um die berechnete Synthesegeschwindigkeit an Stelle der Geschwindigkeitsanweisung zu definieren; und eine Interpolationseinheit, die eingerichtet ist, um Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit zu interpolieren, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von zwei Drehachsen zum Drehen des Tisches, der Werkzeugrichtungsänderungsabstand aus einer nachstehend beschriebenen Gleichung gewonnen wird: Drt = Σ√ka·Δra² + kb·Δrb² + (ra·ΔA)² + (rb·ΔB)² wobei ...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell verarbeitet, wobei eine Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks relativ verändert wird.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung JP 2003-195917 A (die dem US-Patent US 6 775 586 B2 entspricht) beschreibt eine Technik zum (1) Instruieren, in einer Maschine mit einem drehbaren Tisch, eines Wegs eines Werkzeugmittelpunkts mit linearen Achsen auf einem Koordinatensystem (das nachstehend als Tischkoordinatensystem bezeichnet wird), das sich zusammen mit dem Tisch dreht, (2) Interpolieren des instruierten Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung, um ”interpolierte Positionsinformationen des Wegs des Werkzeugmittelpunkts” zu gewinnen, und weiterhin Interpolieren von Bewegungsanweisungen einer Drehachse, um ”interpolierte Positionsinformationen der Drehachse” zu gewinnen, (3) Korrigieren der ”interpolierten Positionsinformationen der linearen Achsen” auf der Grundlage der gewonnenen ”interpolierten Informationen der Drehachse”, und (4) Ansteuern eines Motors einer jeden entsprechenden Achse auf der Grundlage der korrigierten ”interpolierten Positionsinformationen der linearen Achsen” und der ”interpolierten Positionsinformationen der Drehachse”.
1 zeigt ein Beispiel einer Maschine, in dem ein Tisch mit zwei Drehachsen (A-Achse und B-Achse) gedreht wird und ein Werkzeugkopf durch drei lineare Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) bewegt wird.
Es wird eine Geschwindigkeit angewiesen, es wird ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts auf einem Tischkoordinatensystem angewiesen, und es werden einer Drehachse Bewegungsanweisungen erteilt. In 1 wird das Tischkoordinatensystem bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als X1 und Y1 angegeben, während das Tischkoordinatensystem bei einem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als X2 und Y2 angegeben wird. 1 zeigt einen Zustand, in dem lediglich die A-Achse der Drehachse bewegt wird. Der Ursprung des Tischkoordinatensystems wird als ein Schnittpunkt des Drehmittelpunkts der A-Achse und des Drehmittelpunkts der B-Achse definiert.
2 zeigt eine Ansicht zur Beschreibung des Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf dem Tischkoordinatensystem.
In 2 wird die Position des Startpunkts des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als (Xs, Ys, Zs) angegeben, während die Position des Endpunkts des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als (Xe, Ye, Ze) angegeben wird. Der Weg des Werkzeugmittelpunkts wird auf dem Tischkoordinatensystem auf der Grundlage der Geschwindigkeitsanweisung interpoliert, wodurch ”interpolierte Positionsinformationen des Wegs des Werkzeugmittelpunkts” als die Position des Werkzeugmittelpunkts auf dem Tischkoordinatensystem gewonnen werden. Die Bewegungsanweisung für die Drehachse wird derart interpoliert, dass die Interpolation zusammen mit dem Beginn der Interpolation des Wegs des Werkzeugmittelpunkts begonnen wird, und die Interpolation wird zusammen mit dem Ende der Interpolation des Wegs des Werkzeugmittelpunkts beendet, wodurch ”interpolierte Positionsinformationen der Drehachse” gewonnen werden.
Die ”interpolierten Positionsinformationen des Wegs des Werkzeugmittelpunkts” werden durch die ”interpolierten Positionsinformationen der Drehachse” korrigiert, um zu einer Position eines Werkzeugsteuerpunkts zu werden. Die Position des Werkzeugsteuerpunkts ist von der Position des Werkzeugmittelpunkts um einen Abstand verschieden, der einem Werkzeuglängenkompensierungsvektor entspricht. Ein Motor für jede Achse wird gemäß der Position des Werkzeugsteuerpunkts (d. h. gemäß den kompensierten interpolierten Positionsinformationen der linearen Achse und den interpolierten Positionsinformationen der Drehachse) angesteuert. Diese Technik wird als eine ”Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp” bezeichnet. Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung JP H06-332 524 A (die dem US-Patent US 5 545 959 A entspricht) beschreibt eine Technik zum (1) Gewinnen eines verteilten Bewegungsbetrags ΔU für jeden vorbestimmten Zyklus auf jeder linearen Bewegungsachse in dem Fall, in dem eine lineare Interpolation lediglich mit der linearen Bewegungsachse ausgeführt wird, und (2) Berechnen eines verteilten Bewegungsbetrags für jeden vorbestimmten Zyklus für jede Drehachse, die einen Winkel eines Werkzeugs ändert, in Assoziierung mit einer Anzahl von Durchläufen der Interpolation, (3) dadurch Bewegen des Kopfendes des Werkzeugs mit der angewiesenen Bewegungsgeschwindigkeit, wenn eine maschinelle Verarbeitung mit dem Werkzeug durchgeführt wird, dessen Winkel hinsichtlich eines Werkstücks verändert wird. Mit anderen Worten wird gemäß dieser Technik (1) ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts für eine lineare Achse in einer Maschine mit einem Drehwerkzeugkopf auf einem Koordinatensystem (genauer gesagt einem Maschinenkoordinatensystem) angewiesen, das sich nicht dreht, (2) der angewiesene Weg des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung interpoliert, um ”interpolierte Positionsinformationen des Wegs des Werkzeugmittelpunkts” zu gewinnen, und die Bewegungsanweisung der Drehachse interpoliert, um ”interpolierte Positionsinformationen der Drehachse” zu gewinnen, wodurch (3) die ”interpolierten Positionsinformationen der linearen Achse” auf der Grundlage der gewonnenen ”interpolierten Positionsinformationen der Drehachse” korrigiert werden, und (4) ein Motor einer jeden entsprechenden Achse auf der Grundlage der korrigierten ”interpolierten Positionsinformationen der linearen Achse” und der ”interpolierten Positionsinformationen der Drehachse” angesteuert wird.
