DE102012016434B4

DE102012016434B4 - Werkzeugweganzeigevorrichtung mit einer Anzeigeeinheit für eine Beschleunigung oder einen Sprung eines Werkzeugspitzenpunkts

Info

Publication number: DE102012016434B4
Application number: DE102012016434.3A
Authority: DE
Inventors: Junichi Tezuka; Hajime Ogawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2032-08-18
Also published as: CN102955449B; CN102955449A; JP2013045332A; US20130054182A1; US9304507B2; DE102012016434A1; JP5192574B2

Abstract

Werkzeugweganzeigevorrichtung (20) einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugweganzeigevorrichtung eingerichtet ist, um einen Weg eines Spitzenpunkts eines Werkzeugs (5) der Werkzeugmaschine (1) anzuzeigen und eine Position und eine Stellung von zumindest einem des Werkzeugs (5) und eines Werkstücks mittels einer Vielzahl von Antriebsachsen unter Verwendung einer numerischen Steuervorrichtung (16) zu steuern, wobei die Werkzeugweganzeigevorrichtung umfasst:eine Befehlserzeugungseinheit (17), die eingerichtet ist, um Positionsbefehle für die Vielzahl von Antriebsachsen pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugen;Positionserfassungseinrichtungen (11 bis 15), die an jede der Vielzahl von Antriebsachsen angefügt sind und die eingerichtet sind, um eine Position von jeder der Vielzahl von Antriebsachsen pro vorbestimmten Steuerzyklus zu erfassen;eine Positionsdatenerlangungseinheit (21), die eingerichtet ist, um die Positionsbefehle zu erlangen, die durch die Befehlserzeugungseinheit (17) pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt sind, als zeitserielle Sollwertdaten, und um erfasste Positionswerte, die durch die Positionserfassungseinrichtungen (11 bis 15) pro vorbestimmtem Steuerzyklus erfasst sind, als zeitserielle Erfassungswertdaten zu erlangen;eine Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit (22), die eingerichtet ist, um einen Soll-Werkzeugkoordinatenwert eines Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) in Assoziierung mit den zeitseriellen Sollwertdaten auf der Grundlage der zeitseriellen Sollwertdaten und einer Struktur der Werkzeugmaschine (1) zu berechnen, und um ebenso einen Ist-Werkzeugkoordinatenwert des Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) in Assoziierung mit den zeitseriellen Erfassungswertdaten auf der Grundlage der zeitseriellen Erfassungswertdaten und der Struktur der Werkzeugmaschine (1) zu berechnen;eine Beschleunigungsberechnungseinheit (23), die eingerichtet ist, um eine Beschleunigung oder einen Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte zu berechnen, und um ebenso die Beschleunigung oder den Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte zu berechnen; undeine Anzeigeformatauswahleinheit (24), die eingerichtet ist, um Anzeigeformate der Beschleunigungen oder der Sprünge der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte auszuwählen, die den Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) bilden, wobeidie Anzeigeformatauswahleinheit (24) eingerichtet ist, um zumindest eines durchzuführen aus: einer Vektoranzeige zum Anzeigen der Beschleunigungen oder der Sprünge als Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren auf dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs; und einer Verbindungsanzeige zum Anzeigen einer Verbindung, die zwischen Endpunkten von benachbarten Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren verbindet, unddie Werkzeugweganzeigevorrichtung weiterhin eine Anzeigeeinheit (25) umfasst, die eingerichtet ist, um die Beschleunigungen oder die Sprünge mit dem Weg der Spitze des Werkzeugs gemäß den Anzeigeformaten anzuzeigen, die durch die Anzeigeformatauswahleinheit (24) ausgewählt sind.

Description

Hintergrund
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugweganzeigevorrichtung mit einer Anzeigeeinheit für die Beschleunigung oder den Sprung eines Werkzeugspitzenpunkts.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Einige der numerischen Steuervorrichtungen, die momentan verwendet werden, um Werkzeugmaschinen zu steuern, weisen eine Funktion zum Anzeigen eines Positionsbefehlswegs und eine Funktion zum Anzeigen des Wegs auf, auf dem sich das Werkzeug tatsächlich bewegt hat. Genauer gesagt, es werden die Koordinaten des Spitzenpunkts eines Werkzeugs berechnet und angezeigt, aus zeitseriellen Daten von Soll-Positionen und/oder zeitseriellen Daten der Ist-Positionen der Antriebsachsen einer Werkzeugmaschine. Mittels dessen wird der Formfehler zwischen dem Soll-Weg und dem Ist-Weg des Werkzeugspitzenpunkts visuell analysiert.
Als ein Beispiel eines solchen verwandten Stands der Technik offenbart das japanische Patent JP 4 648 471 B2 ein Berechnen der dreidimensionalen Koordinaten des Spitzenabschnitts eines Werkzeugs auf der Grundlage von Positionsinformationen der Antriebsachsen einer Werkzeugmaschine zu jedem Zeitpunkt und von Informationen der mechanischen Struktur der Werkzeugmaschine, und ein Bestimmen von dessen Weg. Des Weiteren offenbart die ( JP 4 648 471 B2 und ihr Patentfamilienmitglied DE 10 2010 017 763 A1 ) ein Assoziieren des Wegs eines Werkzeugspitzenpunkts und der Beschleunigungen der Antriebsachsen einer Werkzeugmaschine und deren Anzeigen.
Des Weiteren offenbart die JP 3 517 909 B2 ein Anzeigen der Beschleunigung einer Werkzeugvorschubachse, die aus Formdaten eines Werkstücks berechnet wird, in der Form eines Graphen, und ein Bestimmen von korrigierten Werkstückformdaten durch Korrigieren einer Beschleunigung, die eine Singularität darstellt, die gleich oder oberhalb einer Beschleunigungsschwelle liegt, um auf oder unterhalb der Schwelle zu liegen.
Des Weiteren offenbart die JP 2009-098982 A ein genaues Simulieren des Wegs eines Werkzeugs und/oder der Geschwindigkeit der Bewegung des Werkzeugs vor der Verarbeitung, und ein Anzeigen der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und des Sprungs auf einem simulierten Werkzeugweg.
