DE102016000658A1

DE102016000658A1 - Eine, eine Werkzeuglage berücksichtigende, zur Nachbarpunktsuche fähige numerische Steuerung

Info

Publication number: DE102016000658A1
Application number: DE102016000658.7A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Mochida; Shintarou ZENIYA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2036-01-23
Also published as: CN105843173A; JP2016143111A; DE102016000658B4; CN105843173B; US20160224007A1; US10162335B2; JP6062973B2

Abstract

Eine numerische Steuerung, eine benachbarte Punktsuchfunktion umfassend, die ein Werkzeug, welches durch eine bewegliche Achse und eine Drehachse gesteuert wird, auf einem Bearbeitungspfad mittels eines Bearbeitungsprogramms innerhalb einer Auswahl eines benachbarten Punktabstands von einer aktuellen Werkzeugposition bewegt. Bei einer Suche des benachbarten Punktes bestimmt die numerische Steuerung einen benachbarten Punkt unter Berücksichtigung einer Werkzeugmittelpunktposition sowie einer Werkzeuglage. Durch Anwendung dieser Suchmethode, selbst wenn eine Vielzahl von Blockstartpunkten in einem benachbarten Punktabstand vorhanden ist, kann ein Blockstartpunkt des ursprünglich gewünschten erneut zu startenden Blocks als benachbarter Punkt bestimmt werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuerung, insbesondere eine, eine Lage eines Werkzeugs berücksichtigende, zur Nachbarpunktsuche fähige numerische Steuerung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wird eine Nachbarpunktsuchfunktion ausgeführt, so wird ein Bearbeitungsprogramm von Beginn an temporär ausgeführt und die Entfernung zwischen zwei Punkten eines aktuellen Werkzeugmittelpunkts und eines Werkzeugmittelpunkts an jedem der Blockstartpunkte der temporär ausgeführten Blöcke berechnet. Fällt diese Entfernung in einen Bereich einer eingestellten Entfernung (Nachbarpunktabstand), und bewegt sich ein Werkzeugmittelpunkt zusätzlich von einem aktuellen Werkzeugmittelpunkt an einem Blockendpunkt dieses Blocks weg, so wird dieser Blockstartpunkt als benachbarter Punkt eingestellt. Ist ein benachbarter Punkt bestimmt, so wird das Werkzeug an diesem benachbarten Punkt positioniert um einen Neustart des Programms von diesem Blockstartpunkt zu ermöglichen.
6 (als Beispiel für ein Werkzeug wird eine Düse für die Laserbearbeitung verwendet) veranschaulicht die Bestimmung eines benachbarten Punkts mittels Verwendung einer Nachbarpunktsuchfunktion und eine Positionierung für einen Neustart des untersuchten Programms. Ein innerhalb eines Bereichs eines Nachbarpunktabstands von einem Werkzeugmittelpunkt vorhandener Blockstartpunkt ist als der benachbarte Punkt eingestellt, und es besteht die Möglichkeit, dass das Programm genau so neu gestartet wird, als wenn das Programm bis zum Blockstartpunkt ausgeführt und dann unterbrochen wird.
Als vorbekannte Technik im Zusammenhang mit der Bestimmung des am kürzesten benachbarten Punkts auf einem Bearbeitungspfad ist eine Technik bekannt, welche aus Blöcken in einem Bearbeitungsprogramm einen Block auswählt, in welchem ein Bearbeitungspfad in einem Bereich einer eingestellten Entfernung abläuft und die Entfernung zu einer aktuellen Position eines Werkzeugs die kürzeste ist (zum Beispiel Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 9-128027 ).
Eine Nachbarpunktsuchfunktion gemäß einer vorbekannten Technik bestimmt einen benachbarten Punkt einzig mit der Entfernung zwischen einem Werkzeugmittelpunkt in jedem Block, wenn ein Bearbeitungsprogramm von Beginn an und von einem aktuellen Werkzeugmittelpunkt temporär ausgeführt wird. Wenn eine Lage des Werkzeugs geändert, jedoch davon die Bewegung der Spitze in einer dreidimensionalen Bearbeitung klein wird, und eine Vielzahl von Blockstartpunkten innerhalb eines Bereiches eines Nachbarpunktabstands von der aktuellen Werkzeugposition vorhanden ist, gab es deswegen zum Beispiel in manchen Fällen ein Problem damit, dass ein Blockstartpunkt – der nicht dem ursprünglich gewünschten, neu zu startenden Block entsprach- als benachbarter Punkt eingestellt wurde.
Wie zum Beispiel in 7 (als Beispiel für ein Werkzeug wird eine Düse für die Laserbearbeitung verwendet) veranschaulicht, können manche Programme das Problem verursachen, dass ein Blockstartpunkt, welcher sich von einem Blockstartpunkt dem eine Werkzeugspitze näher gebracht wird, unterscheidet, in einem Versuch eines erneuten Startens des Programms zunächst in einen Bereich eines Nachbarpunktabstands kommt mit dem Ergebnis, dass dieser Blockstartpunkt als benachbarter Punkt bestimmt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine numerische Steuerung mit einer Nachbarpunktsuchfunktion zu bieten, welche zur Einstellung eines – sich als benachbarter Punkt in einer Bearbeitung mit einer Vielzahl von in einem Bereich eines Nachbarpunktabstands vorhandener Blockstartpunkte geeigneteren – Blockstartpunkts fähig ist.
