DE102018125578A1 - Numerische steuervorrichtung und verfahren zur bestimmung eines werkzeugweges - Google Patents

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Abstract

Eine numerische Steuervorrichtung (12) ermittelt von einem Zyklusbefehlsanalysator (22), der einen Bearbeitungszyklusbefehl analysiert, und aus dem Ergebnis der Analyse eine Werkstückform (WS) vor der Bearbeitung und eine Teilform (MS) nach der Bearbeitung. Auf der Basis der Werkstückform (WS) und der Teilform (MS) wird dann ein Bearbeitungsfeld (MF) festgelegt, und ein Werkzeugweg (PA) des Werkzeugs (TO) der Werkzeugmaschine (10) wird auf der Basis des Bearbeitungsfeldes (MF) generiert. Auf der Basis der Form und der Position des vorbestimmten Hindernisses (IO) und des Werkzeugweges (PA) wird bestimmt, ob zu erwarten ist, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird. Wenn bestimmt wird, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird, wird der Werkzeugweg (PA) so modifiziert, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) nicht behindern wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuervorrichtung und auf ein Verfahren zur Bestimmung eines Werkzeugweges, mit dem ein Werkzeugweg generiert wird, entlang dem sich ein Werkzeug auf der Basis eines Bearbeitungszyklusbefehls bewegt.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-139349 beschreibt eine numerische Steuervorrichtung, die in der Lage ist, einen Teil eines Werkzeugweges zu modifizieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2016-139349 beschriebenen Konfiguration muss aber im Falle eines Hindernisses in dem Werkzeugweg die Bedienperson den zu korrigierenden Abschnitt auswählen und den Werkzeugweg korrigieren. Dies ist mühsam.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine numerische Steuervorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Werkzeugweges vorzuschlagen, das einen Werkzeugweg zur Vermeidung von Hindernissen einfach generieren kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine numerische Steuervorrichtung einen Zyklusbefehlsanalysator, der dazu ausgestaltet ist, einen Bearbeitungszyklusbefehl, der in einem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, zu analysieren, einen Werkzeugformermittler, der dazu ausgestaltet ist, eine Werkzeugform vor der Bearbeitung aus einem Analyseergebnis des Zyklusbefehlsanalysators zu ermitteln, einen Teilformermittler, der dazu ausgestaltet ist, eine Teilform nach der Bearbeitung aus dem Analyseergebnis des Zyklusbefehlsanalysators zu ermitteln, einen Bearbeitungsfeldbestimmer, der dazu ausgestaltet ist, ein Bearbeitungsfeld auf der Basis der Werkstückform und der Teilform zu ermitteln, einen Weggenerator, der dazu ausgestaltet ist, einen Werkzeugweg eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine auf der Basis des Bearbeitungsfeldes zu generieren, einen Hindernisinformationsermittler, der dazu ausgestaltet ist, eine Form und eine Position eines festgelegten Hindernisses zu ermitteln, einen Störungsbestimmer, der dazu ausgestaltet ist, auf der Basis des Werkzeugweges und der Form und der Position des Hindernisses zu bestimmen, ob das Hindernis das Werkzeug behindert, und einen Wegmodifikator, der dazu ausgestaltet ist, den Werkzeugweg so zu modifizieren, dass keine Behinderung des Werkzeugs durch das Hindernis erfolgt, wenn bestimmt wird, dass das Hindernis das Werkzeug behindern wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Festlegung eines Werkzeugweges einen Zyklusbefehlsanalyseschritt der Analyse eines Bearbeitungszyklusbefehls, der in einem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, einen Werkstückformermittlungsschritt, in dem aus einem Analyseergebnis des Bearbeitungszyklusbefehls eine Werkstückform vor der Bearbeitung ermittelt wird, einen Teilformermittlungsschritt, in dem aus dem Analyseergebnis des Bearbeitungszyklusbefehls eine Teilform nach der Bearbeitung ermittelt wird, einen Bearbeitungsfeldfestlegungsschritt, in dem ein Bearbeitungsfeld auf der Basis der Werkstückform und der Teilform festgelegt wird, einen Weggenerierungsschritt, in dem ein Werkzeugweg eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine auf der Basis des Bearbeitungsfeldes generiert wird, einen Hindernisinformationsermittlungsschritt, in dem eine Form und eine Position eines festgelegten Hindernisses ermittelt wird, einen Störungsbestimmungsschritt, in dem auf der Basis des Werkzeugweges und der Form und der Position des Hindernisses bestimmt wird, ob das Hindernis das Werkzeug behindern wird, und einen Wegmodifizierungsschritt, in dem der Werkzeugschritt so modifiziert wird, dass keine Behinderung zwischen dem Werkzeug und dem Hindernis erfolgt, wenn festgelegt wurde, dass das Hindernis das Werkzeug behindern wird.
  • Wenn erwartet wird, dass das Hindernis das Werkzeug behindern wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Werkzeugweg automatisch so korrigiert, dass ein Werkzeugweg, bei dem es keine Behinderung zwischen dem Werkzeug und dem Hindernis gibt, einfach ermittelt werden kann. Dadurch ist es möglich, eine Behinderung des Werkzeugs durch das Hindernis zu vermeiden.