Folglich ist es bei Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine, um eine gewünschte maschinell bearbeitete Oberfläche des Werkstücks zu erhalten, erforderlich, den Formfehler der Ist-Position einer Antriebsachse oder eines Werkzeugs gegenüber der Soll-Position zu verringern. Damit die Ursache analysiert wird, die zu dem Formfehler führt, sind dann zusätzliche Informationen zusätzlich zu den Positionsinformationen erforderlich, wie Beschleunigung usw.
Insbesondere in dem Fall, in dem ein Werkstück viele gekrümmte Oberflächen umfasst, ändern sich ebenso die Tangentialbeschleunigung und die Normalbeschleunigung, abhängig von der Geschwindigkeit mit der sich ein Werkzeug auf den gekrümmten Oberflächen bewegt. Folglich ändert sich ebenso die Kraft, die von dem Werkzeug auf die maschinell bearbeitete Oberfläche des Werkstücks ausgeübt wird, gemäß einer solchen Änderung in der Beschleunigung. Dann beeinflusst die Kraft, die auf die maschinell bearbeitete Oberfläche ausgeübt wird, das äußere Erscheinungsbild (Streifenmuster, Kratzer, usw.) des Werkstücks. Damit der Formfehler analysiert wird, sind folglich physikalische Informationen erforderlich, wie die Beschleunigung und ein Sprung einer Antriebsachse oder eines Werkzeugs.
Des Weiteren ist es gemäß der Technik gemäß JP 4 648 471 B2 erforderlich, die Beschleunigung jeder Antriebsachse getrennt zu prüfen, und es ist deshalb schwierig, die Assoziierung zwischen der Beschleunigung und der maschinell verarbeiteten Oberfläche visuell zu verstehen. Ebenso wird Beschleunigung gemäß JP 3 517 909 B2 verwendet, um eine Singularität größer oder gleich einer Schwelle zu entnehmen, und deshalb berechnet die JP 3 517 909 B2 nicht die Beschleunigung, um den Formfehler zu analysieren.
Des Weiteren, obwohl die JP 2009-098982 A ein Anzeigen der Beschleunigung auf einem simulierten Werkzeugweg offenbart, offenbart die JP 2009-098982 A kein Anzeigen der Beschleunigung und so fort auf dem Ist-Werkzeugweg. Folglich ist es mit der JP 2009-098982 A nicht möglich, einen Formfehler in Assoziierung mit der maschinell verarbeiteten Ist-Oberfläche zu analysieren.
Die Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehend beschriebenen Stands der Technik angefertigt, und deshalb besteht eine Aufgabe der Erfindung in einem Bereitstellen einer Werkzeugweganzeigevorrichtung, die leicht den Formfehler der Ist-Position einer Antriebsachse oder eines Werkzeugs gegenüber der Soll-Position analysieren und die Defekte in dem äußeren Erscheinungsbild eines Werkstücks verringern kann.
Die Druckschrift DE 10 2010 044 534 A1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit der Bewegungsbahndarstellungsvorrichtung und einer numerischen Steuerung zum Steuern einer Vielzahl von eine Rotationsachse umfassenden Antriebsachsen, wobei die Werkzeugmaschine die Position eines Werkzeugs relativ zu einem zu bearbeitenden Objekt steuert. Ein zu steuerndes Objekt wird durch einen Motor über eine Antriebsachse angetrieben. Der Motor wird wiederum durch eine numerische Steuerung (CNC) gesteuert. Die CNC-Steuerung umfasst ein Befehlspositionsberechnungsmittel zum Berechnen einer Sollposition, an der das Objekt zu jeder Zeit positioniert sein sollte, und ein Antriebsachsensteuerungsmittel zum Steuern der Bewegung des Motors basierend auf der berechneten Sollposition. Ein dreidimensionales Darstellungsmittel kann wenigstens eine dreidimensionale Sollpositionsbewegungsbahn des Objekts basierend auf den befohlenen Positionsdaten und einer dreidimensionalen Ist-Bewegungsbahn des Objekts basierend auf den Daten der Ist-Position darstellen.
Die Druckschrift DE 600 38 579 T2 zeigt, dass Komponenten eines maximalen Tangentenvektors auch verwendet werden können, um die maximale Tangentialbeschleunigung des Abschnitts zu bestimmen, die durch die maximale Beschleunigung der Achse begrenzt ist. Die Komponenten des maximalen Tangentenvektors können auch verwendet werden, um den maximalen tangentialen Ruck des Abschnitts zu bestimmen, der durch den maximalen Ruck der Achse begrenzt ist.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch vorgesehen. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Es wird vorzugsweise eine Werkzeugweganzeigevorrichtung einer Werkzeugmaschine vorgesehen, wobei die Werkzeugweganzeigevorrichtung einen Weg eines Spitzenpunkts eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine anzeigt, eine Position und eine Stellung zumindest eines des Werkzeugs und eines Werkstücks mittels einer Vielzahl von Antriebsachsen unter Verwendung einer numerischen Steuervorrichtung steuert, und die Werkzeugweganzeigevorrichtung umfasst: eine Befehlserzeugungseinheit, die vorzugsweise Positionsbefehle für die Vielzahl von Antriebsachsen pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt; Positionserfassungseinrichtungen, die vorzugsweise an jede der Vielzahl von Antriebsachsen angefügt sind und die vorzugsweise eine Position einer jeden der Vielzahl von Antriebsachsen pro vorbestimmtem Steuerzyklus erfassen; eine Positionsdatenerlangungseinheit, die vorzugsweise die Positionsbefehle erlangt, die durch die Befehlserzeugungseinheit pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt sind, als zeitserielle Sollwertdaten, und die positionserfasste Werte erlangt, die durch die Positionserfassungseinrichtungen pro vorbestimmtem Steuerzyklus erfasst sind, als zeitserielle Erfassungswertdaten; eine Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit, die vorzugsweise einen Soll-Werkzeugkoordinatenwert eines Spitzenpunkts des Werkzeugs in Assoziierung mit den zeitseriellen Sollwertdaten berechnet, auf der Grundlage der zeitseriellen Sollwertdaten und einer Struktur der Werkzeugmaschine, und die ebenso einen Ist-Werkzeugkoordinatenwert des Spitzenpunkts des Werkzeugs in Assoziierung mit den zeitseriellen Erfassungswertdaten berechnet, auf der Grundlage der zeitseriellen Erfassungswertdaten und der Struktur der Werkzeugmaschine; eine Beschleunigungsberechnungseinheit, die vorzugsweise eine Beschleunigung oder einen Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte berechnet, und die ebenso die Beschleunigung oder den Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte berechnet; und eine Anzeigeformatauswahleinheit, die vorzugsweise Anzeigeformate der Beschleunigungen oder der Sprünge der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte auswählt, die den Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs bilden, und wobei in dieser Werkzeugweganzeigevorrichtung die Anzeigeformatauswahleinheit zumindest eines durchführt aus: einer Farbanzeige zur Anwendung von Farben bei dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs gemäß der Ausrichtung und dem Betrag der Beschleunigungen oder der Sprünge; einer Vektoranzeige zum Anzeigen der Beschleunigungen oder der Sprünge als Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren auf dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs; und einer Verbindungsanzeige zum Anzeigen einer Verbindung, die zwischen Endpunkten von benachbarten Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren verbindet, und wobei die Werkzeugweganzeigevorrichtung weiterhin umfasst: eine Anzeigeeinheit, die vorzugsweise die Beschleunigungen oder die Sprünge mit dem Weg der Spitze des Werkzeugs gemäß den Anzeigeformaten anzeigt, die durch die Anzeigeformatauswahleinheit ausgewählt sind.
