DE102015013162B4

DE102015013162B4 - Anzuzeigende Punktsequenzdaten in Zeitreihendaten bezüglich Antriebsachsen umwandelnde Zeitreihendatenanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102015013162B4
Application number: DE102015013162.1A
Authority: DE
Inventors: Hajime Ogawa; Junichi Tezuka
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2035-10-10
Also published as: CN105527924B; US9753450B2; JP5911941B1; DE102015013162A1; US20160109873A1; CN105527924A; JP2016081298A

Abstract

Zeitreihendatenanzeigevorrichtung, umfassend:eine Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit (11), die Positionsrückführungsdaten erfasst, die Positionsrückführungsdaten von durch Servomotoren (33 und 34) angetriebenen Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) sind und durch erste Messinstrumente (33a, 34a, 36 und 37) mit einem zuvor bestimmten Abtastintervall (Δt1) erhalten werden;eine Befehlsdatenerfassungseinheit (12), die von einer numerischen Steuervorrichtung (2) kommende, an ein Maschinenende, das sich durch die Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) angetrieben bewegt, gerichtete Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) erfasst;eine Positionsdatenerfassungseinheit (13), die aktuelle Positionsdaten (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) des Maschinenendes erfasst, die von einem zweiten Messinstrument (4) mit einem zuvor bestimmten Abtastintervall (Δt2) erhalten werden;eine Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit (14), die auf der Grundlage der von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit (11) erfassten Positionsrückführungsdaten Positionsdaten in Zeitreihe eines Bewegungspunkts (P0) auf den Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) berechnet;eine Befehlstrajektorienerzeugungseinheit (15), die auf der Grundlage der an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) in Zeitreihe, die von der Befehlsdatenerfassungseinheit (12) erfasst wurden, eine Befehlsbewegungstrajektorie (PA1) des Maschinenendes erzeugt;eine Aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit (16), die auf der Grundlage der aktuellen Positionsdaten (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) in Zeitreihe des Maschinenendes, die von der Positionsdatenerfassungseinheit (13) erfasst wurden, eine aktuelle Bewegungstrajektorie (PA2) des Maschinenendes erzeugt;eine Maschinenendepositionsberechnungseinheit (17), die Positionsdaten (PmaXk(k·Δt1), PmaYk(k·Δt1)) des Maschinenendes berechnet, die Kreuzungspunkte sind zwischen geraden Linien (L1, L2 und L3), die lotrecht zur von der Befehlstrajektorienerzeugungseinheit (15) erzeugten Befehlsbewegungstrajektorie (PA1) sind und durch den Bewegungspunkt (P0), der von den durch die Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit (14) berechneten Positionsdaten ausgedrückt wird, verlaufen, und der aktuellen Bewegungstrajektorie (PA2), die von der Aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit (16) erzeugt wird;eine Positionsdatenumwandlungseinheit (18), die die von der Maschinenendepositionsberechnungseinheit (17) berechneten Positionsdaten (PmaXk(k•Δt1), PmaYk(k•Δt1)) des Maschinenendes in Positionsdaten (Pf1, Pf2, Pf3) bezüglich der Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) umwandelt; undeine Anzeigeeinheit (19), die die von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit (11) erfassten Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe und die von der Positionsdatenumwandlungseinheit (18) umgewandelten Positionsdaten (Pfl, Pf2, Pf3) in Zeitreihe in ein und derselben Anzeigeart anzeigt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zeitreihendatenanzeigevorrichtung, die Punktsequenzdaten in Zeitreihendaten bezüglich Antriebsachsen umwandelt und die Zeitreihendaten anzeigt.
Beschreibung des allgemeinen Stands der Technik
Für gewöhnlich ist eine Vorrichtung bekannt, die Zeitreihen-Kurvenformen aus Servoinformationen anzeigt, die von einer numerischen Steuervorrichtung in einem identischen Anzeigerahmen übereinanderliegend erfasst werden (s. zum Beispiel die JP 2003 - 75 472 A ). In der Vorrichtung, die in der JP 2003 - 75 472 A offenbart wird, werden eine Kurvenform momentaner Servoinformationen, die von einer numerischen Steuervorrichtung erfasst werden, und eine Kurvenform vergangener Servoinformationen, die von der numerischen Steuervorrichtung erfasst werden, übereinanderliegend angezeigt, sodass Zeitachsen davon einander überschneiden, und in einem identischen Anzeigerahmen angezeigt.
In einem von einer numerischen Steuervorrichtung gesteuerten Maschinenwerkzeug werden beispielsweise die Position des Maschinenendes (oberer Abschnitt eines Werkzeugs o. Ä.) und die Position von Antriebsachsen, die das Maschinenende antreiben (Positionsrückführungsdaten), von getrennten Messinstrumenten gemessen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zeitreihendatenanzeigevorrichtung zu entwickeln, mittels derer die von getrennten Meßinstrumenten erfassten Positionsdaten derart dargestellt werden, dass angemessene Servoverstellungen vorgenommen werden können und so eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Verarbeitung eines Werkstücks erzielt werden kann.