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung für die numerische Steuerung einer Werkzeugmaschine zeigt,
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Form eines Werkstücks zeigt,
    • 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Form eines Teils zeigt, das durch Bearbeiten eines Werkstücks erhalten wird,
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bearbeitungsfeldes zeigt, das durch einen in 1 gezeigten Bearbeitungsfeldfestleger festgelegt wird,
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Werkzeugweges zeigt, der durch den in 1 gezeigten Weggenerator generiert wird,
    • 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück angeordneten Hindernisses zeigt,
    • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Werkzeugweges zeigt, der durch einen in 1 gezeigten Wegmodifikator korrigiert wurde,
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Werkzeugweges zeigt, der durch einen in 1 gezeigten Wegmodifikator korrigiert wurde,
    • 9 ist ein Fließdiagramm, das den Arbeitsablauf einer in 1 gezeigten numerischen Steuervorrichtung zeigt, und
    • 10 ist ein Fließdiagramm, das den Arbeitsablauf bei der Modifikation eines Werkzeugweges während der Generierung eines Werkzeugweges zeigt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • [Ausführungsform]
  • Eine numerische Steuervorrichtung und ein Verfahren zur Festlegung eines Werkzeugweges gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail beschreiben, indem eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert wird.
  • 1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das den Aufbau einer numerischen Steuervorrichtung 12 zum numerischen Steuern einer Werkzeugmaschine 10 zeigt. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, umfasst die numerische Steuervorrichtung 12 eine Bedieneinheit, wie eine Tastatur oder dergleichen, die Befehle einer Bedienperson annimmt, eine Anzeigeeinheit, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, eine organische EL (OLED) Anzeige oder dergleichen, die Bilder anzeigt, und eine Steuereinheit, die einen Speicher und einen Prozessor, wie eine Zentraleinheit (CPU), umfasst. Die numerische Steuervorrichtung 12 bewegt ein Werkzeugt TO relativ zu einem Werkstück W über einen Servoverstärker 14, um das Werkstück (ein zu bearbeitendes Objekt) W mit dem Werkzeug TO der Werkzeugmaschine 10 zu bearbeiten. Der Servoverstärker 14 treibt Servomotoren an, um das Werkzeug TO relativ zu dem Werkstück W zu bewegen. Hierbei bewegt sich das Werkzeug TO relativ zu dem Werkstück W in der Richtung der X-Achse, in der Richtung der Y-Achse und in der Richtung der Z-Achse.
  • Die numerische Steuervorrichtung 12 umfasst eine Speichereinheit 20, einen Zyklusbefehlsanalysator 22, einen Werkstückformermittler 24, einen Teilformermittler 26, einen Bearbeitungsfeldfestleger 28, einen Weggenerator 30, einen Hindernisinformationsermittler 32, einen Störungsbestimmer 34, einen Wegmodifikator 36 und eine Wegbefehlsausgabeeinheit 38.
  • Die Speichereinheit 20 speichert ein Bearbeitungsprogramm, das das Werkzeug TO der Werkzeugmaschine 10 in die Lage versetzt, ein Werkstück (zu bearbeitendes Objekt) W zu bearbeiten. Die Bearbeitungsbedingungen und Bearbeitungsparameter, die für die Bearbeitung verwendet werden, sind ebenfalls gespeichert. Die Speichereinheit 20 kann auch die Form und Position von Hindernissen IO speichern, die innerhalb des Bearbeitungsfeldes des Bearbeitungswerkzeugs 10 vorhanden sind und die das Werkzeug TO behindern können, wenn das Werkstück W bearbeitet wird. Das Hindernis IO umfasst nicht das Werkstück W.
  • Der Zyklusbefehlsanalysator 22 liest das Bearbeitungsprogramm aus der Speichereinheit 20 aus und analysiert den Bearbeitungszyklusbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist. Das Ergebnis der Analyse des Zyklusbefehlsanalysators 22 wird an den Werkstückformermittler 24 und den Teilformermittler 26 ausgegeben.
  • Ein Bearbeitungszyklusbefehl kann beispielsweise in G-Code geschrieben sein. Der Bearbeitungszyklusbefehl kann (G-Code) Befehle enthalten, die Informationen über die Form (einschließlich der Größe) des Werkstücks W vor der Bearbeitung angeben, und (G-Code) Befehle, die Informationen über die Form (einschließlich der Größe) eines Teils MW, das nach der Bearbeitung des Werkstücks W erhalten wird, angeben. Außerdem kann der Bearbeitungszyklusbefehl G-Codes enthalten, die Informationen über die Form (einschließlich der Größe) und die Position des Hindernisses IO angeben.
  • Der Werkstückformermittler 24 ermittelt aus dem Analyseergebnis des Bearbeitungszyklusbefehls die Form des Werkstücks W vor der Bearbeitung (nachfolgend als Werkstückform WS bezeichnet). Der Werkstückformermittler 24 gibt die ermittelte Werkstückform WS an den Bearbeitungsfeldfestleger 28 aus. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Werkstückform WS zeigt, die von dem Werkstückformermittler 24 ermittelt wurde.