Vorzugsweise berechnet die Beschleunigungsberechnungseinheit Tangential- oder Normalbeschleunigungen unter Verwendung von zumindest drei fortlaufenden Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte.
Vorzugsweise berechnet die Beschleunigungsberechnungseinheit Tangential- oder Normalsprünge unter Verwendung von zumindest vier aufeinanderfolgenden Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte.
Vorzugsweise ändert die Anzeigeformatauswahleinheit eine Farbe oder ändert eine Schattierung der Farbe von, und zeigt auf der Anzeigeeinheit an, zumindest eines aus dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs, der Beschleunigungsvektoren, der Sprungvektoren, der Verbindung der Beschleunigungsvektoren und der Verbindung der Sprungvektoren, gemäß der Ausrichtung und dem Betrag der Beschleunigungen oder der Sprünge.
Vorzugsweise zeigt die Anzeigeformatauswahleinheit auf der Anzeigeeinheit Normalbeschleunigungsvektoren oder Normalsprungvektoren an, in denen eine Vielzahl von vorbestimmten Punkten in einer geraden Linie oder einer gekrümmten Linie, die zwischen gegenseitig benachbarten Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte oder der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte verbindet, Startpunkte sind, und in denen ein Schnitt einer geraden Linie, die lotrecht zu einer Tangentiallinie in jedem der Vielzahl von vorbestimmten Punkten verläuft und die einen vorbestimmten Punkt durchläuft, und einer Verbindung der Normalbeschleunigungsvektoren oder einer Verbindung der Normalsprungvektoren, ein Endpunkt ist.
Vorzugsweise ändert die Anzeigeformatauswahleinheit eine Farbe oder ändert eine Schattierung der Farbe von, und zeigt auf der Anzeigeeinheit an, eine Ebene, die durch die Beschleunigungsvektoren oder die Sprungvektoren, die Verbindung und den Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs eingeschlossen wird.
Vorzugsweise vergrößert oder verkleinert die Anzeigeformatauswahleinheit zumindest eines aus den Beschleunigungsvektoren, den Sprungvektoren, der Verbindung der Beschleunigungsvektoren und der Verbindung der Sprungvektoren, in einer Richtung der Beschleunigungsvektoren oder der Sprungvektoren um einen beliebigen Vergrößerungsfaktor.
Die Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften dieser Erfindung, die von den vorstehend beschriebenen verschieden sind, werden aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele offensichtlicher, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine, bei der eine Werkzeugweganzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung angebracht ist;
2 eine Funktionsblockdarstellung einer Werkzeugweganzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung;
3 ein erstes Ablaufdiagramm, das die Vorgänge einer Werkzeugweganzeige auf der Grundlage der Erfindung zeigt;
4 ein zweites Ablaufdiagramm, das die Vorgänge einer Werkzeugweganzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung zeigt;
5 eine Ansicht zur Beschreibung einer Berechnung der Beschleunigung;
6 eine Ansicht zur Beschreibung einer Farbanzeige in einer Anzeigeformatauswahleinheit;
7 eine Ansicht zur Beschreibung einer Vektoranzeige in einer Anzeigeformatauswahleinheit;
8 eine Ansicht zur Beschreibung einer Verbindungsanzeige in einer Anzeigeformatauswahleinheit; und
9 eine Ansicht zur Beschreibung von anderen Funktionen einer Anzeigeformatauswahleinheit.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. In den nachfolgenden Zeichnungen sind die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen ausgewiesen. Der Maßstab in diesen Zeichnungen wird zur Erleichterung der Beschreibung nach Bedarf geändert.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine, bei der eine Maschinenweganzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung angebracht ist. Die Werkzeugmaschine 1, die als ein Beispiel in 1 gezeigt ist, ist eine Fünfachsenwerkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst einen Tisch 2, auf dem ein (nicht gezeigtes) Werkstück platziert ist, und eine Säule 3, die sich relativ in drei Richtungen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) bewegt, die lotrecht zueinander verlaufen, hinsichtlich des Tisches 2. Wie in dieser Zeichnung gezeigt, erstreckt sich ein Kopf 4 horizontal aus der Säule 3, und der Kopf 4 dreht sich um die B-Achse, die parallel zu der Oberfläche des Tisches 2 verläuft. Des Weiteren ist ein Werkzeug 5, das sich um die A-Achse drehen kann, die lotrecht sowohl zu der B-Achse als auch der Oberfläche des Tisches 2 verläuft, an den Kopf 4 angefügt. Folglich steuert die Werkzeugmaschine 1 die Position und die Stellung des Werkzeugs 5 mittels dreier Linearbewegungsachsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) und zweier Drehachsen (A-Achse und B-Achse) und verarbeitet das Werkstück auf dem Tisch 2. Jedoch fällt auch der Fall unter den Schutzbereich der Erfindung, in dem das Werkzeug 5 an dem Tisch 2 befestigt ist und das (nicht gezeigte) Werkstück an die Spitze des Kopfs 4 angefügt ist. Ebenso können die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die A-Achse und die B-Achse ebenso als „Antriebsachsen“ bezeichnet werden.