Eine numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Nachbarpunktsuchfunktion, welche ein – von mindestens einer beweglichen Achse und mindestens einer Rotationsachse basierend auf einem Bearbeitungsprogramm gesteuertes – Werkzeug bewegt, und, wenn ein – in einer vorbestimmten Entfernung von einer aktuellen Werkzeugposition als Nachbarpunktabstand voreingestellter – Punkt vorhanden und auf einem – von einem Bearbeitungsprogramm geleiteten – Bearbeitungspfad als benachbarter Punkt definiert ist, das Werkzeug zu diesem benachbarten Punkt zum Neustart des Bearbeitungsprogramms von diesem benachbarten Punkt bewegt. Die numerische Steuerung umfasst eine aktuelle Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit, eine aktuelle Werkzeuglageerfassungseinheit, eine Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit, eine Blockausführungsstartzeitpunkt-/Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit, eine Nahbereich-Abstandsbestimmungseinheit, eine Blockausführungsstartzeitpunkt-/Werkzeuglageerfassungseinheit, eine Nahbereich-Lagebestimmungseinheit, und eine benachbarte Punktausgabeeinheit. Die aktuelle Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit erfasst eine aktuelle Werkzeugmittelpunktposition eines Werkzeugs. Die aktuelle Werkzeuglageerfassungseinheit erfasst eine aktuelle Werkzeuglage eines Werkzeugs. Die Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit liest einen Block aus dem Bearbeitungsprogramm und analysiert den gelesenen Block. Die Blockausführungsstartzeitpunkt-/Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit erfasst eine Werkzeugmittelpunktposition zum Ausführungsstartzeitpunkt eines Blocks basierend auf dem Analyseergebnis der Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit. Die Nahbereich-Abstandbestimmungseinheit bestimmt, ob eine Werkzeugmittelpunktposition zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks in einem voreingestellten Nachbarpunktabstand von einer aktuellen Werkzeugmittelpunktposition eines Werkzeugs vorhanden ist. Die Blockausführungsstartzeitpunkt-/Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit erfasst eine Werkzeuglage eines Werkzeugs zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks basierend auf dem Analyseergebnis der Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit, wenn die Nahbereich-Abstandsbestimmungseinheit ein Vorhandensein in einem Nachbarpunktabstand feststellt. Die Nahbereich-Lagebestimmungseinheit bestimmt, ob die Differenz zwischen einer Werkzeuglage eines Werkzeugs zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks und eine aktuelle Werkzeuglage eines Werkzeugs gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert. Die benachbarte Punktausgabeeinheit gibt die Werkzeugmittelpunktposition zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks als den benachbarten Punkt aus, wenn die Nahbereich-Lagebestimmungseinheit bestimmt, dass die Differenz gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert. Die numerische Steuerung liest zusätzlich Blöcke des Bearbeitungsprogramms sequentiell und analysiert die gelesenen Blöcke bis die benachbarte Punktausgabeeinheit den benachbarten Punkt ausgibt oder das Bearbeitungsprogramm beendet ist.
Die Werkzeuglage kann durch einen Winkel einer Rotationsachse definiert sein und die Nahbereich-Lagebestimmungseinheit kann bestimmen, ob die Differenz zwischen einem Winkel einer Rotationsachse zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks und einem aktuellen Winkel einer Rotationsachse gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert.
Eine der beweglichen Achse angewiesene Position zum Bewegen eines Spitzenpunkt eines Werkzeugs zur Werkzeugmittelpunktposition mit einer Werkzeuglage ist als ein Kontrollpunkt definiert.
Eine Werkzeuglage kann durch einen Werkzeugvektor, welcher ein Vektor von einem Kontrollpunkt eines Werkzeugs zu einem Werkzeugmittelpunkt sein kann, definiert werden. Eine Nahbereich-Lagebestimmungseinheit kann bestimmen, ob ein durch einen Werkzeugvektor zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks geformter Winkel und ein aktueller Werkzeugvektor gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert.
In einer Bearbeitung mit einer Vielzahl von – in einem Bereich eines Nachbarpunktabstands vorhandener – Blockstartpunkte kann gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass ein unbeabsichtigter Blockstartpunkt als ein benachbarter Punkt gesucht wird, wohingegen ein geeigneter Blockstartpunkt zu einem benachbarten Punkt eingestellt werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
1 ein Blockdiagram von Haupteinheiten einer numerischen Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
2A und 2B Diagramme zur Veranschaulichung eines Umrisses einer Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
3 ein Flussdiagramm einer Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
4A und 4B Diagramme zur Veranschaulichung eines Umrisses einer Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
5 ein Flussdiagramm einer Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
6 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Nachbarpunktsuchfunktion gemäß der vorbekannten Technik ist.