  • Der Teilformermittler 26 ermittelt aus dem Analyseergebnis des Bearbeitungszyklusbefehls die Form des Teils MW nach der Bearbeitung (nachfolgend als Teilform MS bezeichnet). Der Teilformermittler 26 gibt die ermittelte Teilform MS an den Bearbeitungsfeldfestleger 28 aus. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Teilform MS zeigt, die von dem Teilformermittler 26 ermittelt wurde.
  • Der Bearbeitungsfeldfestleger 28 bestimmt das Bearbeitungsfeld MF des Werkstücks W aus der Werkstückform WS und der Teilform MS. Das Bearbeitungsfeld MF ist ein Bereich, der verbleibt, wenn die Teilform MS von der Werkstückform WS subtrahiert wird. Wenn beispielsweise die Werkstückform WS und die Teilform MS Formen wie die in den 2 bzw. 3 gezeigten Formen sind, wird das Bearbeitungsfeld MF, das durch den Bearbeitungsfeldfestleger 28 bestimmt wird, der in 4 gezeigte schraffierte Bereich. Der Bearbeitungsfeldfestleger 28 gibt das festgelegte Bearbeitungsfeld MF an den Weggenerator 30 aus.
  • Der Weggenerator 30 generiert einen Werkzeugweg PA des Werkzeugs TO der Werkzeugmaschine 10 auf der Basis des Bearbeitungsfeldes MF. Der Werkzeugweg PA ist ein Weg, entlang dem sich das Werkzeug TO in dem Bearbeitungszyklus relativ zu dem Werkstück W bewegt. Der Weggenerator 30 gibt den generierten Werkzeugweg PA an den Störungsbestimmer 34 und den Wegmodifikator 36 aus.
  • Der Weggenerator 30 generiert einen Werkzeugweg PA (Annäherungsweg PAa, Bearbeitungsweg PAb und Rückzugsweg PAc) gemäß den festgelegten Regeln. Der Weggenerator 30 generiert den Werkzeugweg PA beispielsweise so, wie es in 5 gezeigt ist. Es wird bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform davon ausgegangen, dass sich die axiale Richtung des Werkzeugs TO in der Richtung der X-Achse der Werkzeugmaschine 10 erstreckt (bei der vorliegenden Ausführungsform parallel zu der Richtung der X-Achse), wobei sie die Richtung der Y-Achse und die Richtung der Z-Achse der Werkzeugmaschine 10 kreuzt (bei der vorliegenden Ausführungsform senkrecht zu diesen).
  • Der Werkzeugweg PA umfasst den Annäherungsweg PAa (durch die gestrichelte Linie dargestellt) zur Bewegung des Werkzeugs TO von einer Ursprungsposition IP des Werkzeugs TO bevor sich das Werkzeug TO bewegt zu einer Bearbeitungsstartposition SP des Werkstücks W, den Bearbeitungsweg PAb (durch die durchgezogene Linie dargestellt) zur Bewegung des Werkzeugs TO zur tatsächlichen Bearbeitung des Werkstücks W, und den Rückzugsweg PAc (durch die strichpunktierte Linie dargestellt) zur Bewegung des Werkzeugs TO von einer Bearbeitungsendposition EP des Werkstücks W zu der Anfangsposition IP nachdem die Bearbeitung abgeschlossen ist. Der Annäherungsweg PAa und der Rückzugsweg PAc sind Bewegungswege des Werkzeugs TO außerhalb des Bearbeitungsfeldes MF, und der Bearbeitungsweg PAb ist ein Bewegungsweg des Werkzeugs TO innerhalb des Bearbeitungsfeldes MF. Der Bearbeitungsweg PAb ist der Weg, entlang dem sich das Werkzeug TO von der Bearbeitungsstartposition SP zu der Bearbeitungsendposition EP bewegt.
  • Der Hindernisinformationsermittler 32 ermittelt die Form (einschließlich der Größe) und die Position des Hindernisses IO, welches das Werkzeug TO behindern kann. Der Hindernisinformationsermittler 32 gibt die ermittelte Form und Position des Hindernisses IO an den Störungs- oder Behinderungsfestleger 34 aus.
  • Der Hindernisinformationsermittler 32 kann die Form und die Position des Hindernisses IO von der Speichereinheit 20 erhalten. In diesem Fall basiert das auf der Annahme, dass die Hindernisdaten, welche die Form und die Position des Hindernisses IO bezeichnen, in der Speichereinheit 20 gespeichert sind.
  • Dadurch muss der Bearbeitungszyklusbefehl die Information über das Hindernis IO nicht enthalten, wodurch der Bearbeitungszyklusbefehl vereinfacht werden kann.
  • Außerdem kann der Hindernisinformationsermittler 32 die Form und die Position des Hindernisses IO aus dem Analyseergebnis des Bearbeitungszyklusbefehls erhalten. In diesem Fall basiert dies auf der Annahme, dass Informationen über die Form und die Position des Hindernisses IO in den Bearbeitungszyklusbefehl geschrieben sind. Dies vermeidet die Notwendigkeit, die Hindernisdaten separat in der Speichereinheit 20 zu speichern, und ermöglicht es, Zeit und Arbeit zum Speichern der Hindernisdaten zu sparen.