2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung einer Werkzeugweganzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung. Wie in 2 gezeigt, ist die Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 mit der Werkzeugmaschine 1 über eine numerische Steuervorrichtung 16 verbunden. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst Motoren M1 bis M5, die jede Antriebsachse antreiben. Diese Motoren M1 bis M5 sind jeweils mit Positionserfassungseinrichtungen 11 bis 15 versehen, um die Ist-Positionen der Antriebsachsen in jedem vorbestimmten Steuerzyklus zu erfassen.
Ebenso umfasst die numerische Steuervorrichtung 16 eine Befehlserzeugungseinheit 17, die Positionsbefehle für jede Antriebsachse pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, dass in der Praxis die Befehlserzeugungseinheit 17 Betriebsprogramme der Werkzeugmaschine 1 liest und Positionsbefehle für jede Achse erzeugt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 eine Positionsdatenerlangungseinheit 21. Die Positionsdatenerlangungseinheit 21 erlangt die Positionsbefehle, die durch die Befehlserzeugungseinheit 17 pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt sind, als zeitserielle Sollwertdaten. Des Weiteren erlangt die Positionsdatenerlangungseinheit 21 die positionserfassten Werte von jeder Antriebsachse, die durch die Positionserfassungseinrichtungen 11 bis 15 erfasst sind, als zeitserielle Erfassungswertdaten. Diese zeitseriellen Daten werden in der Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 auf einer zeitweiligen Grundlage gespeichert.
Des Weiteren umfasst die Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 eine Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit 22. Die Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit 22 berechnet die Soll-Werkzeugkoordinatenwerte des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 auf der Grundlage der zeitseriellen Sollwertdaten und der Struktur der Werkzeugmaschine 1 in Assoziierung mit den zeitseriellen Sollwertdaten. Des Weiteren berechnet die Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit 22 die Ist-Werkzeugkoordinatenwerte des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 auf der Grundlage der erfassten zeitseriellen Wertdaten und der Struktur der Werkzeugmaschine 1 in Assoziierung mit den erfassten zeitseriellen Wertdaten. Diese Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und Ist-Werkzeugkoordinatenwerte geben jeweils den Soll-Weg und den Ist-Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 an. Es sei darauf hingewiesen, dass die Struktur der Werkzeugmaschine 1 vorrangig die Abmessungen der Werkzeugmaschine 1 meint.
Des Weiteren umfasst die Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 eine Beschleunigungsberechnungseinheit 23. Die Beschleunigungsberechnungseinheit 23 berechnet die Beschleunigung und/oder den Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten von Soll-Werkzeugkoordinatenwerten und berechnet die Beschleunigung und/oder den Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten von Ist-Werkzeugkoordinatenwerten.
Des Weiteren umfasst die Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 eine Anzeigeformatauswahleinheit 24. Die Anzeigeformatauswahleinheit 24 wählt das Anzeigeformat für die Beschleunigung und/oder den Sprung aus zumindest einem aus den Soll-Werkzeugkoordinatenwerten und den Ist-Werkzeugkoordinatenwerten aus.
Genauer gesagt, führt die Anzeigeformatauswahleinheit 24 zumindest eines aus von: einer Farbanzeige zum Anwenden von Farben bei dem Weg (Soll-Weg oder Ist-Weg) des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 gemäß der Ausrichtung und dem Betrag der Beschleunigung oder des Sprungs; einer Vektoranzeige zum Anzeigen der Beschleunigung oder des Sprungs als einen Beschleunigungsvektor oder einen Sprungvektor bei dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5; und einer Verbindungsanzeige zum Anzeigen von Verbindungen, die gegenseitig die Endpunkte von benachbarten Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren verbinden.
Es ist bevorzugt, den Bediener das Anzeigeformat in der Anzeigeformatauswahleinheit 24 auswählen zu lassen. Alternativ kann das Anzeigeformat automatisch gemäß der Ausrichtung und dem Betrag der Beschleunigung oder des Sprungs bestimmt werden. Gemäß dem ausgewählten Anzeigeformat wird die Beschleunigung oder der Sprung auf einer Anzeigeeinheit 25 in Assoziierung mit dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 angezeigt.
3 und 4 zeigen Ablaufdiagramme, die die Vorgänge einer Werkzeugweganzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung zeigen. Nachstehend wird der Betrieb der Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 auf der Grundlage der Erfindung unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben werden. Zuerst werden in Schritt S1 t=0, n=1 und N=0 gesetzt. In diesem Zusammenhang ist t die Zeit, in der ein vorbestimmter Steuerzyklus die Einheit ist, ist n ein Wert, um die Zahlen von Koordinatenwerten darzustellen und ist N die Gesamtanzahl von Koordinatenwerten.
Dann erlangt in Schritt S2 die Positionsdatenerlangungseinheit 21 die Soll-Position Pc(t) von jeder Antriebsachse zum Zeitpunkt t aus der Befehlserzeugungseinheit 17. Dann erlangt in Schritt S3 die Positionsdatenerlangungseinheit 21 den erfassten Wert Pf(t) von jeder Achse zum Zeitpunkt t, der durch die Positionserfassungseinrichtungen 11 bis 15 erfasst ist.
Dann berechnet in Schritt S4 die Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit 22 die Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn zum Zeitpunkt t auf der Grundlage der Soll-Position Pc(t) von jeder Antriebsachse und der Struktur der Werkzeugmaschine 1 (mechanische Strukturinformationen). In gleicher Weise berechnet in Schritt S5 die Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit 22 die Ist-Werkzeugkoordinatenwerte Pfn zum Zeitpunkt t auf der Grundlage des erfassten Werts Pf(t) von jeder Antriebsachse und der Struktur der Werkzeugmaschine 1 (mechanische Strukturinformation). Diese Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn und Ist-Werkzeugkoordinatenwerte Pfn werden in einer (nicht gezeigten) Speichereinheit in der Werkzeugweganzeigevorrichtung 20 gespeichert (Schritt S6 und Schritt S7).
In diesem Zusammenhang wird das Verfahren zum Berechnen der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte Pfn beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf 1 sei angenommen, dass die Koordinaten der fünf Achsen lauten: x(t), y(t), z(t), a(t) und b(t).