3 zeigt ein Beispiel einer Maschine, in der sich ein Werkzeugkopf mit zwei Drehachsen (A-Achse und C-Achse) dreht.
In 3 wird ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts zusätzlich zu einer angewiesenen Geschwindigkeit angewiesen, und es wird die Bewegung für die Drehachse angewiesen. Die Position des Startpunkts des Wegs des Werkzeugmittelpunkts wird als (Xs, Ys, Zs) angegeben, während die Position des Endpunkts des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als (Xe, Ye, Ze) angegeben wird.
Der Weg des Werkzeugmittelpunkts wird auf der Grundlage der Geschwindigkeitsanweisung interpoliert, wodurch interpolierte Positionsinformationen des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als die Position des Werkzeugmittelpunkts gewonnen werden. Die Bewegungsanweisung für die Drehachse wird derart interpoliert, dass die Interpolation zusammen mit dem Beginn der Interpolation des Wegs des Werkzeugmittelpunkts begonnen wird, und die Interpolation zusammen mit dem Ende der Interpolation des Wegs des Werkzeugmittelpunkts beendet wird, wodurch ”interpolierte Positionsinformationen der Drehachse” gewonnen werden. Die interpolierten Positionsinformationen des Wegs des Werkzeugmittelpunkts werden durch die interpolierten Informationen der Drehachse korrigiert, um zu einer Position eines Werkzeugsteuerpunkts zu werden. Die Position des Werkzeugsteuerpunkts ist als ein Schnittpunkt des Drehmittelpunkts der A-Achse und des Drehmittelpunkts der C-Achse definiert. Die Position des Werkzeugsteuerpunkts ist von der Position des Werkzeugmittelpunkts um einen Abstand versetzt, der einem Werkzeuglängenkompensierungsvektor entspricht. Es wird ein Motor für jede Achse gemäß der Position des Werkzeugsteuerpunkts angesteuert, d. h. gemäß den korrigierten interpolierten Positionsinformationen der linearen Achsen und den interpolierten Positionsinformationen der Drehachse. Diese Technik wird als eine ”Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp” bezeichnet.
Die ”Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp”, die ”Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp” und eine ”Werkzeugmittelpunktsteuerung in einer nachstehend beschriebenen maschinellen Verarbeitungsvorrichtung vom Mischtyp (eine maschinelle Verarbeitungsvorrichtung, in der sich sowohl ein Tisch als auch ein Werkzeugkopf drehen)” werden zusammenfassend als eine ”Werkzeugmittelpunktsteuerung” bezeichnet.
Es wurde hier beschrieben, dass die ”Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp” bei der Maschine mit zwei Drehachsen angewendet wird, die die A-Achse und die B-Achse sind. Diese Steuerung kann jedoch bei einer Maschine mit zwei Drehachsen, die eine A-Achse und eine C-Achse sind, oder einer Maschine mit zwei Drehachsen angewendet werden, die eine B-Achse und eine C-Achse sind. Diese Steuerung kann ebenso bei einer Maschine mit lediglich einer Drehachse angewendet werden. In ähnlicher Weise wurde hier beschrieben, dass die ”Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp” bei der Maschine mit zwei Drehachsen angewendet wird, die die A-Achse und die C-Achse sind. Diese Steuerung kann jedoch bei einer Maschine mit zwei Drehachsen, die eine A-Achse und eine B-Achse sind, oder einer Maschine mit zwei Drehachsen angewendet werden, die eine B-Achse und eine C-Achse sind. Diese Steuerung kann ebenso bei einer Maschine mit lediglich einer Drehachse angewendet werden. Das Gleiche gilt für die Werkzeugmittelpunktsteuerung in einer maschinellen Verarbeitungsvorrichtung vom Mischtyp. Eine numerische Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ist bei einer Steuerung von Maschinen mit verschiedenen vorstehend beschriebenen Aufbauten anwendbar. Die Technik der Geschwindigkeitssteuerung, die in der vorstehend beschriebenen Patentdruckschrift beschrieben ist, wird nachstehend beschrieben.
Die Länge Dp des üblichen Wegs des Werkzeugmittelpunkts in einem Anweisungsblock wird aus einer nachstehend beschriebenen Gleichung (1) gewonnen. In der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp beträgt die Länge Dp des Wegs des Werkzeugmittelpunkts das Gleiche wie die Länge des Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf dem Tischkoordinatensystem. Dp = √(Xe – Xs)² + (Ye – Ys)² + (Ze – Zs)² (1)
Da die Länge Dp des Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage der Geschwindigkeitsanweisung F interpoliert wird, wird eine Zeit T, die die Interpolation des Wegs des Werkzeugmittelpunkts beansprucht, durch eine nachstehend beschriebene Gleichung (2) gewonnen. T = Dp / F (2)
Die Drehachse wird mit der Zeit T interpoliert, so dass eine Geschwindigkeit Fa der entsprechende Drehachse A-Achse, eine Geschwindigkeit Fb der B-Achse oder eine Geschwindigkeit Fc der C-Achse durch eine nachstehend beschriebene Gleichung (3) ausgedrückt wird. In der Gleichung (3) sind As, Bs und Cs jeweils Anweisungspositionen auf der A-Achse, B-Achse und C-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts, während Ae, Be und Ce Anweisungspositionen auf der A-Achse, B-Achse und C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts sind.
Die in 1 und 3 gezeigten Vorgänge basieren auf der Anweisung, die in einem nachstehend beschriebenen Programmbeispiel 1 beschrieben ist.
<Programmbeispiel 1>