  • Auf der Basis des Werkzeugweges PA und der Form und der Position des Hindernisses IO bestimmt der Störungsbestimmer 34, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO stört oder nicht, wenn das Werkzeug TO entlang des Werkzeugweges PA bewegt wird. Da das Hindernis IO das Werkzeug TO in dem Bearbeitungsweg PAb niemals stören wird, bestimmt der Störungsbestimmer 34, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO auf dem Annäherungsweg PAa oder dem Rückzugsweg PAc behindert oder nicht. Der Störungsbestimmer 34 gibt das Bestimmungsergebnis an den Wegmodifikator 36 aus.
  • Wenn der Störungsbestimmer 34 bestimmt, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird, korrigiert der Wegmodifikator 36 den Werkzeugweg PA so, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO nicht mehr behindert. Da das Hindernis IO das Werkzeug TO in dem Bearbeitungsweg PAb nicht behindern wird, korrigiert der Wegmodifikator 36, wenn eine Behinderung des Werkzeugs TO durch das Hindernis IO erwartet wird, den Annäherungsweg PAa oder den Rückzugsweg PAc oder beide, entlang welchen erwartet wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird.
  • Wenn beispielsweise ein Hindernis IO wie in 6 gezeigt vorliegt, bestimmt der Störungsbestimmer 34, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO auf dem Annäherungsweg PAa und dem Rückzugsweg PAc behindern wird. Daher modifiziert der Wegmodifikator 36 den Annäherungsweg PAa und den Rückzugsweg PAc in die in 7 gezeigten Wege. In dem Fall, wenn ein Hindernis IO wie in 6 gezeigt vorliegt, kann der Wegmodifikator 36 alternativ den Annäherungsweg PAa und den Rückzugsweg PAc in die in 8 gezeigten Wege modifizieren.
  • In einem Fall, wenn auf dem Annäherungsweg PAa eine Behinderung des Werkzeugs TO durch das Hindernis IO vorliegt, kann der Wegmodifikator 36 den Annäherungsweg PAa in einer solchen Weise modifizieren, dass er das Werkzeug TO von dem Hindernis IO in der Richtung der Y-Achse und der Richtung der Z-Achse weg bewegt, während sich das Werkzeug TO entlang der axialen Richtung des Werkzeugs TO (Richtung der X-Achse) aus der Ursprungsposition IP zu dem Hindernis IO bewegt. Wenn festgestellt wird, dass zwischen dem Werkzeug TO und dem Hindernis IO eine Behinderung auf dem Rückzugsweg PAc vorliegt, kann der Wegmodifikator 36 den Rückzugsweg PAc in einer solchen Weise modifizieren, dass er das Werkzeug TO in der Richtung der X-Achse von dem Hindernis IO weghält, während sich das Werkzeug TO in der Richtung der Y-Achse und der Richtung der Z-Achse von der Bearbeitungsendposition EP zu dem Hindernis IO bewegt. Dadurch ist es möglich, den Annäherungsweg PAa und den Rückzugsweg PAc einfach und zuverlässig so zu modifizieren, dass es zu keiner Behinderung des Werkzeugs TO durch das Hindernis IO kommt.
  • Um zwischen der Vorabmodifikation des Annährungsweges PAa und der Danachmodifikation des Annäherungsweges PAa zu unterscheiden, kann der modifizierte Annäherungsweg PAa als PAa' bezeichnet werden. In ähnlicher Weise kann zur Unterscheidung zwischen dem vorab modifizierten Rückzugsweg PAc und dem danach modifizierten Rückzugsweg PAc der modifizierte Rückzugsweg PAc als PAc' bezeichnet werden. Außerdem kann zur Unterscheidung zwischen dem Werkzeugweg PA, der nicht modifiziert wurde, und dem Werkzeugweg PA, der modifiziert wurde, der modifizierte Werkzeugweg PA als PA' bezeichnet werden. Dieser Werkzeugweg PA' wird erhalten, indem der Annäherungsweg PAa und/oder der Rückzugsweg PAc des Werkzeugweges PA modifiziert werden/wird.
  • Wenn durch den Störungsbestimmer 34 festgestellt wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO nicht behindern wird, gibt der Wegmodifikator 36 den Werkzeugweg PA an die Wegbefehlsausgabeeinheit 38 aus. Wenn bestimmt wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird, gibt der Wegmodifikator 36 den Werkzeugweg PA' an die Wegbefehlsausgabeeinheit 38 aus.
  • Die Wegbefehlsausgabeeinheit 38 gibt ein Befehlssignal an den Servoverstärker 14 aus, so dass sich das Werkzeug TO entlang des empfangenen Werkzeugweges PA oder PA' bewegt.
  • Die Betriebsweise der numerischen Steuervorrichtung 12 wird mit Bezug auf 9 beschrieben. In Schritt S1 liest der Zyklusbefehlsanalysator 22 das Bearbeitungsprogramm aus der Speichereinheit 20 aus und analysiert den Bearbeitungszyklusbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist.