Es sei der Schnittpunkt der A-Achse und der B-Achse M, dann werden die Koordinaten des Schnittpunkts M dargestellt durch (x(t), y(t), z(t)). Es sei die Länge von dem Schnittpunkt M zu der Spitze des Werkzeugs 5 L und es sei die Position, bei der das Werkzeug 5 genau nach unten zeigt, die Referenzposition (der Ursprung) der A-Achse und der B-Achse, und die Koordinaten der Spitze des Werkzeugs 5 werden wie folgt dargestellt: $Px (t) = x (t) + L \times cos (a (t)) \times sin (b (t))$
$Py (t) = y (t) + L \times sin (a (t))$
$Pz (t) = z (t) - L \times cos (a (t)) \times cos (b (t))$
Auf diese Art und Weise können die Koordinaten der Spitze des Werkzeugs 5 aus Positionsinformationen von fünf Achsen und mechanischen Strukturbedingungen berechnet werden.
Dann wird in Schritt S8 in 3 entschieden, ob eine Zeit t eine vorbestimmte Endzeit überschritten hat oder nicht. In dem Fall, dass in Schritt S9 die Entscheidung „nein“ lautet, wird des Weiteren entschieden, ob eine Abtastzeit Δt (die dem Steuerzyklus entspricht) verstrichen ist oder nicht. In dem Fall, dass die Abtastzeit Δt nicht verstrichen ist, wird das Verstreichen der Abtastzeit Δt abgewartet, und wenn die Abtastzeit Δt verstreicht, geht der Schritt zu Schritt S10 über.
In Schritt S10 werden Zeit t←t+Δt und n←n+1 gesetzt, und kehrt der Vorgang zu Schritt S2 zurück. Dann werden Schritt S2 bis Schritt S8 wiederholt, bis die Zeit t die vorbestimmte Endzeit überschreitet. Mittels dessen kann die Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit 22 den Soll-Weg und den Ist-Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 aus zeitseriellen Sollwertdaten und zeitseriellen Erfassungswertdaten berechnen.
Dann werden jeweils in Schritt S11 und S12 N=n-1 und n=2 gesetzt. Dann berechnet in Schritt S13 die Beschleunigungsberechnungseinheit 23 eine Beschleunigung Acn unter Verwendung der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn-1, Pcn und Pcn+1. In gleicher Weise berechnet in Schritt S14 die Beschleunigungsberechnungseinheit 23 eine Beschleunigung Afn unter Verwendung der Ist-Koordinatenwerte Pfn-1, Pfn und Pfn+1. Bei dem Berechnen der Beschleunigungen aus drei Koordinatenwerten auf diese Art und Weise sei verständlich, dass die Beschleunigungen in einer kurzen Verarbeitungszeit berechnet werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass die Beschleunigungsberechnungseinheit 23 ebenso die nachfolgenden Berechnungen durchführt.
Dann wählt in Schritt S15 und Schritt S16 die Anzeigeformatauswahleinheit 24 jeweils die Anzeigeformate der Beschleunigungen Acn und Afn aus. Dann werden in Schritt S17 und Schritt S18 die Beschleunigungen Acn und Afn auf der Anzeigeeinheit 25 gemäß den ausgewählten Anzeigeformaten angezeigt.
Dann wird in Schritt S19 gemäß 4 entschieden, ob n größer oder gleich als N wurde oder nicht. In dem Fall, in dem die Entscheidung „nein“ in S20 lautet, wird n←n+1 gesetzt und der Schritt kehrt zu Schritt S13 zurück. Dann werden Schritte S13 bis S19 wiederholt, bis n größer oder gleich als N wird.
Dann werden in Schritt S21 n=2 und N←N-1 gesetzt. Dann wird in Schritt S22 der Sprung Jcn bei dem Soll-Werkzeugkoordinatenwerten Pcn aus den Beschleunigungen Ac(n) und Ac(n+1) berechnet. In ähnlicher Weise wird in Schritt S23 der Sprung Jfn bei den Ist-Koordinatenwerten Pfn aus den Beschleunigungen Af(n) und Af(n+1) berechnet.
Mit der Erfindung wird ein Sprung unter Verwendung von zwei Beschleunigungen berechnet, und es sei deshalb darauf hingewiesen, dass zumindest vier Werkzeugkoordinatenwerte verwendet werden. Es sei verständlich, dass in dem Fall, in dem ein Sprung aus vier Koordinatenwerten berechnet wird, der Sprung in einer kurzen Verarbeitungszeit berechnet werden kann.
Dann wählt in Schritt S24 und Schritt S25 die Anzeigeformatauswahleinheit 24 die Anzeigeformate für die Sprünge Jcn und Jfn aus. Dann werden in Schritt S26 und Schritt S27 die Sprünge Jcn und Jfn auf einer Anzeigeeinheit 25 gemäß den ausgewählten Anzeigeformaten angezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt ist, die Sprünge Jcn und Jfn bei unterschiedlichen Positionen auf der Anzeigeeinheit 25 anzuzeigen, damit die Beschleunigungen Acn und Afn einander nicht überlappen.
Danach wird in Schritt S28, in dem Fall, in dem n≥N entschieden wird, der Vorgang beendet. In dem Fall, in dem n≥N nicht bestimmt wird, wird in Schritt S29 n←n+1 gesetzt und die Schritte S22 bis Schritt S27 werden wiederholt, bis n≥N ist.
In diesem Zusammenhang wird unter Bezugnahme auf 5 die Berechnung der Beschleunigung beschrieben werden. Es sei angenommen, dass die nachfolgende Berechnung durch die Beschleunigungsberechnungseinheit 23 durchgeführt wird. Wie in 5 gezeigt, sei der Positionsvektor bei Punkt P(t) zum Zeitpunkt t P(t) sei der Positionsvektor beim Punkt P(t+Δt) nach der Zeit Δt P(t+Δl). In diesem Fall wird der Beschleunigungsvektor $\bar{V (t)}$
durch Gleichung 1 berechnet. Dann wird, durch Teilen des Geschwindigkeitsvektors $\bar{V (t)}$
durch dessen Betrag, wie in Gleichung 2 gezeigt, ein tangentialer Einheitsvektor $\bar{e t (t)}$
bei Punkt P(t) bestimmt. $\bar{V (t)} = lim_{Δ t \to 0} \frac{\bar{P (t + Δ t)} - \bar{P (t)}}{Δ t}$
$\bar{e t (t)} = \frac{\bar{V (t)}}{| \bar{V (t)} |}$
Dann, wie in Gleichung 3 gezeigt, wird der Beschleunigungsvektor A(t) bei Punkt P(t) berechnet. Dann, durch Berechnen des Skalarprodukts des Beschleunigungsvektors A(t) und des Vektors et(t) der parallel zu der Tangentiallinie verläuft, die aus Gleichung 2 berechnet ist, und der den Betrag 1 aufweist, wird der tangentiale Beschleunigungsvektor At(t) bei Punkt P(t) bestimmt, wie in Gleichung 4 gezeigt.