N001 G90 X100,0 Y100,0 Z0 A – 60,0 B0 (C0);
N002 G43.4;
N003 X200,0 A60,0 F10000;
....

Hierbei ist ”G43.4” ein G-Code des Starts der Werkzeugmittelpunktsteuerung. Das ”B0 (C0)” meint die Anweisung bei 0 Grad der B-Achse in 1, und die Anweisung bei 0 Grad der C-Achse in 3 (das gleiche gilt für ein später beschriebenes Programmbeispiel 2).
In dem Block N003 beträgt die Länge Dp des Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf dem angewiesenen Koordinatensystem (dem Tischkoordinatensystem in der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp, und dem Maschinenkoordinatensystem in der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp) 100,0 mm, und beträgt die angewiesene Geschwindigkeitsanweisung F 10.000 mm/min. Deshalb wird die Zeit T (= 100 mm/(1000 mm/60 Sekunden)), die die Interpolation des Wegs des Werkzeugmittelpunkts beansprucht, zu 0,6 durch Einsetzen von Dp und F in Gleichung (2). Im Einzelnen, wenn der Weg des Werkzeugmittelpunkts mit einer Länge von 100,0 mm mit der Geschwindigkeitsanweisung von 10.000 mm/min interpoliert wird, ist die Interpolation des Blocks N003 in 0,6 Sekunden vollendet. Anhand dessen dreht sich die A-Achse der Drehachse von der Position von –60 Grad zu der Position von +60 Grad. Demgemäß ist es erforderlich, dass sich die A-Achse mit hoher Geschwindigkeit dreht, wie (|–60–60) Grad/(0.6/60)Minuten =) 12.000°/min gemäß der Berechnung von Fa aus Gleichung (3).
Die Drehachse kann sich jedoch nicht mit einer derartig hohen Geschwindigkeit drehen, so dass die Drehachse der Bewegung der linearen Achse nicht folgen kann. Deshalb kann ein maschineller Verarbeitungsfehler erzeugt werden, oder es kann eine Schwingung der Maschine erzeugt werden, oder es kann der Motor in einen Alarmzustand übergehen und die maschinelle Verarbeitung kann angehalten werden, da die Drehachse versucht, sich mit unmöglicher Geschwindigkeit zu bewegen.
Die Druckschrift EP 1 302 829 B1 offenbart eine numerische Steuervorrichtung, die in der Lage ist, eine präzise Steuerung einer Werkzeugmaschine mit einer Achse (C-Achse) durchzuführen, um einen Tisch mit einem einfachen Bearbeitungsprogramm zu drehen und um eine Variation einer Werkzeuglänge zu bewältigen. Eine Bearbeitungsbahn wird in einem Werkstück-Koordinatensystem angewiesen, das einen Tisch dreht. Die angewiesene Bearbeitungsbahn für lineare Bewegungsachsen (X, Y, Z) wird auf der Grundlage einer angewiesenen Bearbeitungsgeschwindigkeit interpoliert, um interpolierte Positionen auf der Bearbeitungsbahn zu erlangen. Auch die angewiesenen Bewegungen für Rotations-Bewegungsachsen (A-Achse, C-Achse) werden interpoliert, um interpolierte Positionen für die Rotations-Bewegungsachsen zu erlangen. Die interpolierte Position für die linearen Bewegungsachsen wird auf der Basis der interpolierten Position der Dreh-Achsen korrigiert. Die Servomotoren für die linearen Bewegungsachsen werden basierend auf den korrigierten interpolierten Positionen gefahren, und die Servomotoren für die Rotations-Bewegungsachsen werden basierend auf den korrigierten interpolierten Positionen der Dreh-Bewegungsachsen gefahren. Da das Werkstück-Koordinatensystem sich mit dem Tisch dreht, wird eine Bearbeitungsform, die in dem Werkstückkoordinatensystem definiert ist, auf dem Werkstück realisiert, das sich mit dem Tisch dreht.
Die Druckschrift DE 101 96 103 T5 offenbart eine Technik, die eine Transformation von Geschwindigkeiten lehrt. Die so transformierten Geschwindigkeiten werden dann anstelle einer programmierten Geschwindigkeit für die weitere Bearbeitung herangezogen.
Die Druckschrift WO 2011/064 816 A1 stellt Stand der Technik nach §3(2) Patentgesetz dar und offenbart eine numerische Steuerung, welche die Position jeder Antriebswelle der Maschine ermittelt, die die Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit durchführt. Es wird die Interpolation und Koordinatenumwandlung, anhand des relativen Anweisungspfads und der Anweisungsgeschwindigkeit der Werkzeugschneidenspitze relativ zum Werkstück, dem Bearbeitungsprogramm angewiesen. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt wird, wird der Referenzpunkt auf dem Werkzeug oder dem Tisch vorgesehen, und wird die Translationsgeschwindigkeit des Referenzpunkts bei Sicht aus dem mechanischen Koordinatensystem auf die Beobachtungszielgeschwindigkeit eingestellt. Ferner wird die Referenz-Vorschubgeschwindigkeit so ermittelt, dass die Beobachtungszielgeschwindigkeit eine vorgegebene Referenzgeschwindigkeit ist, und wird die kleinere der Referenz-Vorschubgeschwindigkeit und der Anweisungs-Vorschubgeschwindigkeit als die Vorschubgeschwindigkeit eingestellt.
Kurzfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung liegt in einem Bereitstellen einer numerischen Steuervorrichtung, die ein Werkzeug zusammen mit einer Drehachse mit einer stabilen Geschwindigkeit bewegen kann, und die eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinrichtung umfasst, die eine Geschwindigkeitsanweisung als eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseanstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse setzt.
Gemäß der Erfindung werden numerische Steuervorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Eine Entwicklung ist in dem abhängigen Anspruch dargelegt.
Die numerische Steuervorrichtung steuert eine maschinelle Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück verarbeitet, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird. Die numerische Steuervorrichtung führt eine Werkzeugmittelpunktsteuerung aus, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten. Außerdem umfasst die numerische Steuervorrichtung vorzugsweise: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die die Geschwindigkeitsanweisung derart setzt, dass die Geschwindigkeitsanweisung eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um eine Drehachse ist; und eine Interpolationseinheit, die Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit interpoliert, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden.
Die Drehachse kann eine Drehachse zum Drehen eines Tisches sein, wobei der Werkzeugrichtungsänderungsabstand vorzugsweise unter Verwendung einer nachstehend beschriebenen Gleichung (5) oder (6) gewonnen werden kann.
Die Drehachse kann eine Drehachse zum Drehen eines Werkzeugkopfs sein, wobei der Werkzeugrichtungsänderungsabstand vorzugsweise unter Verwendung einer nachstehend beschriebenen Gleichung (9) oder (10) gewonnen werden kann.
Die Drehachse kann eine Drehachse zum Drehen des Tisches und des Werkzeugkopfs sein, wobei der Werkzeugrichtungsänderungsabstand vorzugsweise unter Verwendung einer nachstehend beschriebenen Gleichung (11) oder (12) gewonnen werden kann.
Somit kann die Erfindung eine numerische Steuervorrichtung bereitstellen, die ein Werkzeug zusammen mit einer Drehachse mit einer stabilen Geschwindigkeit bewegen kann, und die eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit umfasst, die eine Geschwindigkeitsanweisung als eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse setzt.
Die numerische Steuervorrichtung gemäß der Erfindung kann einen maschinellen Verarbeitungsfehler, eine Schwingung einer Maschine oder ein Auftreten eines Motoralarms verhindern, was ein Ausführen einer präzisen maschinellen Verarbeitung bei einem Werkzeugmittelpunkt durch eine Werkzeugmittelpunktsteuerung ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