7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Problems mit der Nachbarpunktsuchfunktion gemäß der vorbekannten Technik ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Nachbarpunktsuchfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine genauere Suche und Neustart eines benachbarten Punkts, indem sie nicht nur eine konventionelle Bestimmung eines benachbarten Punkts, sondern auch eine Bestimmung mittels Verwendung einer Werkzeuglage umfasst. Insbesondere wird eine Bestimmung eines benachbarten Punkts durch Vergleichen der aktuellen Lage eines Werkzeugs und einer Lage eines Werkzeugs an jedem der Blockstartpunkte der untersuchten Blöcke ausgeführt.
In der vorliegenden Erfindung wird eine nachfolgend beschriebene Funktionsvorrichtung umgesetzt, womit eine Nachbarpunktsuchfunktion im Hinblick auf eine Lage eines Werkzeugs verwirklicht wurde.
<Vorrichtung 1>
Wird ein Blockstartpunkt, der in einen Bereich eines Nachbarpunktabstands von einem Werkzeugmittelpunkt kommt, gefunden, wird die Differenz zwischen einem Winkel einer Rotationsachse an diesem Blockstartpunkt und einem aktuellen Winkel einer Rotationsachse berechnet. Befindet sich die Winkeldifferenz zwischen den Rotationsachsen nicht in einem eingestellten Bereich, so wird als Ergebnis dieser Berechnung ein Blockstartpunkt nicht als ein benachbarter Punkt definiert und der nächste Block wird sukzessiv gesucht.
<Vorrichtung 2>
Wird ein Blockstartpunkt, der in einen Bereich eines Nachbarpunktabstands von einem Werkzeugmittelpunkt kommt, gefunden, so wird ein durch einen Vektor geformter Winkel von einem Kontrollpunkt zum Werkzeugmittelpunkt an diesem Blockstartpunkt und ein Vektor von einem Kontrollpunkt zum Werkzeugmittelpunkt zum jetzigen Zeitpunkt berechnet. Befindet sich der Winkel nicht in einem bestimmten Bereich, so wird als Ergebnis dieser Berechnung der Blockstartpunkt nicht als ein benachbarter Punkt definiert und der nächste Block wird sukzessiv gesucht.
<Erste Ausführungsform>
In einer ersten Ausführungsform wird eine numerische Steuerung mit einer Nachbarpunktsuchfunktion, welche die zuvor beschriebene Vorrichtung 1 verwendet, beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm von Haupteinheiten einer numerischen Steuerung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine CPU 11 ist ein Prozessor, der eine Gesamtsteuerung der numerischen Steuerung 1 ausführt. Die CPU 11 liest ein in einem ROM 12 gespeichertes Systemprogramm mit einem Bus 20 und führt die Gesamtsteuerung der numerischen Steuerung gemäß dem gelesenen Systemprogramm aus. In RAM 13 werden temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten, sowie verschiedene Dateneingaben durch einen Bediener über eine Anzeigevorrichtung/MDI Einheit 70 gespeichert.
Ein SRAM 14 wird durch eine hier nicht veranschaulichte Batterie gesichert, welche als ein nichtflüchtiger Speicher konfiguriert ist, dessen Speicherzustand gehalten wird, selbst wenn die Stromzufuhr für die numerische Steuerung 1 abgeschaltet wird. In der SRAM 14 werden Daten wie ein über eine Schnittstelle 15 gelesenes Bearbeitungsprogramm und ein über die Anzeigevorrichtung/MDI Einheit 70 eingegebenes Bearbeitungsprogramm gespeichert. In einem ROM 12 werden verschiedene Systemprogramme zum Ausführen einer Verarbeitung im – für die Erstellung und Überarbeitung von Bearbeitungsprogrammen – benötigten Überarbeitungsmodus und zur Verarbeitung eines Automatikbetriebs im Voraus geschrieben.
Über die Schnittstelle 15 und die Anzeigevorrichtung/MDI Einheit 70 können verschiedene Bearbeitungsprogramme wie ein Bearbeitungsprogramm zum Ausführen der vorliegenden Erfindung eingegeben und in der SRAM 14 gespeichert werden.
Die Schnittstelle 15 ermöglicht eine Verbindung zwischen der numerischen Steuerung 1 und einer externen Vorrichtung 72 wie beispielsweise einen Adapter. Seitens der externen Vorrichtung 72 werden Informationen wie beispielsweise ein Bearbeitungsprogramm und verschiedene Parameter gelesen. Ein in einer numerischen Steuerung 1 überarbeitetes Bearbeitungsprogramm kann in einem externen Speichermittel über die externe Vorrichtung 72 gespeichert werden. Eine programmierbare Maschinensteuerung (PMC) 16 steuert eine Hilfsvorrichtung einer Werkzeugmaschine (z. B. einen Stellantrieb wie beispielsweise eine Roboterhand für Werkzeugwechsel), indem ein Signal hierfür über eine I/O Einheit 17 ausgegeben wird, durch Verwendung einer mit einem Sequenzprogramm ausgestatteten numerischen Steuerung 1. Die PMC 16 erhält zusätzlich ein Signal von verschiedenen Schaltern auf einem Bedienpanel auf einem Gehäuse einer Werkzeugmaschine und leitet das erhaltene Signal nach Ausführen der notwendigen Signalverarbeitung daraufhin an die CPU 11 weiter.