Das Dokument US 2011 / 0 015 877 A1 , welches als nächstliegender Stand der Technik ermittelt wurde, offenbart eine Zeitreihendatenanzeigevorrichtung welche unter anderem eine Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit, eine Befehlsdatenerfassungseinheit und eine Anzeigeeinheit umfasst. Die Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit erfasst hierbei mit Messinstrumenten in einem zuvor bestimmten Abtastintervall Positionsrückführungsdaten von Servomotoren und die Befehlsdatenerfassungseinheit erfasst von einer numerischen Steuerung kommende Positionsbefehlsdaten. Die Anzeigeeinheit ist dazu eingerichtet, die von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit erfassten Positionsrückführungsdaten anzuzeigen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Zeitreihendatenanzeigevorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
Figurenliste
Die zuvor beschriebene Aufgabe, Merkmale und Auswirkungen der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform hervor, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:

1 ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Zeitreihendatenanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Hauptabschnitts eines Maschinenwerkzeugs darstellt, auf den die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
3 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen aktuellen Positionsdaten und Positionsrückführungsdaten darstellt;
4 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitung darstellt, die von der Zeitreihendatenanzeigevorrichtung in 1 durchgeführt wird;
5 ein Diagramm, das einen Betrieb durch die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung in 1 beschreibt;
6 ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Anzeigebildschirm darstellt, der durch die Verarbeitung einer Anzeigeeinheit in 1 angezeigt wird; und
7 ein Diagramm, das eine Variante des Anzeigebildschirms in 6 darstellt.

Ausführliche Beschreibung
Es folgt eine Beschreibung einer Zeitreihendatenanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der 1 bis 7. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum Beispiel auf ein Maschinenwerkzeug 3 angewandt, das von einer numerischen Steuervorrichtung 2 gesteuert wird. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration der Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Hauptabschnitts des Maschinenwerkzeugs 3 darstellt.
Wie in 2 dargestellt wird, umfasst das Maschinenwerkzeug 3 eine Kugelspindel 31, die sich in X-Achsen-Richtung erstreckt, eine Kugelspindel 32, die sich in Y-Achsen-Richtung erstreckt, einen Servomotor 33 für die X-Achse, der die Kugelspindel 31 dreht, einen Servomotor 34 für die Y-Achse, der die Kugelspindel 32 dreht und einen Tisch 35, auf dem ein nicht dargestelltes Werkstück montiert ist. Jede der Kugelspindeln 31 und 32 ist auf eine nicht dargestellte Mutter geschraubt, die an einem unteren Teil des Tisches 35 befestigt ist. Mit dieser Konfiguration bewegen sich die Muttern bei angetriebenen Servomotoren 33 und 34 entlang den Kugelspindeln 31 und 32. Der Tisch 35 bewegt sich in die X-Y-Richtung gemäß der Drehmengen der Servomotoren 33 und 34. Auch wenn dies nicht dargestellt wird, ist ein Werkzeug dem Tisch 35 zugewandt über dem Tisch 35 angeordnet. Während sich das Werkzeug relativ zum Tisch bewegt, wird das Werkstück bearbeitet.
Die Servomotoren 33 und 34 weisen eingebaute Drehmengedetektoren 33a beziehungsweise 34a (zum Beispiel Drehgeber) auf. Die Drehmengedetektoren 33a und 34a fungieren als erste Messinstrumente. Es ist möglich, durch die Drehmengedetektoren 33a und 34a mit einem zuvor bestimmten Abtastintervall Δt1 die Drehmengen der Kugelspindeln 31 und 32 (Antriebsachsen), d. h. die Positionen der Muttern, zu ermitteln. Anstelle der Drehmengedetektoren 33a und 34a können den Kugelspindeln 31 und 32 zugewandt Skalen 36 und 37 (lineare Skalen) angeordnet sein. In diesem Fall fungieren die Skalen 36 und 37 als die ersten Messinstrumente. Die Skalen 36 und 37 sind dazu fähig, die Positionen der Muttern auf den Antriebsachsen zu ermitteln. Wie in 1 dargestellt wird, ist die numerische Steuervorrichtung 2 mit den Servomotoren 33 und 34 verbunden und die von den Drehmengedetektoren 33a und 34a ermittelten Positionsdaten werden in die numerische Steuervorrichtung 2 als Positionsrückführungsdaten eingegeben.