1 eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Maschine, in der ein Tisch mit zwei Drehachsen (A-Achse und B-Achse) gedreht wird, und ein Werkzeugkopf durch drei lineare Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) bewegt wird;
2 eine Ansicht zur Beschreibung eines Wegs eines Werkzeugmittelpunkts auf einem Tischkoordinatensystem;
3 eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Maschine, in der ein Werkzeugkopf mit zwei Drehachsen (A-Achse und C-Achse) gedreht wird;
4 eine Ansicht zur Beschreibung, dass, in einer Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp, ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der A-Achse zu einem Werkzeugmittelpunkt als ra definiert wird (der Abstand von dem Werkzeugmittelpunkt zu dem Drehmittelpunkt der A-Achse), während ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt als rb definiert wird;
5A ein Bild, in dem der Abstand ra in einem bestimmten Block geändert wird in einem Fall, in dem der Abstand ra bei der Position As der A-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts in einem bestimmten Block als ras definiert wird, und der Abstand ra bei einer Position Ae der A-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als rae definiert wird;
5B ein Bild, in dem der Abstand rb in einem bestimmten Block geändert wird in einem Fall, in dem der Abstand rb bei einer Position Bs der B-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts in einem bestimmten Block als rbs definiert wird, und der Abstand rb bei einer Position Be der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als rbe definiert wird;
6 eine Ansicht zur Beschreibung, dass, in einer Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp, ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der A-Achse zu einem Werkzeugmittelpunk als ra definiert wird (der Abstand von dem Werkzeugmittelpunkt zu dem Drehmittelpunkt der A-Achse), während ein Abstand vom Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt als rc definiert wird;
7 eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer maschinellen Verarbeitungsvorrichtung vom Mischtyp mit zwei Drehachsen, wobei eine von ihnen einen Tisch dreht und die andere einen Werkzeugkopf dreht;
8 eine Blockdarstellung einer numerischen Steuervorrichtung, die mit einer Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit versehen ist, gemäß der Erfindung;
9 ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess der Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit in einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen numerischen Steuervorrichtung zeigt; und
10 eine Blockdarstellung, die eine Hardware in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen numerischen Steuervorrichtung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine maschinelle Verarbeitungsvorrichtung, die durch eine erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung gesteuert wird, ist eine maschinelle Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell verarbeitet, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird. Die numerische Steuervorrichtung, die die maschinelle Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung steuert, setzt eine Geschwindigkeitseinweisung derart, dass die Geschwindigkeitsanweisung eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstand zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse ist, bei einer Ausführung der Werkzeugmittelpunktsteuerung.
In der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik wird der Weg des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage der Geschwindigkeitsanweisung interpoliert, und wird demgemäß die Drehachse interpoliert. Ist die Länge des Wegs des Werkzeugmittelpunkts kürzer verglichen mit dem Bewegungsbetrag der Drehachse, dann wird deshalb die Interpolationszeit kurz, so dass die Geschwindigkeit der Drehachse sehr schnell sein kann. Dies ist dadurch begründet, dass der Bewegungsbetrag der Drehachse in der Geschwindigkeitsanweisung nicht berücksichtigt wird.
In Anbetracht dessen wird in der Erfindung die Länge des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als ein Syntheseabstand Dm eines relativen Bewegungsabstands Dp zwischen einem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt (die gleiche wie die Länge Dp des Wegs des Werkzeugmittelpunkts, die in Gleichung (1) definiert ist) und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands Dr durch die relative Änderung in der Werkzeugrichtung zu dem Werkstück um die Drehachse berechnet, wie in der nachstehend beschriebenen Gleichung (4) ausgedrückt.
Hierbei wird eine Wurzel einer Quadratsumme Dp und Dr als Dm1 definiert, und wird ein Summenwert von Dp und Dr als Dm2 definiert, wobei einer von Dm1 und Dm2 als Dm definiert wird. Alternativ kann deren Mittelwert als Dm definiert werden. Fm wird als eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich des Syntheseabstands Dm für die Geschwindigkeitsanweisung F berechnet, und es wird Fm als die Geschwindigkeitsanweisung anstelle der Geschwindigkeitsanweisung F definiert. Anhand dessen wird die Geschwindigkeit gewonnen, für die der Bewegungsbetrag des Werkzeugs berücksichtigt wird, der aus der relativen Änderung in der Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks durch die Bewegung der Drehachse herrührt. Die Berechnung von Dr wird nachstehend beschrieben.
Die Positionen der linearen Achsen und die Position der Drehachse werden gemäß der Werkzeugmittelpunktsteuerung interpoliert, wobei Fm als die Geschwindigkeitsanweisung definiert ist, und es werden die linearen Achsen und die Drehachse zu den interpolierten Positionen der linearen Achsen und den interpolierten Positionen der Drehachse angesteuert. Die Interpolation und Ansteuerung einer jeden Achse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gehören zu der üblichen Technik, so dass dies nicht ausführlich beschrieben werden wird.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
In der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp, die in 4 mit zwei Drehachsen der A-Achse und B-Achse gezeigt ist, ist ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der A-Achse zu einem Werkzeugmittelpunkt als Ra definiert, während ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt als rb definiert ist. Im Allgemeinen ändern sich ra und rb in einem Block.
5A zeigt ein Bild, in dem der Abstand ra in einem bestimmten Block in einem Fall geändert wird, in dem der Abstand ra bei einer Position As der A-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts in dem Block als ras definiert wird, und der Abstand ra bei einer Position Ae der A-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als rae definiert wird. In ähnlicher Weise zeigt 5B ein Bild, in dem der Abstand rb in einem bestimmten Block in einem Fall geändert wird, in dem der Abstand rb bei einer Position Bs der B-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als rbs definiert wird, und der Abstand rb bei einer Position Be der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als rbe definiert wird.
In diesem Fall wird Drt in einer Gleichung (5) berechnet, und es wird das berechnete Drt als Dr definiert. Dri = Σ√ka·Δra² + kb·Δrb² + (ra·ΔA²) + (rb·ΔB)² (5)
In der vorstehend beschriebenen Gleichung gilt:

Drt:: Werkzeugrichtungsänderungsabstand
ra:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse (eine Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt
rb:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse (eine weitere Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt
Δra:: Änderungsbetrag in ra für jeden Simulationszyklus
Δrb:: Änderungsbetrag in rb für jeden Simulationszyklus
ka:: Gewichtungskoeffizient von Δra
kb:: Gewichtungskoeffizient von Δrb
ΔA, ΔB:: Änderungsbetrag der A-Achse und B-Achse für jeden Simulationszyklus

Gleichung (5) dient für eine Simulationsberechnung, die vor dem Start der Interpolation eines Blocks ausgeführt wird. In Gleichung (5) sind Δra und Δrb Änderungsbeträge der Abstände ra und rb für jeden Simulationszyklus zum Ausführen einer Simulationsberechnung von Drt. Ka und kb sind Gewichtungskoeffizienten zum Gewichten dieser Beträge, wobei allgemein gilt ka = kb = 1, aber sie können auch konstante Werte sein, die von 1 verschieden sind. Nur die letztgenannten Terme gelten, wenn gilt ka = kb = 0, damit Drt als der Werkzeugrichtungsänderungsabstand definiert werden kann, der lediglich durch die Bewegungen der Drehachsen erzeugt wird. Die Gewichtungskoeffizienten ka und kb können als Funktionen der Abstände ra und rb definiert sein. Die Gewichtungskoeffizienten ka und kb sind bei einem nachstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel anwendbar. ΔA und ΔB sind Änderungsbeträge in den Positionen der A-Achse und B-Achse für jeden Simulationszyklus. Σ gibt die Gesamtsumme in diesem Block an. Der Simulationszyklus kann der gleiche wie der Interpolationszyklus sein. Das Ausführen der Simulationsberechnung für jeden Interpolationszyklus verbraucht jedoch viel Verarbeitungszeit. Deshalb kann der Simulationszyklus derjenige sein, der durch Ausdünnen des Interpolationszyklus gebildet wird. Beträgt der Interpolationszyklus z. B. 1 ms, dann kann der Simulationszyklus in der Simulationsberechnung in Gleichung (5) jeweils 8 ms betragen. Die Änderungsbeträge ΔA und ΔB nehmen die Einheit Radian an. Liegt lediglich eine Drehachse vor, dann ist diese Drehachse der Gegenstand für die Berechnung. Dies ist bei den anderen nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen anwendbar.
<Zweites Ausführungsbeispiel>
Drt kann anstelle der Gleichung (5) durch eine näherungsweise Berechnung gewonnen werden, wie in einer nachstehend beschriebenen Gleichung (6). Drt = √ka·(rae – ras)² + kb·(rbe – rbs)² + ran²·(Ae – As)² + rbn²·(Be – Bs)² (6)
In der vorstehend beschriebenen Gleichung gilt:

Drt:: Werkzeugrichtungsänderungsabstand
As, Bs:: Position der A-Achse (eine Drehachse) und Position der B-Achse (eine weitere Drehachse) bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
Ae, Be:: Position der A-Achse und Position der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
ras:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei der Position As der A-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
rae:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei der Position Ae der A-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
ran:: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in dem Block darstellt
rbs:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei der Position Bs der B-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
rbe:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei der Position Be der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
rbn:: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in dem Block darstellt
ka:: Gewichtungskoeffizient von (rae – ras)
kb:: Gewichtungskoeffizient von (rbe – rbs)