  • Als nächstes ermitteln in Schritt S2 der Werkstückformermittler 24 und der Teilformermittler 26 die Werkstückform WS vor der Bearbeitung und die Teilform MS auf der Basis des in Schritt S1 erhaltenen Analyseergebnisses.
  • Als nächstes ermittelt in Schritt S3 der Hindernisinformationsermittler 32 die Form und die Position des vorbestimmten Hindernisses IO. Der Hindernisinformationsermittler 32 kann die Form und die Position des Hindernisses IO aus der Speichereinheit 20 erhalten oder er kann die Form und die Position des Hindernisses IO auf der Basis des Analyseergebnisses in Schritt S1 erhalten.
  • Als nächstes wird in Schritt S4 das Bearbeitungsfeld MF anhand der Werkstückform WS und der Teilform MS, die in Schritt S2 ermittelt wurden, festgelegt.
  • Als nächstes generiert der Weggenerator 30 in Schritt S5 einen Werkzeugweg PA auf der Basis des in Schritt S4 festgelegten Bearbeitungsfeldes MF.
  • Auf der Basis der Form und der Position des in Schritt S3 erhaltenen Hindernisses IO und des in Schritt S4 generierten Werkzeugweges PA, bestimmt der Störungsbestimmer 34 als nächstes in Schritt S6, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird, wenn sich das Werkzeug TO entlang des Werkzeugweges PA bewegt, oder nicht. Wenn in Schritt S6 bestimmt wird, dass eine Behinderung auftreten wird, geht die Steuerung zu Schritt S7, und wenn bestimmt wird, dass keine Behinderung auftreten wird, geht die Steuerung weiter zu Schritt S8.
  • In Schritt S7 modifiziert der Wegmodifikator 36 den Werkzeugweg PA und die Steuerung geht weiter zu Schritt S8. Der Wegmodifikator 36 modifiziert einen Teil des Annäherungsweges PAa und des Rückzugweges PAc, in dem das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird.
  • Als nächstes wird in Schritt S8 ein Befehlssignal auf der Basis des Werkzeugweges PA (oder des Werkzeugweges PA', wenn der Werkzeugweg PA modifiziert wurde) generiert und an den Servoverstärker 14 ausgegeben.
  • Wenn erwartet wird, dass das Werkzeug TO und das Hindernis IO einander stören werden, wird auf diese Weise der Werkzeugweg PA automatisch korrigiert, wodurch es möglich wird, den Werkzeugweg PA', der keine Störung des Werkzeugs TO durch das Hindernis IO bewirken wird, einfach zu erhalten. Dadurch kann verhindert werden, dass das Werkzeug TO durch das Hindernis IO behindert wird.
  • [Modifizierte Beispiele]
  • Bei der in 9 beschriebenen Steuerung wird nach Generierung des Werkzeugweges PA, das heißt nachdem sowohl der Annährungsweg PAa, der Bearbeitungsweg PAb und der Rückzugsweg PAc generiert wurden, bestimmt, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird oder nicht. Wenn es zu einer Behinderung kommt, wird der Werkzeugweg PA korrigiert. Bei einem anderen Ansatz ist es möglich, während der Generierung des Werkzeugweges PA zu bestimmen, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO stören wird oder nicht, und den Werkzeugweg PA während der Generierung des Werkzeugweges PA zu modifizieren, wenn das Auftreten einer Störung erwartet wird.
  • 10 ist ein Fließdiagramm, das den Arbeitsablauf beim Modifizieren des Werkzeugweges PA während dessen Generierung zeigt. Hierbei wird die in 10 gezeigte Steuerung anstelle der Steuerung von Schritt S5 bis Schritt S7 in 9 ausgeführt.
  • Nach Schritt S4 in 9 geht die Steuerung weiter zu Schritt S11 in 10, und der Weggenerator 30 generiert einen Annäherungsweg PAa.
  • Dann bestimmt der Störungsbestimmer 34 in Schritt S12, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO auf dem Annäherungsweg PAa behindern wird oder nicht. Auf der Basis der Form und der Position des Hindernisses IO, die in Schritt S3 von 9 erhalten wurden, und des in Schritt S11 generierten Annäherungsweges PAa, bestimmt hierbei der Störungsbestimmer 34, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird oder nicht. Wenn in Schritt S12 festgestellt wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird, geht die Steuerung weiter zu Schritt S13. Wenn festgestellt wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO nicht behindern wird, geht die Steuerung zu Schritt S14.
  • In Schritt S13 modifiziert der Wegmodifikator 36 den Annäherungsweg PAa so, dass das Werkzeug TO und das Hindernis IO einander auf dem Annäherungsweg PAa nicht behindern, und die Steuerung geht weiter zu Schritt S14.
  • In Schritt S14 generiert der Weggenerator 30 einen Bearbeitungsweg PAb und generiert dann in Schritt S15 einen Rückzugsweg PAc.