Die numerische Steuervorrichtung 2 gibt an die Servomotoren 33 und 34 Steuersignale aus. Im Genaueren gibt die numerische Steuervorrichtung 2 einen Bewegungsbefehl eines Positionsbefehlspunkts P (Maschinenende) auf dem Tisch 35 an jeden der Servomotoren 33 und 34 auf der Grundlage eines vorgespeicherten Bearbeitungsprogramms aus und führt Rückführungssteuerungen der Servomotoren 33 und 34 gemäß von den Drehmengedetektoren 33a und 34a kommenden Rückführungssignalen aus. Der Positionsbefehlspunkt P ist beispielsweise der Mittelpunkt des Tisches 35, wie in 2 dargestellt wird, und Positionsbefehlsdaten in Zeitreihe bezüglich der entsprechenden Antriebsachsen, die Koordinatenwerte des Positionsbefehlspunkts P umfassen, werden im Bearbeitungsprogramm in einem zuvor bestimmten Format (G-Code oder dergleichen) gespeichert.
Die Positionsbefehlsausgaben an die entsprechenden Servomotoren 33 und 34 werden beispielsweise als Kurvenformdaten wie in 3 dargestellt ausgegeben. Mit diesem Merkmal wiederholt der Tisch 35 eine Kreisbewegung, wie von einem Pfeil A in 2 dargestellt wird, und der Positionsbefehlspunkt P bewegt sich einen Kreis entlang. Auch wenn in 2 der Mittelpunkt des Tisches 35 als der Positionsbefehlspunkt P eingestellt ist, kann die Position des Werkzeugs (zum Beispiel der obere Abschnitt des Werkzeugs) als der Positionsbefehlspunkt P eingestellt sein.
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Messinstrument 4 auf dem Maschinenwerkzeug 3 dem Tisch 35 zugewandt angeordnet. Das Messinstrument 4 fungiert als ein zweites Messinstrument. Die Position des Positionsbefehlspunkts P wird vom Messinstrument 4 gemessen. Als das Messinstrument 4 ist eine Kreuzrasterskala, ein Kugelstab o. Ä. verwendbar. Im Falle einer Verwendung eines Kugelstabs wird beispielsweise nach dem Start des Bearbeitungsprogramms eine Positionsmessung gestartet, wenn der Kugelstab hineingedrückt wird, und danach wird die Positionsmessung mit einem zuvor bestimmten Abtastintervall Δt2 wiederholt. Mit diesem Merkmal werden die Koordinatendaten (aktuelle Positionsdaten) des Positionsbefehlspunkts P in Zeitreihe erfasst. Die vom Messinstrument 4 gemessenen Positionsdaten sind in Komponenten bezüglich der entsprechenden Antriebsachsen (die X-Achsen-Komponente und die Y-Achsen-Komponenten o. Ä.) auflösbar.
3 zeigt ein Diagramm, das die X-Achsen-Komponente der vom Messinstrument 4 erfassten aktuellen Positionsdaten in Zeitreihe und die X-Achsen-Komponente der vom Drehmengedetektor 33a erfassten Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe darstellt. Die Kreise in 3 stehen für die aktuellen Positionsdaten und die Dreiecke stehen für die Positionsrückführungsdaten. Die aktuellen Positionsdaten und die Positionsrückführungsdaten ändern sich gemäß den Positionsbefehlsdaten sinusförmig, wie durch eine Volllinie beziehungsweise eine Strichlinie dargestellt wird.
Die Positionsrückführungsdaten und die aktuellen Positionsdaten werden durch Messinstrumente erfasst, die sich voneinander unterscheiden. Demnach unterscheiden sich, wie in 3 dargestellt, eine Startzeit t1 der Messung der Positionsrückführungsdaten beziehungsweise eine Startzeit t2 der Messung der aktuellen Positionsdaten und das Abtastintervall Δt1 der Positionsrückführungsdaten beziehungsweise das Abtastintervall Δt2 der aktuellen Positionsdaten. Deshalb ist ein Vergleich zwischen den Positionsrückführungsdaten und den aktuellen Positionsdaten schwierig, was es schwierig gestaltet, angemessene Servoverstellungen der Servomotoren 33 und 34 vorzunehmen. Dementsprechend ist in der Ausführungsform die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 auf die folgende Art und Weise so konfiguriert, dass diese Datenreihen auf eine vergleichbare Weise angezeigt werden.
Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 wird durch Umfassen einer arithmetischen Verarbeitungseinheit konfiguriert, die eine CPU (Central Processing Unit, zentrale Verarbeitungseinheit), einen ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher), einen RAM (Random Access Memory, Direktzugriffsspeicher), andere Peripherieschaltungen und dergleichen aufweist. Wie in 1 dargestellt wird, umfasst die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1, als eine funktionelle Konfiguration, eine Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11, eine Befehlsdatenerfassungseinheit 12, eine Positionsdatenerfassungseinheit 13, eine Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit 14, eine Befehlstrajektorienerzeugungseinheit 15, eine aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit 16, eine Maschinenendepositionsberechnungseinheit 17, eine Positionsdatenumwandlungseinheit 18, und eine Anzeigeeinheit 19.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitung darstellt, die von der Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 durchgeführt wird. Unter Nutzung dieses Flussdiagramms werden Konfigurationen der entsprechenden Komponenten der Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 beschrieben. In der folgenden Beschreibung, wie in 2 dargestellt, wird angenommen, dass die numerische Steuervorrichtung 2 sinusförmige Positionsbefehle mit Phasen, die sich voneinander um 90° unterscheiden, an den Servomotor 33 für die X-Achse beziehungsweise den Servomotor 34 für die Y-Achse gemäß dem Bearbeitungsprogramm ausgibt, damit sich der Positionsbefehlspunkt P in einer kreisrunden Form bewegt.