Wie für den Normalbeschleunigungsvektor bei Punkt P(t), durch Subtrahieren des tangentialen Beschleunigungsvektors At(t) von dem Beschleunigungsvektor, wird ein Normalbeschleunigungsvektor An(t) berechnet, wie in Gleichung 5 gezeigt.
Des Weiteren, durch Ableiten des Beschleunigungsvektors beim Punkt P(t), wie in Gleichung 6 gezeigt, wird ein Sprungvektor J(t) berechnet. Der Tangentialsprung Jt(t) und der Normalsprung Jn(t) werden auf die gleiche Art und Weise durch Ableitung berechnet. $\bar{A (t)} = lim_{Δ t \to 0} \frac{\bar{V (t + Δ t)} - \bar{V (t)}}{Δ t}$
$\bar{A t (t) =} (\bar{A (t)} \cdot \bar{e t (t)}) \bar{e t (t)}$
$\bar{A n (t)} = \bar{A (t)} - \bar{A t (t)}$
$\bar{J (t)} = lim_{Δ t \to 0} = \frac{\bar{A (t + Δ t)} - \bar{A (t)}}{Δ t}$
Folglich führt die Anzeigeformatauswahleinheit 24 gemäß der Erfindung zumindest eines aus aus Farbanzeige, Vektoranzeige und Verbindungsanzeige hinsichtlich der Beschleunigung und/oder des Sprungs. 6 bis 8 sind Ansichten zur Beschreibung der Farbanzeige, der Vektoranzeige und der Verbindungsanzeige jeweils in der Anzeigeformatauswahleinheit 24. In den nachstehenden Zeichnungen, zur Erleichtung der Beschreibung, wird die Normalbeschleunigung hinsichtlich Soll-Werkzeugkoordinatenwerten Pcn als ein Beispiel beschrieben werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass in dem Fall von Ist-Koordinatenwerten Pfn, der Fall des Anzeigens der Tangentialbeschleunigung und der Fall des Anzeigens des Sprungs im Wesentlichen die gleichen sind.
Zuerst wird unter Bezugnahme auf 6 die Farbanzeige beschrieben werden. In 6 sind Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn und eine durchgezogene Linie X1 gezeigt, die die ersteren durch eine gerade Linie oder eine gekrümmte Linie verbindet. Diese durchgezogene Linie X1 gibt einen Soll-Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 an. Wie in dem unteren Abschnitt von 6 gezeigt, umfasst die durchgezogene Linie X1 Bereiche A1 und A3, in denen die Normalbeschleunigung aufwärts oberhalb der durchgezogenen Linie X1 zeigt, und einen Bereich A2, in dem die Normalbeschleunigung nach unten hin unterhalb der durchgezogenen Linie X1 zeigt.
In der Farbanzeige sind die Bereiche A1 und A3, in denen die Normalbeschleunigung nach oben hin oberhalb der durchgezogenen Linie X1 zeigt, durch die erste Farbe (z.B. blau) eingefärbt, und ist der Bereich A2, in dem die Normalbeschleunigung nach unten hin unterhalb der durchgezogenen Linie X1 zeigt, durch eine zweite Farbe (z.B. rot) eingefärbt.
In diesem Zusammenhang ist bevorzugt, die Schattierung der ersten und zweiten Farbe abhängig von dem Betrag der Normalbeschleunigung zu ändern. In dem in 6 gezeigten Fall wird eine dünne Farbe nahe dem Wendepunkt der durchgezogenen Linie X1 angezeigt und wird eine dicke Farbe nahe den Extrema der durchgezogenen Linie X1 angezeigt. Dann wird eine Schattierung derart vermittelt, dass sich die Farbe graduierlich zwischen dem Wendepunkt und den Extrema ändert. In der Farbanzeige ist der Bediener in der Lage, die Bedingung der Beschleunigung leicht zu erkennen, lediglich durch teilweises Ändern der Farbe oder durch Ändern der Schattierung. Es sei darauf hingewiesen, dass in der Farbanzeige zusätzlich zu einem Verwenden der ersten und der zweiten Farbe, es ebenso möglich ist, eine größere Anzahl von Farben zu verwenden, und Farben zwischen dem Wendepunkt und den Extrema anzuwenden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7 die Vektoranzeige in der Anzeigeformatauswahleinheit 24 beschrieben werden. In der Mitte von 7 sind Normalbeschleunigungen in der Vektoranzeige gezeigt, die sich von jedem der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn in der durchgezogenen Linie X1 erstrecken. Die Ausrichtung dieser Normalbeschleunigungsvektoren Y1 zeigt die Richtung der Normalbeschleunigungen, und deren Norm zeigt den Betrag der Normalbeschleunigungen.
Des Weiteren, in dem Fall der Vektoranzeige, wie in dem unteren Abschnitt gemäß 7 gezeigt, kann einer oder eine Vielzahl von Normalbeschleunigungsvektoren Y2 zwischen zwei benachbarten Vektoren Y1 angezeigt werden. Derartige Vektoren Y2 erstrecken sich von der durchgezogenen Linie X1 zwischen zwei benachbarten Soll-Werkzeugkoordinatenwerten Pcn. Dem Fachmann leuchtet ein, dass die Vektoren Y2 leicht aus den Vektoren Y1 und der durchgezogenen Linie X1 berechnet werden können. In der Vektoranzeige, durch Interpolieren und Anzeigen von Normalbeschleunigungsvektoren oder Normalsprungvektoren zwischen benachbarten Daten des Wegs des Spitzenpunkts des Werkzeugs, ist der Bediener in der Lage, die Normalbeschleunigungsvektoren oder Normalsprungvektoren leicht visuell zu erkennen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 8 eine Verbindungsanzeige in der Anzeigeformatauswahleinheit 24 beschrieben werden. In der Mitte gemäß 8 sind lediglich die Endpunkte von Beschleunigungsvektoren angezeigt, die sich von jedem der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte Pcn erstrecken, und ist eine durchgezogene Linie X2 gezeigt, um sie durch eine gerade Linie oder eine gekrümmte Linie zu verbinden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kreuzt die durchgezogene Linie X1 die durchgezogene Linie X2 bei deren Wendepunkten.