  • Als nächstes bestimmt der Störungsbestimmer 34 in Schritt S16, ob das Werkzeug TO und das Hindernis IO einander auf dem Rückzugsweg PAc behindern oder nicht. Auf der Basis der Form und der Position des Hindernisses IO, die in Schritt S3 erhalten wurden, und des Rückzugweges PAc, der in Schritt S15 generiert wurde, bestimmt hierbei der Störungsbestimmer 34, ob das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird oder nicht. Wenn in Schritt S16 festgestellt wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO behindern wird, geht die Steuerung weiter zu Schritt S17. Wenn festgestellt wird, dass das Hindernis IO das Werkzeug TO nicht behindern wird, geht die Steuerung zu Schritt S8 in 9.
  • In Schritt S17 korrigiert der Wegmodifikator 36 den Rückzugsweg PAc so, dass es auf dem Rückzugsweg PAc zu keiner Behinderung des Werkzeugs TO durch das Hindernis IO kommt. Dann geht die Steuerung weiter zu Schritt S8 in 9.
  • Ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform wird auch bei dem modifizierten Beispiel dann, wenn erwartet wird, dass das Werkzeug TO und das Hindernis IO einander wie bei der obigen Ausführungsform stören, der Werkzeugweg PA automatisch korrigiert, so dass es möglich ist, den Werkzeugweg PA', auf dem es zu keiner Störung zwischen dem Werkzeug TO und dem Hindernis IO kommt, einfach zu erhalten. Dadurch ist es möglich, eine Störung des Werkzeugs TO durch das Hindernis IO zu vermeiden.
  • [Technische Ideen, die sich aus der Ausführungsform ergeben]
  • Technische Ideen, die sich aus der obigen Ausführungsform und deren Modifikationen ergeben, werden nachfolgend beschrieben.
  • <Erste technische Idee>
  • Die numerische Steuerung (12) umfasst den Zyklusbefehlsanalysator (22), der dazu ausgestaltet ist, den in dem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Bearbeitungszyklusbefehl zu analysieren, den Werkstückformermittler (24), der dazu ausgestaltet ist, die Werkstückform (WS) vor der Bearbeitung aus dem Ergebnis der Analyse des Zyklusbefehlsanalysators (22) zu erhalten, den Teilformermittler (26), der dazu ausgestaltet ist, die Teilform (MS) nach der Bearbeitung aus dem Ergebnis der Analyse des Zyklusbefehlsanalysators (22) zu erhalten, den Bearbeitungsfeldfestleger (28), der dazu ausgestaltet ist, das Bearbeitungsfeld auf der Basis der Werkstückform (WS) und der Teilform (MS) festzulegen, den Weggenerator (30), der dazu ausgestaltet ist, den Werkzeugweg (PA) des Werkzeugs (TO) der Werkzeugmaschine (10) auf der Basis des Bearbeitungsfeldes (MF) zu generieren, den Hindernisinformationsermittler (32), der dazu ausgestaltet ist, die Form und die Position des vorbestimmten Hindernisses (IO) zu erfassen, den Störungsbestimmer (34), der dazu ausgestaltet ist, auf der Basis des Werkzeugweges (PA) und der Form und der Position des Hindernisses (IO) zu bestimmen, ob das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird oder nicht, und den Wegmodifikator (36), der dazu ausgestaltet ist, den Werkzeugweg (PA) so zu modifizieren, dass es zu keiner Behinderung zwischen dem Werkzeug (TO) und dem Hindernis (IO) kommt, wenn festgestellt wird, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird.
  • Wenn bei dieser Konfiguration erwartet wird, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird, wird der Werkzeugweg (PA) automatisch korrigiert, so dass es möglich ist, einen Werkzeugweg (PA') einfach zu erhalten, der keine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) bewirkt. Dementsprechend ist es möglich, eine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) zu vermeiden.
  • Die numerische Steuervorrichtung (12) kann außerdem eine Speichereinheit (20) aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, Hindernisdaten, welche die Form und die Position des Hindernisses (IO) angeben, zu speichern. Der Hindernisinformationsermittler (32) kann dazu ausgestaltet sein, die Form und die Position des Hindernisses (IO) aus den in der Speichereinheit (20) gespeicherten Hindernisdaten zu ermitteln.
  • Außerdem muss der Bearbeitungszyklusbefehl die Information über das Hindernis (IO) nicht enthalten, so dass der Bearbeitungszyklusbefehl vereinfacht werden kann.
  • Der Bearbeitungszyklusbefehl kann Informationen über die Form und die Position des Hindernisses (IO) enthalten. Der Hindernisinformationsermittler (32) kann dazu ausgestaltet sein, die Form und die Position des Hindernisses (IO) aus dem Analyseergebnis des Zyklusbefehlsanalysators (22) zu ermitteln.
  • Dies vermeidet die Notwendigkeit zum separaten Speichern der Hindernisdaten in der Speichereinheit (20) und ermöglicht es, Zeit und Arbeit zum Speichern der Hindernisdaten zu sparen.