Die Anzeigevorrichtung/MDI Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung mit einer Anzeige, einer Tastatur und dergleichen. Eine Schnittstelle 18 erhält eine Anweisung und Daten von der Tastatur der Anzeigevorrichtung/MDI Einheit 70 und leitet die erhaltene Anweisung und Daten an die CPU 11. Die Schnittstelle 19 ist verbunden mit einem Bedienpanel 71 mit einem manuellen Impulsgeber und dergleichen.
Die Achsensteuerungsschaltungen 30 bis 34 einer jeden Achse erhalten einen angewiesene Wegbetrag von der CPU 11 und geben eine Anweisung für die Achsen an die Servo-Verstärker 40 bis 44 aus. Die Servo-Verstärker 40 bis 44 erhalten die Anweisung, die Servomotoren 50 bis 54 für die Achsen anzutreiben. Die Servomotoren 50 bis 54 haben für jede Achse einen damit ausgestatteten Positions- und Geschwindigkeits-Detektor und geben Rückmeldung bezüglich der Position und des Geschwindigkeits-Feedbacksignals von dieser Position und der Geschwindigkeitsdetektor zu den Achsensteuerungsschaltungen 30 bis 34 zum Ausführen einer Feedback-Kontrolle einer Position und einer Geschwindigkeit. Im Blockdiagram in 1 wird die Position und das Geschwindigkeitsfeedback weggelassen.
In einer Beschreibung einer vorliegenden Ausführungsform ist eine numerische Steuerung mit einer Düse für die Laserbearbeitung als Werkzeug beispielhaft beschrieben, welche eine Werkzeugmaschine mit drei beweglichen Achsen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse und zwei Rotationsachsen einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse) als Achsen zum Antreiben der Düse, wie in 1 veranschaulicht, steuert.
Die Nachbarpunktsuchfunktion in der vorliegenden Ausführungsform findet einen Blockstartpunkt, der in einen Bereich eines Nachbarpunktabstands eines aktuellen Düsenspitzenpunkts kommt. Bewegt sich ein Blockendpunkt dieses Blocks von einem Düsenspitzenpunkt dieses Blockstartpunkts weg, so werden die Winkeldifferenzen zwischen einer ersten Rotationsachse und einer zweiten Rotationsachse an einem Blockstartpunkt (Lage der Düse am Blockstartpunkt) und einer aktuellen ersten Rotationsachse und einer aktuellen zweiten Rotationsachse (aktuelle Lage der Düse) berechnet.
Wird jede dieser Winkeldifferenzen der Rotationsachsen nicht im Voraus in einem vorbestimmten Bereich eingestellt, wird der Blockstartpunkt nicht als ein benachbarter Punkt definiert und der nächste Block wird sukzessiv gesucht.
2A und 2B sind Diagramme zur Veranschaulichung eines Umrisses einer eine Nachbarpunktsuchfunktion verwendende Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In 2A ein Programmpfad R ein Pfad an einem – von Blöcken N1 bis N5 in einer Bearbeitungsprogrammanweisung – angewiesenen Düsenspitzenpunkt ist.
Wird ein Bearbeitungsprogramm von Beginn an mit dieser Nachbarpunktsuchfunktion temporär ausgeführt (analysiert), wird bestimmt, dass der Düsenspitzenpunkt zunächst in einen Bereich des – in der numerischen Steuerung an einem N2 Blockstartpunkt voreingestellten – Nachbarpunktabstands D kommt und ein N2 Blockendpunkt sich vom Startpunkt weg bewegt. Die Winkeldifferenzen werden zwischen einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse) am N2 Blockstartpunkt (der Position des Düsenspitzenpunkts zu Beginn des N2 Blocks) und einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse) an einer aktuellen Position der Düse (der Position der Düse zu Beginn einer Suche) berechnet.
Wird die Differenz A1 zwischen einem Winkel einer ersten Rotationsachse (A Achse) zu Beginn des N2 Blocks und einem aktuellen Winkel einer ersten Rotationsachse (A Achse) und die Differenz B1 zwischen einem Winkel einer zweiten Rotationsachse (B Achse) zu Beginn des N2 Blocks und einem aktuellen Winkel einer zweiten Rotationsachse berechnet, werden als nächstes die Winkeldifferenzen mit den – in der numerischen Steuerung für jede Rotationsachse voreingestellten – Rotationsachsennachbarwinkeln (ein erster Rotationsachsennachbarwinkel θ1, ein zweiter Rotationsachsennachbarwinkel θ2) verglichen.