Des Weiteren, wie in dem unteren Abschnitt gemäß 8 gezeigt, durch Weiterkombinieren der Farbanzeige wird die erste Farbe (z.B. blau) in der Schattierung in den Bereichen A1 und A3 angezeigt, und wird eine zweite Farbe (z.B. rot) in der Schattierung in dem Bereich A2 angezeigt. Zudem ist es in gleicher Weise möglich, verschiedene Farben, anders als die Farbe der durchgezogenen Linie XI, bei den Beschleunigungsvektoren, den Sprungvektoren und den Verbindungen anzuwenden, oder ihre Schattierung zu ändern. Es sei verständlich, dass durch Auswählen von zwei oder mehr Anzeigeformaten auf diese Art und Weise es möglich ist, eine Vielfalt von Anzeigeformaten vorzusehen, so dass dem Bediener eine leichtere Erkennung ermöglicht wird.
9 zeigt eine Ansicht zur Beschreibung anderer Funktionen der Anzeigeformatauswahleinheit 24. In dem Fall, in dem die Änderung in der durchgezogenen Linie X2 und dergleichen vergleichsweise gering ist, können Fälle auftreten, in denen der Bediener nicht in der Lage ist, eine Änderung auf der Anzeigeeinheit 25 zu ermitteln. In diesem Fall ist es bevorzugt, die durchgezogene Linie X2 vertikal durch die Vergrößerungs-/Verkleinerungsfunktion zu vergrößern. In 9 ist eine gestrichelte Linie X21 gezeigt, die sich durch Vergrößern der durchgezogenen Linie X2 mit dem Faktor 1,5 vertikal ergibt. Mittels dessen wird dem Bediener bei dem Erkennen der Änderung geholfen.
Alternativ, in dem Fall, in dem die Änderung mit der durchgezogenen Linie X2 und so fort vergleichsweise deutlich ist, liegt eine Möglichkeit vor, dass die Gesamtheit der durchgezogenen Linie X2 nicht in der Anzeigeeinheit 25 angezeigt werden kann. In diesem Fall ist es bevorzugt, die durchgezogene Linie X2 vertikal durch die Vergrößerungs-/Verkleinerungsfunktion zu verkleinern. In 9 ist eine gestrichelte Linie X22 gezeigt, die sich durch Verkleinern der durchgezogenen Linie X2 um den Faktor 0,5 ergibt. In diesem Fall ist es möglich, die Gesamtheit der gestrichelten Linie X22 in der Anzeigeeinheit 25 anzuzeigen.
Somit wird mit der Erfindung der Weg der Spitze des Werkzeugs 5 hinsichtlich sowohl der Soll-Werte als auch der erfassten Werte angezeigt, und bei jedem der Koordinatenwerte werden die Beschleunigungen (Normalbeschleunigung und Tangentialbeschleunigung) oder Sprünge auf der Anzeigeeinheit 25 in verschiedenen Anzeigeformaten angezeigt. Folglich ist der Bediener der Werkzeugmaschine 1 in der Lage, die Ursache des Formfehlers bei der maschinell verarbeiteten Oberfläche des Werkstücks oder die Ursache der Differenz zwischen dem Weg der Soll-Werte und dem Weg der erfassten Werte in Assoziierung mit den Beschleunigungen zu analysieren.
Da des Weiteren der Formfehler bei der maschinell verarbeiteten Oberfläche und Normalbeschleunigung miteinander assoziiert und analysiert werden können, ist der Bediener in der Lage, die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs 5 auf der gekrümmten maschinell verarbeiteten Oberfläche des Werkstücks zu optimieren. Als ein Ergebnis dessen ist es möglich, die maschinell verarbeitete Oberfläche des Werkstücks glatt zu gestalten.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der ersten Ausgestaltung werden Beschleunigungen oder Sprünge zusammen in Assoziierung mit einem Soll-Weg und dem Ist-Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs angezeigt. Folglich ist der Bediener der Werkzeugmaschine in der Lage, die Ursache des Formfehlers auf der maschinell verarbeiteten Oberfläche eines Werkstücks oder die Ursache der Differenz zwischen dem Soll-Weg und dem Ist-Weg in Assoziierung mit den Beschleunigungen zu analysieren. Als ein Ergebnis dessen ist der Bediener in der Lage, die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs auf der maschinell verarbeiteten Oberfläche des Werkstücks zu optimieren und die Defekte anhand des äußeren Erscheinungsbilds des Werkstücks zu verringern.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung ist es möglich, Beschleunigungen in einer kurzen Zeit unter Verwendung von drei Dateneinheiten zu berechnen.
Gemäß der dritten Ausgestaltung ist es möglich, Sprünge in einer kurzen Zeit unter Verwendung von vier Dateneinheiten zu berechnen.
Gemäß der vierten Ausgestaltung ist der Bediener in der Lage, die Bedingung von Beschleunigungen leicht lediglich durch teilweises Ändern der Farbe oder durch Ändern der Schattierung zu erkennen.
Gemäß der fünften Ausgestaltung, durch Interpolieren und Anzeigen eines Normalbeschleunigungsvektors und eines Normalsprungs zwischen benachbarten Dateneinheiten auf dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs ist der Bediener in der Lage, den Normalbeschleunigungsvektor oder den Normalsprungvektor leichter zu erkennen.
Gemäß der sechsten Ausgestaltung wird die Ebene, die durch den Weg, die Vektoren und die Verbindung umschlossen ist, in der Farbanzeige angezeigt, so dass der Bediener in der Lage ist, die Situation sehr leicht zu erfassen.