  • Der Werkzeugweg kann den Annäherungsweg (PAa) und den Rückzugsweg (PAc) umfassen. Der Störungsbestimmer (34) kann bestimmen, ob das Werkzeug (TO) durch das Hindernis (IO) auf einem Annäherungsweg (PAa), entlang dessen sich das Werkzeug (TO) von einer Ursprungsposition (IP), das heißt der Position des Werkzeugs (TO) vor dem Beginn der Bewegung des Werkzeugs, zu der Bearbeitungsstartposition (SP) bewegt, und auf dem Rückzugsweg (PAc), entlang dessen sich das Werkzeug (TO) von der Bearbeitungsendposition (EP) zu der Ursprungsposition (IP) bewegt, behindert wird oder nicht. Der Wegmodifikator (36) kann dazu ausgestaltet sein, von dem Annäherungsweg (PAa) und dem Rückzugsweg (PAc) einen Weg zu modifizieren, in dem das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird.
  • Hierdurch ist es möglich, einen Werkzeugweg (PA'), auf welchem das Werkzeug (TO) nicht durch das Hindernis (IO) behindert wird, einfach zu erhalten. Dadurch ist es möglich, eine Störung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) zu vermeiden.
  • Das Werkzeug (TO) kann relativ zu dem Werkstück (W) in der axialen Richtung des Werkzeugs (TO) und in einer Richtung, welche die axiale Richtung kreuzt, bewegbar sein. In einem Fall, in dem der Störungsbestimmer (34) festlegt, dass auf dem Annährungsweg (PAa) eine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) erfolgen wird, kann der Wegmodifikator (36) den Annäherungsweg (PAa) in einer solchen Weise modifizieren, dass er das Werkzeug (TO) von dem Hindernis (IO) in der Kreuzungsrichtung weg bewegt, während das Werkzeug (TO) sich entlang der axialen Richtung des Werkzeugs (TO) von der Ursprungsposition (IP) zu dem Hindernis (IO) bewegt. Wenn der Störungsbestimmer (34) bestimmt, dass es auf dem Rückzugsweg (PAc) zu einer Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) kommen wird, kann der Wegmodifikator (36) den Rückzugsweg (PAc) in einer solchen Weise modifizieren, dass er das Werkzeug (TO) in der axialen Richtung von dem Hindernis (IO) entfernt hält, während sich das Werkzeug (TO) in der Kreuzungsrichtung von der Bearbeitungsendposition (EP) zu dem Hindernis (IO) bewegt.
  • Dadurch können der Annäherungsweg (PAa) und der Rückzugsweg (PAc) einfach und zuverlässig so korrigiert werden, dass das Werkzeug (TO) und das Hindernis (IO) einander nicht behindern. Dadurch ist es möglich, eine Störung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) zu vermeiden.
  • <Zweite technische Idee>
  • Das Verfahren zur Festlegung des Werkzeugweges umfasst den Zyklusbefehlsanalyseschritt, in dem der Bearbeitungszyklusbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, analysiert wird, den Werkstückformermittlungsschritt, in dem die Werkstückform (WS) vor der Bearbeitung aus dem Ergebnis der Analyse des Bearbeitungszyklusbefehls ermittelt wird, den Teilformermittlungsschritt, in dem die Teilform (MS) nach der Bearbeitung aus dem Ergebnis der Analyse des Bearbeitungszyklusbefehls ermittelt wird, den Bearbeitungsfeldfestlegungsschritt, in dem das Bearbeitungsfeld (MF) auf der Basis der Werkstückform (WS) und der Teilform (MS) festgelegt wird, den Weggenerierungsschritt, in dem der Werkzeugweg (PA) des Werkzeugs (TO) der Werkzeugmaschine (10) auf der Basis des Bearbeitungsfeldes (MF) generiert wird, den Hindernisinformationsermittlungsschritt, in dem die Form und die Position des vorbestimmten Hindernisses (IO) ermittelt wird, den Störungsbestimmungsschritt, in dem auf der Basis des Werkzeugweges (PA) und der Form und der Position des Hindernisses (IO) bestimmt wird, ob das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird, und den Wegmodifizierungsschritt, in dem der Werkzeugweg so modifiziert wird, dass keine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) bewirkt wird, wenn festgestellt wurde, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern würde.
  • Wenn erwartet wird, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird, wird bei dieser Konfiguration der Werkzeugweg (PA) automatisch korrigiert, so dass es möglich ist, einen Werkzeugweg (PA') zu erhalten, der keine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) bewirkt. Dementsprechend ist es möglich, eine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) zu vermeiden.
  • Der Hindernisinformationsermittlungsschritt kann die Form und die Position des Hindernisses (IO) aus den in der Speichereinheit (20) gespeicherten Hindernisdaten ermitteln, welche die Form und die Position des Hindernisses (IO) angeben.
  • Dadurch muss der Bearbeitungszyklusbefehl die Informationen über das Hindernis (IO) nicht enthalten, wodurch der Bearbeitungszyklusbefehl vereinfacht werden kann.
  • Der Bearbeitungszyklusbefehl kann Informationen über die Form und die Position des Hindernisses (IO) enthalten. Der Hindernisinformationsermittlungsschritt kann die Form und die Position des Hindernisses (IO) aus dem Ergebnis der Analyse des Bearbeitungszyklusbefehls ermitteln.
  • Dies vermeidet die Notwendigkeit, die Hindernisdaten separat in der Speichereinheit (20) zu speichern, und ermöglicht es, Zeit und Arbeit zum Speichern der Hindernisdaten zu sparen.