In Gleichung (6) ist ka der Gewichtungskoeffizient von (rae – ras), und ist kb der Gewichtungskoeffizient von (rbe – rbs). Ran ist der Wert, der den Abstand ra in diesem Block darstellt, und rbn ist der Wert, der den Abstand rb in diesem Block darstellt. Es gibt verschiedene Verfahren, wie eine nachstehend beschriebene Gleichung (7), zur Gewinnung von ran und rbn. Die erste bis vierte Gleichung in der Gleichung (7) sind einige der Verfahren zum Gewinnen von ran und rbn, und es werden verschiedene Verfahren in Betracht gezogen. Die vierte Gleichung in Gleichung (7) bedeutet, dass irgendeiner von ran und rbn in der ersten, zweiten und dritten Gleichung ausgewählt wird. Die Einheit von As, Ae, Bs und Be ist Radian.
<Drittes Ausführungsbeispiel>
Hinsichtlich der Anweisung des Programmbeispiels 1, das vorstehend beschrieben wurde, ist in einer nachstehend beschriebenen Gleichung (8) ein Beispiel einer Berechnung in einem Fall angegeben, in dem ein Syntheseabstand Dm aus der zweiten Gleichung in der Gleichung (4) gewonnen wird, und ran und rbn, die darstellende Werte der Abstände ra und rb sind, aus der dritten Gleichung in Gleichung (7) in dem zweiten Ausführungsbeispiel gewonnen werden. Die fünfte und sechste Gleichung in Gleichung (8) bedeuten, dass der Startpunkt (100, 100) und der Endpunkt (200, 100) auf dem Tischkoordinatensystem mit einer Matrix multipliziert werden, die die Drehung der A-Achse darstellt, und es wird der Betragswert der Y-Koordinate des Ergebnisses als der Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt definiert. Hinsichtlich der Gewichtungskoeffizienten ka und kb wird angenommen, dass gilt: ka = kb = 1. Dp = 100 ras = √100² + 100² = 141,421 (mm) rae = √200² + 100² = 223,607 (mm) ran = ras + rae / 2 = 182,514 (mm) rbs = |100·sin60° + 100·cos60°| = 136,603 (mm) rbe = |200·sin(–60°) + 100·cos(–60°)| = 123,205 (mm) rbn = rbs + rbe / 2 = 129,904 (mm) Drt = √(rae – ras)² + (rbe – rbs)² + ran²·(Ae – As)² + rbn²·(Be – Bs)² = 391,221 (mm) Dm = √100² + Drt² = 403,799 (mm) Fm = Dp / Dm·F = 2476 (mm/min) T = Dm / F = Dp / Fm = 2,423 (sec) Fa = 20 = 2972(°/min) (8)
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Geschwindigkeit Fa der A-Achse, die die Drehachse ist, im Vergleich zu 12.000°/min in dem Fall der herkömmlichen Technik auf 2.972°/min verringert. Somit ist klar, dass anhand der Erfindung die Geschwindigkeit Fa der A-Achse, die die Drehachse ist, verglichen mit 12.000°/min in dem Fall der herkömmlichen Technik auf 2.972°/min verringert wird. Somit ist klar, dass das Ausführungsbeispiel der Erfindung die Geschwindigkeit Fa der A-Achse stabiler macht.
<Viertes Ausführungsbeispiel>
In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde das Beispiel beschrieben, in dem die Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp, wie in 4 gezeigt, mit zwei Drehachsen der A-Achse und C-Achse ausgeführt wird. Demgegenüber wird in dem vierten Ausführungsbeispiel das Beispiel zusammen mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem die Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp, wie in 3 gezeigt, beschrieben werden wird. In der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp wird ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der A-Achse zu einem Werkzeugmittelpunkt als ra definiert (der Abstand von dem Werkzeugmittelpunkt zu dem Drehmittelpunkt der A-Achse), während ein Abstand von einem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt als rc definiert wird, wie in 6 gezeigt. Im Allgemeinen ändert sich der Abstand rc in einem Block, wohingegen der Abstand ra ein Werkzeuglängenkompensierungsbetrag ist (ein Abstand von dem Werkzeugmittelpunkt zu einem Schnittpunkt des Drehmittelpunkts der A-Achse und des Drehmittelpunkts der C-Achse), der konstant ist.
In dem Fall der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp wird Drh in Gleichung (9) berechnet, und wird das berechnete Drh als Dr definiert. Drh = Σ√kc·Δrc + (ra·ΔA)² + (rc·ΔC)² (9)
In der vorstehend beschriebenen Gleichung gilt:

Drh:: Werkzeugrichtungsänderungsabstand
ra:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse (eine Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt
rc:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse (andere Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt
Δrc:: Änderungsbetrag in rc für jeden Simulationszyklus
kc:: Gewichtungskoeffizient von Δrc
ΔA, ΔC:: Änderungsbetrag der A-Achse und C-Achse für jeden Simulationszyklus

Gleichung (9) dient, wie auch Gleichung (5), für eine Simulationsberechnung, die vor dem Start der Interpolation eines Blocks ausgeführt wird. Δrc ist der Änderungsbetrag des Abstands rc für jeden Simulationszyklus zum Ausführen einer Simulationsberechnung von Drh. Kc ist der Gewichtungskoeffizient zum Gewichten des Änderungsbetrags Δrc. Im Allgemeinen gilt: kc = 0. Der Gewichtungskoeffizient kc kann eine Konstante sein, wie 1, oder kann eine Funktion der Abstände ra und rc sein. Der Gewichtungskoeffizient kc ist bei einem nachstehend beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel anwendbar. ΔA und ΔC sind Änderungsbeträge in den Positionen der A-Achse und der C-Achse für jeden Simulationszyklus. Σ gibt die Gesamtsumme in diesem Block an. Der Simulationszyklus ist der gleiche wie in Gleichung (5).
<Fünftes Ausführungsbeispiel>
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wurde das Beispiel beschrieben, in dem die Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp ausgeführt wird. Demgegenüber wird in dem fünften Ausführungsbeispiel in Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel das Beispiel beschrieben, in dem die Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp wie in 3 gezeigt beschrieben ist. Drh in einer Gleichung (10) wird berechnet, und das berechnete Drh wird als Dr definiert. Ra (der Abstand von dem Werkzeugmittelpunkt zu dem Drehmittelpunkt der A-Achse) zwischen der Position As der A-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts und der Position Ae der A-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ist in einem bestimmten Block der Werkzeuglängenkompensierungsbetrag, der konstant ist. Rc (der Abstand von dem Werkzeugmittelpunkt zu dem Drehmittelpunkt der C-Achse) bei einer Position Cs der C-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts in einem bestimmten Block ist als rcs definiert, und es ist rc bei einer Position Ce der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts als rce definiert. Rcn wird auf die gleiche Art und Weise wie in der Gleichung (7) gewonnen. Kc ist der Gewichtungskoeffizient für (rce – rcs). Drh = √kc·(rce – rcs) + ra²·(Ae – As)² + rcn²·(Ce – Cs)² (10)
In der vorstehend beschriebenen Gleichung gilt:

Drh:: Werkzeugrichtungsänderungsabstand
As, Cs:: Position der A-Achse (eine Drehachse) und Position der C-Achse (andere Drehachse) bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
Ae, Ce:: Position der A-Achse und Position der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
ra:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt
rcs:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei der Position Cs der C-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
rce:: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei der Position Ce der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts
rcn:: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in dem Block darstellt
kc:: Gewichtungskoeffizient von (rce – rcs)