In Schritt S1 erfasst die Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11 die Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe, d. h. die Positionsrückführungsdaten bei jedem zuvor bestimmten Abtastintervall Δt1, die von den Drehmengedetektoren 33a und 34a über die numerische Steuervorrichtung 2 erhalten werden. Wenn anstelle der Drehmengedetektoren 33a und 34a die Skalen 36 und 37 für die Positionsrückführungsverwendung angeordnet sind, erfasst die Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11 die Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe, die von den Skalen 36 und 37 über die numerische Steuervorrichtung 2 erhalten werden.
In Schritt S2 erfasst die Befehlsdatenerfassungseinheit 12 die von der numerischen Steuervorrichtung 2 kommenden, an den Positionsbefehlspunkt P (Maschinenende) gerichteten Positionsbefehlsdaten in Zeitreihe (Positionsbefehlskoordinatenwerte). Die Positionsbefehlsdaten werden mit demselben Intervall Δt1 wie die Positionsrückführungsdaten erfasst. K-th-Positionsbefehlsdaten sind ein Teil von Daten bei k·Δt1 Sekunden nach dem Start der Messung, und werden mit (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) bezeichnet.
Wenn die numerische Steuervorrichtung 2 anstelle eines Positionsbefehls an das Maschinenende Positionsbefehle an die entsprechenden Antriebsachsen (die X-Achse und die Y-Achse) ausgibt, erfasst die Befehlsdatenerfassungseinheit 12 die von der numerischen Steuervorrichtung 2 kommenden, an die entsprechenden Antriebsachsen gerichteten Positionsbefehlsdaten. Die Befehlsdatenerfassungseinheit 12 erfasst die an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten auf der Grundlage der an die Antriebsachsen gerichteten Positionsbefehlsdaten und der Maschinenkonfigurationsinformationen. Die Maschinenkonfigurationsinformationen umfassen Informationen zum Ursprung eines Werkstückkoordinatensystems, eine Bewegungsmenge des Tisches 35 pro Drehung der Servomotoren 33 und 34, eine Achsenkonfiguration und dergleichen, die im Voraus in der numerischen Steuervorrichtung 2 oder in der Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 gespeichert wurden.
In Schritt S3 erfasst die Positionsdatenerfassungseinheit 13 vom Messinstrument 4 gemessene Positionsdaten in Zeitreihe (aktuelle Positionsdaten) des Positionsbefehlspunkts P, d. h. aktuelle Positionsdaten, die Punktsequenzdaten in jedem zuvor bestimmten Abtastintervall Δt2 sind. Aktuelle k-th-Positionsdaten werden mit (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) bezeichnet.
In Schritt S4 berechnet die Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit 14 die Positionsdaten in Zeitreihe eines Punkts auf den Antriebsachsen (Bewegungspunkt), die dem Maschinenende entsprechen, auf der Grundlage der in Schritt S1 erfassten Positionsrückführungsdaten und der vorgespeicherten Maschinenkonfigurationsinformationen. Der Bewegungspunkt entspricht zum Beispiel einer Position des Positionsbefehlspunkts P auf dem Tisch 35. Die Positionsdaten des Bewegungspunkts werden mit einem Intervall Δt1 berechnet, das dem Intervall für die Messung der Positionsrückführungsdaten entspricht, und werden mit (PfXk(k·Δt1), PfYk(k·Δt1)) bezeichnet. Wenn anstelle der Drehmengedetektoren 33a und 34a die Skalen 36 und 37 angeordnet sind, ist es zudem möglich, die Positionsdaten in Zeitreihe des Bewegungspunkts direkt anhand der Positionsrückführungsdaten zu berechnen, ohne die Maschinenkonfigurationsinformationen zu verwenden.
In Schritt S5 erzeugt die Befehlstrajektorienerzeugungseinheit 15 eine Bewegungstrajektorie des Positionsbefehlspunkts P (Maschinenende), d. h. eine Befehlsbewegungstrajektorie, auf der Grundlage der Positionsbefehlsdaten in Zeitreihe, die im Schritt S2 erfasst wurden. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Befehlsbewegungstrajektorie PA1 in der X-Y-Ebene darstellt. In der Ausführungsform wird, da der Positionsbefehl von der numerischen Steuervorrichtung 2 so ausgegeben wird, dass der Tisch 35 eine Kreisbewegung macht, die Befehlsbewegungstrajektorie PA1 ein Kreis, dessen Mittelpunkt am Ursprung P0 liegt. In 5 werden die erste Position, die zweite Position und die dritte Position des Positionsbefehlspunkts P mit Pc1, Pc2 beziehungsweise Pc3 bezeichnet.