Wie in 2B veranschaulicht, ist jede der Winkeldifferenzen der Rotationsachsen (A1, B1) groß und A1 > θ1 und A2 > θ2 sind geltend. Der N2 Blockstartpunkt ist nicht als ein benachbarter Punkt definiert und die Nachbarpunktsuche wird fortgesetzt.
Wird die Nachbarpunktsuche fortgesetzt, kommt als nächstes ein N5 Blockstartpunkt in den Nachbarpunktabstand D und es wird bestimmt, dass ein N5 Blockendpunkt sich von einem Startpunkt weg bewegt. Die Winkeldifferenzen werden zwischen einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse) an dem N5 Blockstartpunkt (der Position des Düsenspitzenpunkts zu Beginn des N5 Blocks) und einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse) an der aktuellen Position der Düse (die Position der Düse zu Beginn einer Suche) berechnet.
Wird die Differenz A2 zwischen einem Winkel einer ersten Rotationsachse (A Achse) zum Startpunkt des N5 Blocks und einem aktuellen Winkel einer ersten Rotationsachse (A Achse) und der Differenz B2 zwischen einem Winkel einer zweiten Rotationsachse (B Achse) zum Startpunkt des N5 Blocks und einem aktuellen Winkel einer zweiten Rotationsachse (B Achse) berechnet, so werden als nächstes die Winkeldifferenzen mit einem ersten Rotationsachsennachbarwinkel θ1 und einem zweiten Rotationsachsennachbarwinkel θ2 verglichen.
Wie in 2B veranschaulicht, ist jede der Winkeldifferenzen der Rotationsachsen (A2, B2) klein und A2 ≤ θ1 und B2 ≤ θ2 sind geltend. Die Position des Düsenspitzenpunkts zu Beginn des N5 Blocks wird als Ergebnis der Nachbarpunktsuche ausgegeben und die beweglichen Achsen werden dahingehend gesteuert, den Düsenspitzenpunkt zum ausgegebenen benachbarten Punkt zu bewegen.
3 ist ein Flussdiagramm einer Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

– [Schritt SA01] Ein Winkel As einer ersten Rotationsachse (A Achse) wird zu Beginn einer Suche erfasst.
– [Schritt SA02] Ein Winkel Bs einer zweiten Rotationsachse (B Achse) wird zu Beginn einer Suche erfasst.
– [Schritt SA03] Das Bearbeitungsprogramm wird gelesen und Blöcke werden sequenziell temporär ausgeführt (analysiert). Die Koordinatenwerte der Düse zu Beginn eines jeden Blocks (Koordinatenwerte der Kontrollpunktposition und Spitzenpunktposition der Düse und Winkeln einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse)) werden temporär aktualisiert.
– [Schritt SA04] Eine Entfernung L1 zwischen einer Position eines Düsenspitzenpunkts zu Beginn des Blocks und einer aktuellen Position eines Düsenspitzenpunkts während einer temporären Ausführung (Analyse) wird berechnet.
– [Schritt SA05] Es wird bestimmt, ob die in Schritt SA04 berechnete Entfernung L1 gleich oder kleiner ist als ein Nachbarpunktabstand D. Falls die Entfernung L1 gleich oder kleiner ist als ein Nachbarpunktabstand D fährt die Verarbeitung mit Schritt SA06 fort. Falls die Entfernung L1 ungleich oder kleiner ist als ein Nachbarpunktabstand D wird bestimmt, dass die Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SA03 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SA06] Es wird eine Entfernung L2 zwischen einer Position des Düsenspitzenpunkts am Endpunkt des Blocks und einer aktuellen Position des Düsenspitzenpunkts während einer temporären Ausführung (Analyse) berechnet.
– [Schritt SA07] Es wird bestimmt, ob die in Schritt SA06 berechnete Entfernung größer ist als die in Schritt SA04 berechnete Entfernung L1. Falls die Entfernung L2 größer ist als die Entfernung L1 fährt die Verarbeitung mit Schritt SA08 fort. Falls die Entfernung L2 nicht größer ist als die Entfernung L1 wird bestimmt, dass die Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SA03 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SA08] Ein Winkel An einer ersten Rotationsachse (A Achse) wird zu Beginn des Blocks erfasst.
– [Schritt SA09] Die Differenz zwischen einem Winkel As einer ersten Rotationsachse (A Achse) zu Beginn einer Suche und einem Winkel An einer ersten Rotationsachse (A Achse) zu Beginn des Blocks wird berechnet. Es wird bestimmt, ob die berechnete Differenz gleich oder kleiner ist als der benachbarte Winkel θ1 einer ersten Rotationsachse. Falls die berechnete Differenz gleich oder kleiner ist als der benachbarte Winkel θ1 einer ersten Rotationsachse fährt die Verarbeitung mit Schritt SA10 fort. Falls die berechnete Differenz ungleich oder kleiner ist als der benachbarte Winkel θ1 wird bestimmt, dass die Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SA03 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SA10] Ein Winkel Bn einer zweiten Rotationsachse (B Achse) wird zu Beginn des Blocks erfasst.