Gemäß der siebten Ausgestaltung, in dem Fall, in dem der Bediener nicht in der Lage ist, die Änderung auf der Anzeigeeinheit 25 zu erkennen, wird dem Bediener bei dem Erkennen geholfen durch eine Vergrößerungsfunktion, und in dem Fall, in dem die Gesamtheit der Vektoren und Verbindungen und so fort nicht in der Anzeigeeinheit 25 angezeigt werden kann, kann die Gesamtheit der Vektoren und der Verbindungen und so fort in der Anzeigeeinheit 25 mittels einer Verkleinerungsfunktion angezeigt werden.

Claims

Werkzeugweganzeigevorrichtung (20) einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugweganzeigevorrichtung eingerichtet ist, um einen Weg eines Spitzenpunkts eines Werkzeugs (5) der Werkzeugmaschine (1) anzuzeigen und eine Position und eine Stellung von zumindest einem des Werkzeugs (5) und eines Werkstücks mittels einer Vielzahl von Antriebsachsen unter Verwendung einer numerischen Steuervorrichtung (16) zu steuern, wobei die Werkzeugweganzeigevorrichtung umfasst: eine Befehlserzeugungseinheit (17), die eingerichtet ist, um Positionsbefehle für die Vielzahl von Antriebsachsen pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugen; Positionserfassungseinrichtungen (11 bis 15), die an jede der Vielzahl von Antriebsachsen angefügt sind und die eingerichtet sind, um eine Position von jeder der Vielzahl von Antriebsachsen pro vorbestimmten Steuerzyklus zu erfassen; eine Positionsdatenerlangungseinheit (21), die eingerichtet ist, um die Positionsbefehle zu erlangen, die durch die Befehlserzeugungseinheit (17) pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt sind, als zeitserielle Sollwertdaten, und um erfasste Positionswerte, die durch die Positionserfassungseinrichtungen (11 bis 15) pro vorbestimmtem Steuerzyklus erfasst sind, als zeitserielle Erfassungswertdaten zu erlangen; eine Werkzeugkoordinatenwertberechnungseinheit (22), die eingerichtet ist, um einen Soll-Werkzeugkoordinatenwert eines Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) in Assoziierung mit den zeitseriellen Sollwertdaten auf der Grundlage der zeitseriellen Sollwertdaten und einer Struktur der Werkzeugmaschine (1) zu berechnen, und um ebenso einen Ist-Werkzeugkoordinatenwert des Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) in Assoziierung mit den zeitseriellen Erfassungswertdaten auf der Grundlage der zeitseriellen Erfassungswertdaten und der Struktur der Werkzeugmaschine (1) zu berechnen; eine Beschleunigungsberechnungseinheit (23), die eingerichtet ist, um eine Beschleunigung oder einen Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte zu berechnen, und um ebenso die Beschleunigung oder den Sprung des Spitzenpunkts des Werkzeugs unter Verwendung von zumindest drei Dateneinheiten der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte zu berechnen; und eine Anzeigeformatauswahleinheit (24), die eingerichtet ist, um Anzeigeformate der Beschleunigungen oder der Sprünge der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte auszuwählen, die den Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs (5) bilden, wobei die Anzeigeformatauswahleinheit (24) eingerichtet ist, um zumindest eines durchzuführen aus: einer Vektoranzeige zum Anzeigen der Beschleunigungen oder der Sprünge als Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren auf dem Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs; und einer Verbindungsanzeige zum Anzeigen einer Verbindung, die zwischen Endpunkten von benachbarten Beschleunigungsvektoren oder Sprungvektoren verbindet, und die Werkzeugweganzeigevorrichtung weiterhin eine Anzeigeeinheit (25) umfasst, die eingerichtet ist, um die Beschleunigungen oder die Sprünge mit dem Weg der Spitze des Werkzeugs gemäß den Anzeigeformaten anzuzeigen, die durch die Anzeigeformatauswahleinheit (24) ausgewählt sind.
Werkzeugweganzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Beschleunigungsberechnungseinheit (23) weiterhin eingerichtet ist, um Tangential- oder Normalbeschleunigungen unter Verwendung zumindest dreier aufeinanderfolgender Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte zu berechnen.
Werkzeugweganzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Beschleunigungsberechnungseinheit (23) weiterhin eingerichtet ist, um Tangential- oder Normalsprünge unter Verwendung von zumindest vier aufeinanderfolgenden Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte und der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte zu berechnen.
Werkzeugweganzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anzeigeformatauswahleinheit (24) weiterhin eingerichtet ist, um auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen: zumindest eines aus der Beschleunigungsvektoren, der Sprungvektoren, der Verbindung der Beschleunigungsvektoren und der Verbindung der Sprungvektoren gemäß der Ausrichtung und dem Betrag der Beschleunigungen oder der Sprünge.
Werkzeugweganzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anzeigeformatauswahleinheit (24) weiterhin eingerichtet ist, um auf der Anzeigeeinheit Normalbeschleunigungsvektoren oder Normalsprungvektoren anzuzeigen, in denen eine Vielzahl von vorbestimmten Punkten in einer gerade Linie oder einer gekrümmten Linie, die zwischen gegenseitig benachbarten Dateneinheiten der Soll-Werkzeugkoordinatenwerte oder der Ist-Werkzeugkoordinatenwerte verbindet, Startpunkte sind, und in denen ein Schnitt einer geraden Linie, die lotrecht zu einer Tangentiallinie in jedem der Vielzahl von vorbestimmten Punkten verläuft und die einen vorbestimmten Punkt durchläuft, und einer Verbindung der Normalbeschleunigungsvektoren oder einer Verbindung der Normalsprungvektoren, ein Endpunkt ist.
Werkzeugweganzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anzeigeformatauswahleinheit (24) weiterhin eingerichtet ist, um auf der Anzeigeeinheit (25) eine Ebene anzuzeigen, die durch die Verbindung der Beschleunigungsvektoren oder der Sprungvektoren und den Weg des Spitzenpunkts des Werkzeugs umschlossen ist.
Werkzeugweganzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anzeigeformatauswahleinheit (24) weiterhin eingerichtet ist, um zumindest einen aus den Beschleunigungsvektoren, den Sprungvektoren, der Verbindung der Beschleunigungsvektoren und der Verbindung der Sprungvektoren in einer Richtung der Beschleunigungsvektoren oder der Sprungvektoren um einen beliebigen Vergrößerungsfaktor zu vergrößern oder zu verkleinern.