In Schritt S6 erzeugt die aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit 16 eine Bewegungstrajektorie des Maschinenendes, d. h. eine aktuelle Bewegungstrajektorie PA2, auf der Grundlage der aktuellen Positionsdaten in Zeitreihe des Maschinenendes, die in Schritt S3 erfasst wurden. Pml, Pm2, Pm3 und Pm4 in 5 bezeichnen die ersten, die zweiten, die dritten beziehungsweise die vierten aktuellen Positionsdaten. Die Koordinaten (PmX, PmY) der aktuellen Bewegungstrajektorie PA2 werden durch das Interpolieren von Werten zwischen benachbarten aktuellen Positionsdaten, d. h. zwischen aktuellen (k-1)-th-Positionsdaten (PmX_k-1, PmY_k-1) und aktuellen k-th-Positionsdaten (PmX_k, PmY_k) mit einer linearen Annäherungslinie berechnet, die zum Beispiel durch die folgende Gleichung (I) ausgedrückt wird: $PmY = \frac{{PmY}_{k - 1} - {PmY}_{k}}{{PmX}_{k - 1} - {PmX}_{k}} (PmX - {PmX}_{k}) + {PmY}_{k}$
In Schritt S7 berechnet die Maschinenendepositionsberechnungseinheit 17 gerade Linien, die lotrecht zur Befehlsbewegungstrajektorie PA1 sind, die in Schritt S5 berechnet wird, und durch den Bewegungspunkt, der von den in Schritt S4 berechneten Positionsdaten ausgedrückt wird, verlaufen. Pf1, Pf2 und Pf3 in 5 bezeichnen die erste, die zweite beziehungsweise die dritte Position des Bewegungspunkts, die durch die in Schritt S4 berechneten Positionsdaten ausgedrückt werden. In Schritt S7 berechnet die Maschinenendepositionsberechnungseinheit 17 zuerst gerade Linien L1, L2 und L3, die durch die entsprechenden Positionen des Bewegungspunkts Pf1, Pf2 und Pf3 verlaufen und lotrecht zur Befehlsbewegungstrajektorie sind.
Als nächstes berechnet die Maschinenendepositionsberechnungseinheit 17 Koordinaten von Kreuzungspunkten Pmal, Pma2 und Pma3 zwischen den geraden Linien L1, L2 und L3 und der aktuellen Bewegungstrajektorie PA2, die in Schritt S6 erzeugt wurde, d. h. die Positionsdaten des Maschinenendes. Die berechneten Positionsdaten sind Positionsdaten zu denselben Zeiten wie die Positionen des Bewegungspunkts Pf1, Pf2 und Pf3, die von den Positionsrückführungsdaten erfasst wurden, und entsprechen den Positionsdaten des Bewegungspunkts. Demnach sind die ersten Positionsdaten ein Teil von Daten zur Messstartzeit t1 der Messung durch die Drehmengedetektoren 33a und 34a (siehe 3). Die k-th-Positionsdaten des Maschinenendes werden mit (PmaXk(k·Δt1), PmaYk(k·Δt1)) durch die Verwendung eines Abtastintervalls Δt1 bezeichnet, welches dem Abtastintervall für die Positionsrückführung entspricht.
In Schritt S8 wandelt die Positionsdatenumwandlungseinheit 18 die in Schritt S7 berechneten Positionsdaten (PmaXk(k·Δt1), PmaYk(k·Δt1)) des Maschinenendes in Positionsdaten bezüglich der entsprechenden Antriebsachsen (die X-Achse und die Y-Achse) durch Verwenden der Maschinenkonfigurationsinformationen um. In der Ausführungsform sind, da die Maschinenkonfiguration eine Konfiguration ist, die zwei orthogonale Achsen der X-Achse und der Y-Achse aufweist, und sich das Maschinenende (Positionsbefehlspunkt P) einem Kreis entlang bewegt, die Positionsdaten bezüglich der X-Achse PmaXk(k·Δt1) und die Positionsdaten bezüglich der Y-Achse PmaYk(k·Δt1).