In dem vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeispiel kann ra, ras, rae, ran, rb, rbs, rbe, rbn, rc, rcs, rce oder rcn ein eingestellter Wert, wie ein Parameter, oder ein Programmanweisungswert in der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Werkzeugkopfdrehtyp und der Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp sein. In einem nachstehend beschriebenen Programmbeispiel 2 wird RAN182,0 als ran in dem Block in N003 angewiesen. Alternativ können sie konstante Werte sein, wie 0, 1, 10 oder (180/π). Der Fall, in dem ra, ras, rae, ran, rb, rbs, rbe, rbn, rc, rcs, rce oder rcn 0 beträgt, bedeutet, dass der entsprechende Term nicht berechnet wird. Demgemäß kann in dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel die Berechnung des Terms mit einem geringen Grad an Wichtigkeit durch Setzen von ra, ras, rae, ran, rb, rbs, rbe, rbn, rc, rcs, rce oder rcn auf 0 übersprungen werden.
<Programmbeispiel 2>

N001 G90 X100,0 Y100,0 Z0 A-60,0 B0 (C0);
N002 G43.4;
N003 X200,0 A60,0 F10000 RAN182,0
...

<Sechstes Ausführungsbeispiel>
Wie in 7 gezeigt ist, gibt es eine Maschine, die als eine maschinelle Verarbeitungsvorrichtung vom Mischtyp bezeichnet wird, mit zwei Drehachsen, wobei eine davon einen Tisch dreht und die andere einen Werkzeugkopf dreht. Hierbei ist die Tischdrehachse die C-Achse, und ist die Werkzeugkopfdrehachse die A-Achse. In der vorstehend beschriebenen Maschine wird Drm wie in Gleichung (11) berechnet, und wird das berechnete Drm als Dr definiert. Im Einzelnen werden Drt, das durch die C-Achse hinsichtlich der Drehung des Tisches wie in dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel berechnet wurde, und Drh, das durch die A-Achse hinsichtlich der Drehung des Werkzeugkopfs wie in dem vierten oder fünften Ausführungsbeispiel berechnet wurde, in Dr kombiniert. Alternativ kann Drm die Summe von Drt und Drh sein, wie in Gleichung (12). Drm = √Drt² + Drh² (11) Drm = Drt + Drh (12)
In den Gleichungen (11) und (12) gilt:

Drt:: Werkzeugrichtungsänderungsabstand, der durch die C-Achse (Tischdrehachse) hinsichtlich der Drehung des Tisches berechnet wurde
Drh:: Werkzeugrichtungsänderungsabstand, der durch die A-Achse (Werkzeugkopfdrehachse) hinsichtlich der Drehung des Werkzeugkopfes berechnet wurde

Wie in 8 gezeigt, liest und analysiert die erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung eine Programmanweisung in einer Programmanweisungsanalyseeinheit 2, führt eine Interpolation in eine Interpolationseinheit 6 auf der Grundlage des Ergebnisses der Analyse aus, und steuert Motoren 8X, 8Y, 8Z, 8A und 8B(C) von jeweiligen Achsen gemäß dem Ergebnis der Interpolation an. Eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit 4 gemäß der Erfindung gehört zu der Programmanweisungsanalyseeinheit 2.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitung der Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung vom Drehtischtyp zeigt. Die jeweiligen Schritte sind wie nachstehend beschrieben.
[Schritt SA01] ran und rbn werden gemäß Gleichung (7) berechnet.
[Schritt SA02] Drt wird gemäß Gleichung (6) unter Verwendung von in Schritt SA01 berechneten ran und rbn berechnet, und es wird das Berechnungsergebnis als Dr definiert.
[Schritt SA03] Dp wird gemäß Gleichung (4) berechnet, und Dm und Fm werden gemäß Gleichung (4) unter Verwendung von in Schritt SA02 berechnetem Dr berechnet, wobei Fm als die Geschwindigkeitsanweisung definiert wird. Dann wird dieser Prozess beendet.
10 zeigt eine Blockdarstellung, die eine Hardware gemäß einem Ausführungsbeispiel der numerischen Steuervorrichtung 10 der Erfindung zeigt.
Ein Prozessor (CPU) 11 dient zum Steuern der gesamten numerischen Steuervorrichtung 10 und liest ein in einem ROM 12 gespeichertes Systemprogramm über einen Bus 20 und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 10 gemäß dem Systemprogramm. Zeitweise Berechnungsdaten oder Anzeigedaten und verschiedene Daten, die durch einen Bediener durch eine Anzeigevorrichtung/MDI-Einheit 70 eingegeben wurden, werden in einem RAM 13 gespeichert. Ein SRAM 14 ist als ein nichtflüchtiger Speicher konfiguriert, und ein maschinelles Verarbeitungsprogramm, das durch eine Schnittstelle 15 gelesen wurde, oder ein maschinelles Verarbeitungsprogramm, das durch die Anzeigevorrichtung/MDI-Einheit 70 eingegeben wurde, wird in dem SRAM 14 gespeichert. Verschiedene Systemprogramme zur Ausführung eines Prozesses eines Editiermodus, der zum Erzeugen und Editieren des maschinellen Verarbeitungsprogramms erforderlich ist, und eines Prozesses eines Reproduktionsmodus zum automatischen Ansteuern wurden zuvor in dem ROM 12 gespeichert.
Die Schnittstelle 15 dient für eine (nicht gezeigte) externe Vorrichtung, die mit der numerischen Steuervorrichtung 10 verbunden werden kann und die beispielsweise mit einer externen Vorrichtung verbunden ist, wie einer externen Speichervorrichtung. Eine PMC (programmierbare Maschinensteuereinrichtung) 16 steuert eine Hilfsvorrichtung eines Maschinenwerkzeugs, z. B. einen Aktuator, wie eine Roboterhand zum Austauschen eines Werkzeugs, gemäß einem Sequenzprogramm, das in der numerischen Steuervorrichtung 10 eingebunden ist. Im Einzelnen wandelt die PMC das Sequenzprogramm in ein Signal um, das durch die Hilfsvorrichtung gemäß einer M-Funktion, einer S-Funktion und einer T-Funktion erforderlich ist, die durch das maschinelle Verarbeitungsprogramm angewiesen sind, und gibt das umgewandelte Signal zu der Hilfsvorrichtung von einer E/A-Einheit 17 aus. Die PMC betreibt die Hilfsvorrichtungen, wie verschiedene Aktuatoren, mit diesem Ausgabesignal. Die PMC empfängt ebenso Signale von einem Begrenzungsschalter der Haupteinheit des Maschinenwerkzeugs oder der Hilfsvorrichtung und von verschiedenen Schaltern auf einem Bedienfeld, die auf der Haupteinheit des Maschinenwerkzeugs angeordnet sind, führt erforderliche Prozesse aus und überträgt das Ergebnis der Prozesse zu dem Prozessor 11.
Die momentane Position des Maschinenwerkzeugs, ein Alarm, ein Parameter und Signale, wie Bilddaten, werden zu der Anzeigevorrichtung/MDI-Einheit 70 übertragen und auf einer Anzeige angezeigt. Die Anzeigevorrichtung/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung, die mit einem Display und einer Tastatur versehen ist. Eine Schnittstelle 18 empfängt die Daten von der Tastatur der Anzeigevorrichtung/MDI-Einheit 70 und überträgt dieselben zu dem Prozessor 11.
Eine Schnittstelle 19 ist mit einem (nicht gezeigten) manuellen Impulsgenerator verbunden, der auf einem Bedienfeld 71 angebracht ist. Der manuelle Impulsgenerator wird zur präzisen Positionierung einer beweglichen Einheit des Maschinenwerkzeugs durch Steuern der jeweiligen Achsen unter Verwendung von Verteilungsimpulsen auf der Grundlage einer manuellen Bedienung verwendet.
Achsensteuerschaltungen 30 bis 34 empfangen eine Bewegungsanweisung für jede Achse von dem Prozessor 11 und geben die Anweisung für jede Achse an Motorverstärker 40 bis 44 aus. Die Motorverstärker 40 bis 44 empfangen die Anweisung und steuern Servomotoren 50 bis 54 einer jeden Achse des Maschinenwerkzeugs an. In diesem Fall werden Servomotoren 50, 51 und 52 verwendet, um die linearen Achsen der X-, Y-, und Z-Achsen jeweils anzusteuern, während die Servomotoren 53 und 54 verwendet werden, um jeweils die Drehachsen der B(A)- und C-Achse anzusteuern.
Die Servomotoren 50 bis 54 der jeweiligen Achsen weisen in sich eingebunden eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position auf. Ein Positionserfassungssignal von der Positionserfassungseinrichtung wird zu den Achsensteuerschaltungen 30 bis 34 der jeweiligen Achsen als eine Impulsfolge rückgekoppelt. Es wird z. B. ein linearer Maßstab als die Positionserfassungseinrichtung je nach den Umständen verwendet. Es kann ein Geschwindigkeitssignal durch Anwenden einer Frequenz-/Geschwindigkeitsumwandlung bei der Impulsfolge erzeugt werden. In 10 sind Darstellungen der Rückkopplung des Positionssignals und der Rückkopplung der Geschwindigkeit ausgelassen.
Eine Spindelsteuerschaltung 60 empfängt eine Spindeldrehanweisung für das Maschinenwerkzeug und gibt ein Signalgeschwindigkeitssignal zu einem Spindelverstärker 61 aus. Der Spindelverstärker 61, der das Spindelgeschwindigkeitssignal empfängt, dreht einen Spindelmotor 62 des Maschinenwerkzeugs mit der angewiesenen maschinellen Verarbeitungsdrehgeschwindigkeit. Eine Positionserfassungseinrichtung 63 ist mit dem Spindelmotor 62 verbunden. Die Positionserfassungseinrichtung 63 gibt einen Rückkopplungsimpuls in Synchronisation mit der Drehung der Spindel aus, und der ausgegebene Rückkopplungsimpuls wird zu der Spindelsteuerschaltung 60 rückgekoppelt.
Bei der Beschreibung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung ist die Anweisung des Wegs des Werkzeugmittelpunkts während der Werkzeugmittelpunktsteuerung eine lineare Interpolationsanweisung. Wie jedoch in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Erfindung bei einer Kurveninterpolation (Bogeninterpolation und andere Kurveninterpolationen) anwendbar, die von der linearen Interpolation verschieden sind, durch Berechnen der Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich des Syntheseabstands des relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und dem Werkzeugmittelpunkt und des Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund der relativen Änderung in der Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse.
Wie vorstehend beschrieben, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein angebrachtes Werkstück verarbeitet, wobei die numerische Steuervorrichtung eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit umfasst, die eine Geschwindigkeitsanweisung derart setzt, dass die Geschwindigkeitsanweisung eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund der relativen Bewegung in der Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um eine Drehachse ist, wenn eine Werkzeugmittelpunktsteuerung ausgeführt wird, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts angewiesen wird und das Werkstück entlang des Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage der Geschwindigkeitsanweisung maschinell verarbeitet wird.
Mittels dieser Struktur kann das Werkzeug durch jeweilige Achsen einschließlich einer Drehachse mit einer stabilen Geschwindigkeit bewegt werden mit dem Ergebnis, dass die numerische Steuervorrichtung einen maschinellen Verarbeitungsfehler, eine Schwingung einer Maschine, oder ein Auftreten eines Servomotoralarms verhindern kann, wodurch ermöglicht wird, eine präzise maschinelle Verarbeitung bei einem Werkzeugmittelpunkt durch eine Werkzeugmittelpunktsteuerung auszuführen.