– [Schritt SA11] Die Differenz zwischen einem Winkel Bs einer zweiten Rotationsachse (B Achse) zu Beginn einer Suche und einem Winkel Bn einer zweiten Rotationsachse (B Achse) zu Beginn des Blocks wird berechnet. Es wird bestimmt, ob die Differenz gleich oder kleiner ist als der benachbarte Winkel θ2 einer zweiten Rotationsachse. Falls die berechnete Differenz gleich oder kleiner ist als der benachbarte Winkel θ2 einer zweiten Rotationsachse fährt die Verarbeitung mit Schritt SA12 fort. Falls die berechnete Differenz ungleich oder kleiner ist als der benachbarte Winkel θ2 wird bestimmt, dass die Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SA03 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SA12] Die Position zu Beginn des Blocks während einer temporären Ausführung (Analyse) wird als benachbarter Punkt bestimmt.
– [Schritt SA13] Der Düsenspitzenpunkt wird auf dem in Schritt SA12 bestimmten benachbarten Punkt positioniert.
– [Schritt SA14] Ein Bearbeitungsprogramm wird von dem benachbarten Punkt neu gestartet.

Wie zuvor beschrieben bestimmt die Nachbarpunktsuchfunktion gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Punkt als benachbarten Punkt, bei dem die Position des Düsenspitzenpunkts und der Rotationswinkel der Düse zum Ausführungsstartzeitpunkt der Nachbarpunktsuchverarbeitung und die Position des Düsenspitzenpunkts und des Rotationswinkels der Düse zu Beginn eines jeden Blocks im Bearbeitungsprogramm innerhalb eines bestimmten Nachbarschaftsbereichs sind.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Nachbarpunktsuchfunktion mittels einer numerischen Steuerung beispielhaft beschrieben, welche eine Werkzeugmaschine mit drei beweglichen Achsen und zwei Rotationsachsen steuert. Die Nachbarpunktsuchfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt und kann auf eine numerische Steuerung angewandt werden, welche eine Werkzeugmaschine mit mindestens einer oder mehreren beweglichen Achsen und einer oder mehrere Rotationsachsen steuert. Des Weiteren wurde eine Düse für die Laserbearbeitung als beispielhaftes Werkzeug beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform kann jedoch auf alle Arten von zur Bearbeitung verwendeter Werkzeuge wie Schneid- und Schleifwerkzeuge, die eine Steuerung von Werkzeuglagen erfordern, angewandt werden.
<Zweite Ausführungsform>
In einer ersten Ausführungsform wurde eine Nachbarpunktsuchfunktion beschrieben, welche einen Punkt bestimmt, bei dem eine Position eines Werkzeugmittelpunkts und ein Rotationswinkel eines Werkzeugs zum Ausführungsstartzeitpunkt der Nachbarpunktsuchverarbeitung und eine Position eines Werkzeugmittelpunkts und ein Rotationswinkel eines Werkzeugs zu Beginn eines jeden Blocks in einem Bearbeitungsprogramm sich innerhalb eines bestimmten Nachbarschaftsbereichs als ein benachbarter Punkt befinden. In einer zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in welchem eine Werkzeugrichtung (ein Vektor von einem Kontrollpunkt eines Werkzeugs zum Werkzeugmittelpunkt) anstatt eines Rotationswinkels eines Werkzeugs zur Bestimmung eines benachbarten Punkts verwendet wird. In der Beschreibung einer vorliegenden Ausführungsform steuert eine numerische Steuerung die gleiche Werkzeugmaschine als in der beispielhaft beschriebenen ersten Ausführungsform.
Wird ein Blockstartpunkt, der in einen Bereich eines Nachbarpunktabstands eines Düsenspitzenpunkts kommt, mit einer Nachbarpunktsuchfunktion gemäß einer vorliegenden Ausführungsform gefunden, wird ein durch einen Vektor gebildeter Winkel von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Kontrollpunkt eines Düsenspitzenpunkts zum Blockstartpunkt und ein Vektor von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu einer aktuellen Zeit berechnet. Ist dieser Winkel nicht in einem, im Voraus eingestellten, vorbestimmten Bereich, so wird der Blockstartpunkt nicht als benachbarter Punkt definiert und der nächste Block wird sukzessiv gesucht.
4A und 4B sind Diagramme, welche den Umriss einer Nachbarpunktsuchverarbeitung unter Verwendung einer Nachbarpunktsuchfunktion gemäß einer vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. In 4A ist ein Programmpfad R ein an einem Düsenspitzenpunkt von Blöcken N1 bis N5 einer Bearbeitungsprogrammanweisung angewiesener Pfad.
Wird ein Bearbeitungsprogramm von Beginn an mit einer Nachbarpunktsuchfunktion gemäß einer vorliegenden Ausführungsform temporär ausgeführt (analysiert), so wird bestimmt, dass ein Düsenspitzenpunkt zunächst in den Bereich eines – in der numerischen Steuerung an einem N2 Blockstartpunkt voreingestellten – Nachbarpunktabstands D kommt. Ein Vektor V1 von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt an einem N2 Blockstartpunkt (der Position des Düsenspitzenpunkts zu Beginn des N2 Blocks) und ein Vektor Va von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt an einer aktuellen Düsenposition (der Position der Düse zu Beginn einer Suche) werden berechnet. Dann werden der durch den Vektor V1 geformte Winkel und der Vektor Va berechnet.