In Schritt S9 zeigt die Anzeigeeinheit 19 die in Schritt S1 erfassten Positionsrückführungsdaten in den entsprechenden Antriebsachsen und die bei der Umwandlung in Schritt S8 berechneten Positionsdaten in Zeitreihe bezüglich der entsprechenden Antriebsachsen in ein und derselben Anzeigeart auf einem Monitor an. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Anzeigebildschirm darstellt, der auf dem Monitor angezeigt wird. In dieser Figur werden beispielsweise die Positionsrückführungsdaten der X-Achse durch Dreiecke und die Positionsdaten bezüglich der X-Achse, die in Schritt S8 berechnet werden, durch Kreise angezeigt. Wie in 6 abgebildet, sind die Startzeit der Messung und das Abtastintervall der berechneten Positionsdaten t1 beziehungsweise Δt1, und demnach werden die Positionsrückführungsdaten und die Positionsdaten als Daten zur selben Zeit auf einer identischen Kurve in Zeitreihe und übereinanderliegend angezeigt.
Mit diesem Merkmal ist es möglich, eine Wirkung der Einstellung der Parameter einzuschätzen, wie beispielsweise eine Zeitkonstante, eine Verstärkung o. Ä. eines Servomotors auf dem Maschinenende bezüglich einer jeden Antriebsachse, wodurch es möglich ist, angemessene Servoverstellungen des Motors vorzunehmen. Mit anderen Worten ist es möglich einzuschätzen, ob zwischen den Positionsrückführungsdaten und den Positionsdaten durch Parametereinstellungen oder Übertragungsmerkmale mechanischer Teile, wie beispielsweise einem Motor, eine Kugelspindel, eine Mutter usw., eine Lücke verursacht wird. Wenn zum Beispiel die Lücke zwischen den Positionsrückführungsdaten und den Positionsdaten nicht beseitigt wird, auch wenn die Parameter geändert werden, kann eingeschätzt werden, dass die Übertragungsmerkmale der mechanischen Teile die Lücke verursacht haben.
Wie zuvor beschrieben wurde, umfasst die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11, die die Positionsrückführungsdaten erfasst, die Positionsrückführungsdaten von durch die Servomotoren 33 und 34 angetriebenen Antriebsachsen sind und durch die Drehmengedetektoren 33a und 34a beziehungsweise die Skalen 36 und 37 mit einem Abtastintervall Δt1 erhalten werden. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Befehlsdatenerfassungseinheit 12, die die von der numerischen Steuervorrichtung 2 kommenden, an das Maschinenende (Positionsbefehlspunkt P), das sich durch die Antriebsachsen angetrieben bewegt, gerichteten Positionsbefehlsdaten erfasst. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Positionsdatenerfassungseinheit 13, die aktuelle Positionsdaten des Maschinenendes erfasst, die vom Messinstrument 4 mit einem Abtastintervall Δt2 erhalten werden. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit 14, die auf der Grundlage der von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11 erfassten Positionsrückführungsdaten die Positionsdaten in Zeitreihe des Bewegungspunkts auf den Antriebsachsen berechnet. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Befehlstrajektorienerzeugungseinheit 15, die auf der Grundlage der an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten in Zeitreihe, die von der Befehlsdatenerfassungseinheit 12 erfasst wurden, die Befehlsbewegungstrajektorie PA1 des Maschinenendes erzeugt. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit 16, die auf der Grundlage der aktuellen Positionsdaten in Zeitreihe des Maschinenendes, die von der Positionsdatenerfassungseinheit 13 erfasst wurden, die aktuelle Bewegungstrajektorie PA2 des Maschinenendes erzeugt. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Maschinenendepositionsberechnungseinheit 17, die die Positionsdaten des Maschinenendes berechnet, die Kreuzungspunkte zwischen den geraden Linien L1 bis L3, die lotrecht zur von der Befehlstrajektorienerzeugungseinheit 15 erzeugten Befehlsbewegungstrajektorie PA1 sind und durch den Bewegungspunkt, der von den durch die Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit 14 berechneten Positionsdaten ausgedrückt wird, verlaufen, und der aktuellen Bewegungstrajektorie PA2, die von der aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit 16 erzeugt wird, sind. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Positionsdatenumwandlungseinheit 18, die die von der Maschinenendepositionsberechnungseinheit 17 berechneten Positionsdaten des Maschinenendes in Positionsdaten bezüglich der Antriebsachsen umwandelt. Die Zeitreihendatenanzeigevorrichtung 1 umfasst die Anzeigeeinheit 19, die die von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11 erfassten Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe und die von der Positionsdatenumwandlungseinheit 18 umgewandelten Positionsdaten in Zeitreihe in ein und derselben Anzeigeart anzeigt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Positionsdaten des Maschinenendes bezüglich der entsprechenden Antriebsachsen und die Positionsrückführungsdaten der entsprechenden Antriebsachsen in Zeitreihe und vergleichbar anzuzeigen, wodurch es möglich ist, angemessene Servoverstellungen vorzunehmen.