Claims

Numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell zu verarbeiten, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird, wobei die numerische Steuervorrichtung, zur Ausführung einer Werkzeugmittelpunktsteuerung, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten, umfasst: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die eingerichtet ist, um eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse zu berechnen, und um die berechnete Synthesegeschwindigkeit an Stelle der Geschwindigkeitsanweisung zu definieren; und eine Interpolationseinheit, die eingerichtet ist, um Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit zu interpolieren, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von zwei Drehachsen zum Drehen des Tisches, der Werkzeugrichtungsänderungsabstand aus einer nachstehend beschriebenen Gleichung gewonnen wird: Drt = Σ√ka·Δra² + kb·Δrb² + (ra·ΔA)² + (rb·ΔB)² wobei Drt: Werkzeugrichtungsänderungsabstand ra: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer A-Achse (als eine Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt rb: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer B-Achse (als eine weitere Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt Δra: Änderungsbetrag in ra für jeden Simulationszyklus Δrb: Änderungsbetrag in rb für jeden Simulationszyklus ka: Gewichtungskoeffizient von Δra kb: Gewichtungskoeffizient von Δrb ΔA, ΔB: Änderungsbetrag der A-Achse und der B-Achse für jeden Simulationszyklus.
Numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell zu verarbeiten, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird, wobei die numerische Steuervorrichtung, zur Ausführung einer Werkzeugmittelpunktsteuerung, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten, umfasst: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die eingerichtet ist, um eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse zu berechnen, und um die berechnete Synthesegeschwindigkeit an Stelle der Geschwindigkeitsanweisung zu definieren; und eine Interpolationseinheit, die eingerichtet ist, um Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit zu interpolieren, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von zwei Drehachsen zum Drehen des Tisches, der Werkzeugrichtungsänderungsabstand aus einer nachstehend beschriebenen Gleichung gewonnen wird: Drt = √ka·(rae – ras)² + kb·(rbe – rbs)² + ran²·(Ae – As)² + rbn²·(Be – Bs)² wobei Drt: Werkzeugrichtungsänderungsabstand As, Bs: Position der A-Achse (als eine Drehachse) und Position der B-Achse (als eine weitere Drehachse) bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts Ae, Be: Position der A-Achse und Position der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ras: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position As der A-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rae: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Ae der A-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ran: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in einem Block darstellt rbs: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Bs der B-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rbe: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Be der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rbn: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in einem Block darstellt ka: Gewichtungskoeffizient von (rae – ras) kb: Gewichtungskoeffizient von (rbe – rbs).
Numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell zu verarbeiten, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird, wobei die numerische Steuervorrichtung, zur Ausführung einer Werkzeugmittelpunktsteuerung, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten, umfasst: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die eingerichtet ist, um eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse zu berechnen, und um die berechnete Synthesegeschwindigkeit an Stelle der Geschwindigkeitsanweisung zu definieren; und eine Interpolationseinheit, die eingerichtet ist, um Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit zu interpolieren, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von einer Drehachse zum Drehen eines Werkzeugkopfs, der Werkzeugrichtungsänderungsabstand aus einer nachstehenden Gleichung gewonnen wird: Drh = Σ√kc·Δrc + (ra·ΔA)² + (rc·ΔC)² wobei Drh: Werkzeugrichtungsänderungsabstand ra: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer A-Achse (als eine Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt rc: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer C-Achse (als eine weitere Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt Δrc: Änderungsbetrag in rc für jeden Simulationszyklus kc: Gewichtungskoeffizient von Δrc ΔA, ΔC: Änderungsbetrag der A-Achse und der C-Achse für jeden Simulationszyklus.
Numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell zu verarbeiten, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird, wobei die numerische Steuervorrichtung, zur Ausführung einer Werkzeugmittelpunktsteuerung, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten, umfasst: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die eingerichtet ist, um eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse zu berechnen, und um die berechnete Synthesegeschwindigkeit an Stelle der Geschwindigkeitsanweisung zu definieren; und eine Interpolationseinheit, die eingerichtet ist, um Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit zu interpolieren, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von zwei Drehachsen zum Drehen eines Werkzeugkopfs, der Werkzeugrichtungsänderungsabstand aus einer nachstehenden Gleichung gewonnen wird: Drh = √kc·(rce – rcs) + ra²·(Ae – As)² + rcn²·(Ce – Cs)² wobei Drh: Werkzeugrichtungsänderungsabstand As, Cs: Position der A-Achse (als eine Drehachse) und Position der C-Achse (als eine weitere Drehachse) bei dem Startpunkts des Wegs des Werkzeugmittelpunkts Ae, Ce: Position der A-Achse und Position der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ra: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt rcs: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Cs der C-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rce: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Ce der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rcn: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in einem Block darstellt kc: Gewichtungskoeffizient von (rce – rcs).
Numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer maschinellen Mehrachsenverarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest drei linearen Achsen und zumindest einer Drehachse ein auf einem Tisch angebrachtes Werkstück maschinell zu verarbeiten, während eine relative Richtung eines Werkzeugs hinsichtlich des Werkstücks verändert wird, wobei die numerische Steuervorrichtung, zur Ausführung einer Werkzeugmittelpunktsteuerung, in der ein Weg eines Werkzeugmittelpunkts hinsichtlich des Werkstücks angewiesen wird, um das Werkstück entlang des angewiesenen Wegs des Werkzeugmittelpunkts auf der Grundlage einer Geschwindigkeitsanweisung maschinell zu verarbeiten, umfasst: eine Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit, die eingerichtet ist, um eine Synthesegeschwindigkeit hinsichtlich eines Syntheseabstands eines relativen Bewegungsabstands zwischen dem Werkstück und einem Werkzeugmittelpunkt und eines Werkzeugrichtungsänderungsabstands aufgrund einer relativen Änderung in einer Werkzeugrichtung hinsichtlich des Werkstücks um die Drehachse zu berechnen, und um die berechnete Synthesegeschwindigkeit an Stelle der Geschwindigkeitsanweisung zu definieren; und eine Interpolationseinheit, die eingerichtet ist, um Positionen der linearen Achsen und eine Position der Drehachse durch die Werkzeugmittelpunktsteuerung gemäß der durch die Synthesegeschwindigkeitssteuereinheit gewonnenen Synthesegeschwindigkeit zu interpolieren, wobei die linearen Achsen und die Drehachse zu den Positionen der linearen Achsen und der Position der Drehachse angesteuert werden, die durch die Interpolationseinheit erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von zwei Drehachsen zum Drehen des Tisches und eines Werkzeugkopfs, der Werkzeugrichtungsänderungsabstand aus einer Gleichung Drm = √Drt² + Drh² oder aus einer Gleichung Drm = Drt + Drh gewonnen wird, wobei Drt ein Werkzeugrichtungsänderungsabstand ist, der durch eine C-Achse (Tischdrehachse) hinsichtlich der Drehung des Tisches berechnet wurde und durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: Drt = Σ√ka·Δra² + kb·Δrb² + (ra·ΔA)² + (rb·ΔB)² wobei Drt: Werkzeugrichtungsänderungsabstand ra: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer A-Achse (als eine Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt rb: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer B-Achse (als eine weitere Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt Δra: Änderungsbetrag in ra für jeden Simulationszyklus Δrb: Änderungsbetrag in rb für jeden Simulationszyklus ka: Gewichtungskoeffizient von Δra kb: Gewichtungskoeffizient von Δrb ΔA, ΔB: Änderungsbetrag der A-Achse und der B-Achse für jeden Simulationszyklus, oder durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: Drt = √ka·(rae – ras)² + kb·(rbe – rbs)² + ran²·(Ae – As)² + rbn²·(Be – Bs)² wobei Drt: Werkzeugrichtungsänderungsabstand As, Bs: Position der A-Achse (als eine Drehachse) und Position der B-Achse (als eine weitere Drehachse) bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts Ae, Be: Position der A-Achse und Position der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ras: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position As der A-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rae: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Ae der A-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ran: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in einem Block darstellt rbs: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Bs der B-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rbe: Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Be der B-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rbn: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der B-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in einem Block darstellt ka: Gewichtungskoeffizient von (rae – ras) kb: Gewichtungskoeffizient von (rbe – rbs), und wobei Drh ein Werkzeugrichtungsänderungsabstand ist, der durch eine A-Achse (Werkzeugkopfdrehachse) hinsichtlich der Drehung des Werkzeugs berechnet wurde und durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird Drh = Σ√kc·Δrc + (ra·ΔA)² + (rc·ΔC)² wobei Drh: Werkzeugrichtungsänderungsabstand ra: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer A-Achse (als eine Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt rc: Abstand von einem Drehmittelpunkt einer C-Achse (als eine weitere Drehachse) zu dem Werkzeugmittelpunkt Δrc: Änderungsbetrag in rc für jeden Simulationszyklus kc: Gewichtungskoeffizient von Δrc ΔA, ΔC: Änderungsbetrag der A-Achse und der C-Achse für jeden Simulationszyklus, oder durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird Drh = √kc·(rce – rcs) + ra²·(Ae – As)² + rcn²·(Ce – Cs)² wobei Drh: Werkzeugrichtungsänderungsabstand As, Cs: Position der A-Achse (als eine Drehachse) und Position der C-Achse (als eine weitere Drehachse) bei dem Startpunkts des Wegs des Werkzeugmittelpunkts Ae, Ce: Position der A-Achse und Position der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts ra: Abstand von dem Drehmittelpunkt der A-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt rcs: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Cs der C-Achse bei dem Startpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rce: Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt bei einer Position Ce der C-Achse bei dem Endpunkt des Wegs des Werkzeugmittelpunkts rcn: Wert, der den Abstand von dem Drehmittelpunkt der C-Achse zu dem Werkzeugmittelpunkt in einem Block darstellt kc: Gewichtungskoeffizient von (rce – rcs).
Numerische Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ra, ras, rae, ran, rb, rbs, rbe, rbn, rc, rcs, rce oder rcn ein eingestellter Wert, Programmanweisungswert oder konstanter Wert ist.