Wird ein durch Vektor V1 von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt an einem N2 Blockstartpunkt geformter Winkel α und ein Vektor Va von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu Beginn einer Suche berechnet, wird der Winkel α mit dem in der numerischen Steuerung voreingestellten, benachbarten Vektorwinkel ϕ verglichen.
Wie in 4B veranschaulicht, wird der N2 Blockstartpunkt nicht als benachbarter Punkt definiert und die Nachbarpunktsuche wird fortgesetzt, da der durch den Vektor V1 geformte Winkel α und Va groß ist und α > ϕ geltend ist.
Wird die Nachbarpunktsuche fortgesetzt, so wird nachfolgend bestimmt, dass ein N5 Blockstartpunkt in den Nachbarpunktabstand D kommt. Ein Vektor V2 von einem Kontrollpunkt der Düse zu einem Düsenspitzenpunkt an einem N5 Blockstartpunkt (einer Position eines Düsenspitzenpunkts zu Beginn des N5 Blocks) wird berechnet. Dann wird der durch den Vektor V2 geformte Winkel und der Vektor Va berechnet.
Wird ein durch den Vektor V2 geformter Winkel β von einem Kontrollpunkt der Düse zu einem Düsenspitzenpunkt an einem N5 Blockstartpunkt und der Vektor Va von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu Beginn einer Suche berechnet, so wird der Winkel β mit einem in der numerischen Steuerung voreingestellten, benachbarten Vektorwinkel ϕ verglichen.
Wie in 4B veranschaulicht, wird eine Position eines Düsenspitzenpunkts zu Beginn des N5 Blocks als Ergebnis einer Nachbarpunktsuche ausgegeben, da der durch den Vektor V2 geformte Winkel β und Va klein ist und β ≤ ϕ geltend ist, und die beweglichen Achsen gesteuert werden, um einen Düsenspitzenpunkt zu einem ausgegebenen benachbarten Punkt zu bewegen.
5 ist ein Flussdiagramm einer Nachbarpunktsuchverarbeitung gemäß einer vorliegenden Ausführungsform.

– [Schritt SB01] Es werden Koordinatenwerte einer Düse zu Beginn einer Suche (Koordinatenwerte einer Düsenspitzenpunktposition, Winkel einer ersten Rotationsachse (A Achse) und einer zweiten Rotationsachse (B Achse) und andere Informationen) erfasst. Basierend auf den erfassten Koordinatenwerten wird der Vektor Va von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu Beginn einer Suche berechnet.
– [Schritt SB02] Das Bearbeitungsprogramm wird gelesen und die Blöcke werden sequenziell temporär ausgeführt (analysiert). Die Koordinatenwerte einer Düse zu Beginn eines jeden Blocks werden temporär aktualisiert.
– [Schritt SB03] Eine Entfernung L1 zwischen einer Spitzenpunktposition einer Düse zu Beginn eines Blocks und eine aktuelle Position eines Düsenspitzenpunkts während einer temporären Ausführung (Analyse) wird berechnet.
– [Schritt SB04] Es wird bestimmt, ob die in Schritt SB03 berechnete Entfernung L1 gleich oder kleiner ist als ein Nachbarpunktabstand D. Falls die Entfernung L1 gleich oder kleiner ist als ein Nachbarpunktabstand D fährt die Verarbeitung mit Schritt SB05 fort. Falls die Entfernung L1 nicht gleich oder kleiner ist als ein Nachbarpunktabstand D wird bestimmt, das eine Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SB02 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SB05] Eine Entfernung L2 zwischen einer Position eines Düsenspitzenpunkts an einem Endpunkt eines Blocks und einer aktuellen Position eines Düsenspitzenpunkts während einer temporären Ausführung (Analyse) wird berechnet.
– [Schritt SB06] Es wird bestimmt, ob die in Schritt SB05 berechnete Entfernung L2 größer ist als die in Schritt SB03 berechnete Entfernung L1. Falls die Entfernung L2 größer ist als die Entfernung L1 fährt die Verarbeitung mit Schritt SB07 fort. Falls die Entfernung L2 nicht größer ist als die Entfernung L1 wird bestimmt, dass eine Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SB02 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SB07] Ein Vektor V1 von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu Beginn eines Blocks wird berechnet.
– [Schritt SB08] Ein durch einen Vektor Va geformter Winkel von einem Kontrollpunkt einer Düse zu dem Düsenspitzenpunkt zu Beginn einer Suche und ein Vektor V1 von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu Beginn eines Blocks wird berechnet. Es wird bestimmt, ob der berechnete Winkel gleich oder kleiner ist als der benachbarte Vektorwinkel ϕ. Falls der berechnete Winkel gleich oder kleiner ist als der benachbarte Vektorwinkel ϕ fährt die Verarbeitung mit Schritt SB09 fort. Falls der berechnete Winkel nicht gleich oder kleiner ist als der benachbarte Vektorwinkel ϕ wird bestimmt, dass die Position zu Beginn eines aktuellen Blocks nicht der benachbarte Punkt ist und die Verarbeitung kehrt zu Schritt SB02 zurück um mit dem nächsten Block fortzufahren.