Auch wenn in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit 11 erfassten Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe und die von der Positionsdatenumwandlungseinheit 18 umgewandelten Positionsdaten in Zeitreihe auf dem Monitor vergleichbar durch Verarbeitung in der Anzeigeeinheit 19 angezeigt werden, können auch die von der Befehlsdatenerfassungseinheit 12 erfassten Positionsbefehlsdaten in Zeitreihe gleichzeitig auf dem Monitor angezeigt werden.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die zuvor beschriebene Variante der Ausführungsform darstellt. In dieser Figur werden die Positionsrückführungsdaten der X-Achse durch Dreiecke und die Positionsdaten bezüglich der X-Achse, die in Schritt S8 berechnet werden, durch Kreise abgebildet. Die Positionsbefehlsdaten werden durch schwarze Punkte abgebildet. Mit diesem Merkmal ist es möglich, die Positionsdaten mit den Positionsbefehlsdaten zu den gleichen Zeiten zu vergleichen, und es ist ferner möglich, Servoverstellungen angemessen vorzunehmen, sodass die Positionsdaten mit den Positionsbefehlsdaten übereinstimmen. Infolgedessen ist es möglich, eine Verbesserung der Genauigkeit bei der Verarbeitung eines Werkstücks zu erzielen.
Beim Erfassen der von der numerischen Steuervorrichtung 2 kommenden, an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten (Schritt S2) kann die Befehlsdatenerfassungseinheit 12 die von der numerischen Steuervorrichtung 2 kommenden, an die entsprechenden Antriebsachsen gerichteten Positionsbefehlsdaten erfassen, die an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten auf der Grundlage der an die entsprechenden Antriebsachsen gerichteten Positionsbefehlsdaten und der Maschinenkonfigurationsinformationen berechnen und dabei die Positionsbefehlsdaten erfassen. Mit anderen Worten ist die Befehlsdatenerfassungseinheit 12 auch dazu fähig, die an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten zu berechnen, indem sie die an die entsprechenden Antriebsachsen gerichteten Positionsbefehlsdaten verwendet, anstatt die an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten direkt von der numerischen Steuervorrichtung 2 zu erfassen.
Auch wenn in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die aktuelle Bewegungstrajektorie durch das Interpolieren von Werten zwischen den aktuellen Positionsdaten in Zeitreihe des Maschinenendes mit geraden Linien (Gleichung (I)) durch Verarbeitung in der aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit 16 erzeugt wird, kann auch die aktuelle Bewegungstrajektorie durch das Interpolieren von Werten zwischen den Positionsdaten in Zeitreihe des Maschinenendes durch das Verwenden von Polynomen erzeugt werden. Für das Polynom ist in diesem Fall zum Beispiel die folgende Gleichung (II) verwendbar: $\begin{array}{l} Y = Y_{0} \frac{(X - X_{1}) (X - X_{2})}{(X_{0} - X_{1}) (X_{0} - X_{2})} + Y_{1} \frac{(X - X_{0}) (X - X_{2})}{(X_{1} - X_{0}) (X_{1} - X_{2})} + Y_{2} \frac{(X - X_{0}) (X - X_{1})}{(X_{2} - X_{0}) (X_{2} - X_{1})} \\ = (\frac{Y_{0}}{(X_{0} - X_{1}) (X_{0} - X_{2})} + \frac{Y_{1}}{(X_{1} - X_{0}) (X_{1} - X_{2})} + \frac{Y_{2}}{(X_{2} - X_{0}) (X_{2} - X_{1})}) \times X^{2} + \\ \begin{array}{l} \end{array} 2 \times (\frac{Y_{0}}{(X_{0} - X_{1}) (X_{0} - X_{2})} + \frac{Y_{1}}{(X_{1} - X_{0}) (X_{1} - X_{2})} + \frac{Y_{2}}{(X_{2} - X_{0}) (X_{2} - X_{1})}) \times (X_{0} + X_{1} + X_{2}) \times X+ \\ (\frac{Y_{0}}{(X_{0} - X_{1}) (X_{0} - X_{2})} + \frac{Y_{1}}{(X_{1} - X_{0}) (X_{1} - X_{2})} + \frac{Y_{2}}{(X_{2} - X_{0}) (X_{2} - X_{1})}) \times (X_{1} X_{2} + X_{0} X_{2} + X_{0} X_{1}) \end{array}$
Auch wenn in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Positionsrückführungsdaten durch die Drehmengedetektoren 33a und 34a oder die Skalen 36 und 37 erfasst werden, ist die Konfiguration des ersten Messinstruments nicht auf die Konfiguration beschränkt. Auch wenn in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die aktuellen Positionsdaten des Maschinenendes vom Messinstrument 4 erfasst werden, ist die Konfiguration des zweiten Messinstruments ebenfalls nicht auf die Konfiguration beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann zudem bei einem beliebigen, anderen als dem zuvor beschriebenen Maschinenwerkzeug auf dieselbe Art und Weise angewandt werden, wenn das Maschinenwerkzeug ein Maschinenwerkzeug ist, das einen von einer numerischen Steuervorrichtung gesteuerten Servomotor aufweist.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einfach und angemessen Servoverstellungen vorzunehmen, da die Positionsdaten des Maschinenendes bezüglich der Antriebsachsen und die Positionsrückführungsdaten der Antriebsachsen vergleichbar angezeigt werden.

Claims

Zeitreihendatenanzeigevorrichtung, umfassend: eine Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit (11), die Positionsrückführungsdaten erfasst, die Positionsrückführungsdaten von durch Servomotoren (33 und 34) angetriebenen Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) sind und durch erste Messinstrumente (33a, 34a, 36 und 37) mit einem zuvor bestimmten Abtastintervall (Δt1) erhalten werden; eine Befehlsdatenerfassungseinheit (12), die von einer numerischen Steuervorrichtung (2) kommende, an ein Maschinenende, das sich durch die Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) angetrieben bewegt, gerichtete Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) erfasst; eine Positionsdatenerfassungseinheit (13), die aktuelle Positionsdaten (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) des Maschinenendes erfasst, die von einem zweiten Messinstrument (4) mit einem zuvor bestimmten Abtastintervall (Δt2) erhalten werden; eine Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit (14), die auf der Grundlage der von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit (11) erfassten Positionsrückführungsdaten Positionsdaten in Zeitreihe eines Bewegungspunkts (P0) auf den Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) berechnet; eine Befehlstrajektorienerzeugungseinheit (15), die auf der Grundlage der an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) in Zeitreihe, die von der Befehlsdatenerfassungseinheit (12) erfasst wurden, eine Befehlsbewegungstrajektorie (PA1) des Maschinenendes erzeugt; eine Aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit (16), die auf der Grundlage der aktuellen Positionsdaten (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) in Zeitreihe des Maschinenendes, die von der Positionsdatenerfassungseinheit (13) erfasst wurden, eine aktuelle Bewegungstrajektorie (PA2) des Maschinenendes erzeugt; eine Maschinenendepositionsberechnungseinheit (17), die Positionsdaten (PmaXk(k·Δt1), PmaYk(k·Δt1)) des Maschinenendes berechnet, die Kreuzungspunkte sind zwischen geraden Linien (L1, L2 und L3), die lotrecht zur von der Befehlstrajektorienerzeugungseinheit (15) erzeugten Befehlsbewegungstrajektorie (PA1) sind und durch den Bewegungspunkt (P0), der von den durch die Antriebsachsenpositionsberechnungseinheit (14) berechneten Positionsdaten ausgedrückt wird, verlaufen, und der aktuellen Bewegungstrajektorie (PA2), die von der Aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit (16) erzeugt wird; eine Positionsdatenumwandlungseinheit (18), die die von der Maschinenendepositionsberechnungseinheit (17) berechneten Positionsdaten (PmaXk(k•Δt1), PmaYk(k•Δt1)) des Maschinenendes in Positionsdaten (Pf1, Pf2, Pf3) bezüglich der Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) umwandelt; und eine Anzeigeeinheit (19), die die von der Positionsrückführungsdatenerfassungseinheit (11) erfassten Positionsrückführungsdaten in Zeitreihe und die von der Positionsdatenumwandlungseinheit (18) umgewandelten Positionsdaten (Pfl, Pf2, Pf3) in Zeitreihe in ein und derselben Anzeigeart anzeigt.
Zeitreihendatenanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzeigeeinheit (19) zusätzlich zu den Positionsrückführungsdaten und den von der Positionsdatenumwandlungseinheit (18) umgewandelten Positionsdaten (Pfl, Pf2, Pf3) gleichzeitig die von der Befehlsdatenerfassungseinheit (12) erfassten Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) in Zeitreihe anzeigt.
Zeitreihendatenanzeigevorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Befehlsdatenerfassungseinheit (12) von der numerischen Steuervorrichtung (2) kommende, an die Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) gerichtete Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) erfasst und auf der Grundlage der an die Antriebsachsen (X-Achse, Y-Achse) gerichteten Positionsbefehlsdaten (PcXk(k·Δt1), PcYk(k·Δt1)) und der Maschinenkonfigurationsinformationen die an das Maschinenende gerichteten Positionsbefehlsdaten erfasst.
Zeitreihendatenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit (16) die aktuelle Bewegungstrajektorie (PA2) durch das Interpolieren von Werten zwischen aktuellen Positionsdaten (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) in Zeitreihe des Maschinenendes mit geraden Linien erzeugt.
Zeitreihendatenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aktuelle-Trajektorie-Erzeugungseinheit (16) die aktuelle Bewegungstrajektorie (PA2) durch das Interpolieren von Werten zwischen aktuellen Positionsdaten (PmXk(k·Δt2), PmYk(k·Δt2)) in Zeitreihe des Maschinenendes mit Polynomen erzeugt.