– [Schritt SB09] Die Position zu Beginn eines Blocks während einer temporären Ausführung (Analyse) wird als benachbarter Punkt bestimmt.
– [Schritt SB10] Der Düsenspitzenpunkt wird auf dem in Schritt SB09 bestimmten benachbarten Punkt positioniert.
– [Schritt SB11] Die Bearbeitung wird von einem benachbarten Punkt erneut gestartet.

Wie vorangehend beschrieben bestimmt eine Nachbarpunktsuchfunktion gemäß einer vorliegenden Ausführungsform einen Punkt, von dem aus eine Düsenspitzenpunktposition und ein Vektor einer Kontrollposition einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt an einem Ausführungsstartzeitpunkt einer Nachbarpunktsuchverarbeitung und eine Düsenspitzenpunktposition und ein Vektor von einem Kontrollpunkt einer Düse zu einem Düsenspitzenpunkt zu Beginn eines jeden Blocks in einem Bearbeitungsprogramm innerhalb eines bestimmten Nachbarschaftsbereichs als benachbarter Punkt vorhanden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 9-128027 [0004]

Claims

Eine – eine Nachbarpunktsuchfunktion umfassende – numerische Steuerung, welche ein Werkzeug bewegt, das mittels mindestens einer beweglichen Achse und mindestens einer Drehachse basierend auf einem Bearbeitungsprogramm, und, wenn ein in einer vorgegebenen Entfernung vorhandener Punkt als Nachbarpunktabstand von einer aktuellen Werkzeugposition voreingestellt und auf einem Bearbeitungspfad gesteuert von einem Bearbeitungsprogramm als benachbarter Punkt definiert ist, das Werkzeug zu dem benachbarten Punkt bewegt um das Bearbeitungsprogramm von diesem benachbarten Punkt erneut zu starten, mit: einer aktuellen Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit, welche die aktuelle Werkzeugmittelpunktposition des Werkzeugs erfasst; einer aktuellen Werkzeuglageerfassungseinheit, welche die aktuelle Werkzeuglage des Werkzeugs erfasst; einer Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit, welche einen Block aus dem Bearbeitungsprogramm liest und den gelesenen Block analysiert; einer Blockausführungsstartzeitpunkt-/Werkzeugmittelpunkt-Positionserfassungseinheit, welche eine Werkzeugmittelpunktposition beim Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks basierend auf dem Analyseergebnis der Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit erfasst; einer Nahbereich-Abstandbestimmungseinheit, welche bestimmt, ob die Werkzeugmittelpunktposition zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks in dem voreingestellten Nachbarpunktabstand der aktuellen Werkzeugmittelpunktposition des Werkzeugs vorhanden ist; einer Blockausführungsstartzeitpunkt-/Werkzeuglageerfassungseinheit, welche die Werkzeuglage des Werkzeuges zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks – basierend auf dem Analyseergebnis der Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit – erfasst, wenn die Nahbereich-Abstandbestimmungseinheit das Vorhandensein in dem benachbarten Punktabstand feststellt; einer Nahbereich-Lagebestimmungseinheit, welche feststellt, ob die Differenz zwischen der Werkzeuglage des Werkzeugs zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks und die aktuelle Werkzeuglage des Werkzeugs gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert; und einer benachbarten Punktausgabeeinheit, welche eine Werkzeugmittelpunktposition zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blocks als benachbarten Punkt ausgibt, wenn die Nahbereich-Lagebestimmungseinheit feststellt, dass die Differenz gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert, wobei die numerische Steuerung Blöcke aus dem Bearbeitungsprogramm sequenziell liest und die gelesenen Blöcke analysiert, bis die benachbarte Punktausgabeeinheit die benachbarten Punkte ausgibt oder das Bearbeitungsprogramm beendet ist.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, worin die Werkzeuglage durch einen Winkel der Drehachse und der Nahbereich-Lagebestimmungseinheit definiert ist, welche feststellt, ob die Differenz zwischen dem Winkel der Drehachse zum Ausführungsstartzeitpunkt des Blockes und dem aktuellen Winkel der Drehachse gleich oder kleiner ist als der voreingestellte Wert.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, worin die Werkzeuglage durch einen Werkzeugvektor, welcher einen Vektor von einem Kontrollpunkt des Werkzeugs zum Werkzeugmittelpunkt definiert und die Nahbereich-Lagebestimmungseinheit feststellt, ob ein – durch einen Werkzeugvektor zum Ausführungszeitpunkt des Blockes geformter – Winkel und ein aktueller Werkzeugvektor gleich oder kleiner sind als der voreingestellte Wert.