  • Der Werkzeugweg umfasst den Annäherungsweg (PAa) und den Rückzugsweg (PAc). Der Störungsbestimmungsschritt kann bestimmen, ob das Hindernis (IO) auf dem Annäherungsweg (PAa), entlang dem sich das Werkzeug (TO) von der Ursprungsposition (IP), das heißt einer Position des Werkzeugs vor Beginn der Bewegung des Werkzeugs, zu der Bearbeitungsstartposition (SP) bewegt, und auf dem Rückzugsweg (PAc), entlang dem sich das Werkzeug (TO) von der Bearbeitungsendposition (EP) zu der Anfangsposition (IP) bewegt, das Werkzeug (TO) behindern wird. Der Wegmodifizierungsschritt kann von dem Annäherungsweg (PAa) und dem Rückzugsweg (PAc) einen Weg modifizieren, auf dem das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) behindern wird.
  • Hierdurch ist es möglich, einen Werkzeugweg (PA') einfach zu erhalten, auf dem das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) nicht behindern wird. Dadurch ist es möglich, eine Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) zu vermeiden.
  • Das Werkzeug (TO) kann relativ zu dem Werkstück (W) in der axialen Richtung des Werkzeugs (TO) und in einer Richtung, welche die axiale Richtung kreuzt, bewegbar sein. In einem Fall, in dem der Störungsbestimmungsschritt bestimmt, dass es auf dem Annäherungsweg (PAa) zu einer Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) kommen wird, kann der Wegmodifizierungsschritt den Annäherungsweg (PAa) in einer solchen Weise modifizieren, dass er das Werkzeug (TO) von dem Hindernis (IO) in der kreuzenden Richtung weg bewegt, während sich das Werkzeug (TO) entlang der axialen Richtung des Werkzeugs (TO) von der Ursprungsposition (IP) zu dem Hindernis (IO) bewegt. Wenn der Störungsbestimmungsschritt feststellt, dass es auf dem Rückzugsweg (PAc) zu einer Behinderung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) kommen wird, kann der Wegmodifizierungsschritt den Rückzugsweg (PAc) in einer solchen Weise modifizieren, dass er das Werkzeug (TO) in der axialen Richtung von dem Hindernis (IO) weghält, während sich das Werkzeug (TO) in der kreuzenden Richtung von der Bearbeitungsendposition (EP) zu dem Hindernis (IO) bewegt.
  • Dadurch können der Annäherungsweg (PAa) und der Rückzugsweg (PAc) einfach und zuverlässig so korrigiert werden, dass das Hindernis (IO) das Werkzeug (TO) nicht behindern wird. Dadurch ist es möglich, eine Störung des Werkzeugs (TO) durch das Hindernis (IO) zu vermeiden.

Claims (8)

  1. Eine numerische Steuervorrichtung (12) umfasst: einen Zyklusbefehlsanalysator (22), der dazu ausgestaltet ist, einen in einem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Bearbeitungszyklusbefehl zu analysieren, einen Werkstückformermittler (24), der dazu ausgestaltet ist, eine Werkstückform (WS) vor der Bearbeitung aus dem Ergebnis der Analyse des Zyklusbefehlsanalysators zu erhalten, einen Teilformermittler (26), der dazu ausgestaltet ist, eine Teilform (MS) nach der Bearbeitung aus dem Ergebnis der Analyse des Zyklusbefehlsanalysators zu erhalten, einen Bearbeitungsfeldfestleger (28), der dazu ausgestaltet ist, auf der Basis der Werkstückform und der Teilform ein Bearbeitungsfeld (MF) festzulegen, einen Weggenerator (30), der dazu ausgestaltet ist, auf der Basis des Bearbeitungsfeldes einen Werkzeugweg (PA) eines Werkzeugs (TO) einer Werkzeugmaschine (10) zu generieren, einen Hindernisinformationsermittler (32), der dazu ausgestaltet ist, eine Form und eine Position eines vorbestimmten Hindernisses (IO) zu ermitteln, einen Störungsbestimmer (34), der dazu ausgestaltet ist, auf der Basis des Werkzeugweges und der Form und der Position des Hindernisses zu bestimmen, ob das Hindernis das Werkzeug behindern wird, und einen Wegmodifikator (36), der dazu ausgestaltet ist, den Werkzeugweg so zu modifizieren, dass es zu keiner Behinderung des Werkzeugs durch das Hindernis kommt, wenn bestimmt wurde, dass das Werkzeug durch das Hindernis behindert wird.
  2. Die numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, außerdem umfassend eine Speichereinheit (20), die dazu ausgestaltet ist, Hindernisdaten, welche die Form und die Position des Hindernisses angeben, zu speichern, wobei der Hindernisinformationsermittler dazu ausgestaltet ist, die Form und die Position des Hindernisses aus den in der Speichereinheit gespeicherten Hindernisdaten zu erhalten.
  3. Die numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bearbeitungszyklusbefehl Informationen enthält, die die Form und die Position des Hindernisses angeben, und wobei der Hindernisinformationsermittler dazu ausgestaltet ist, die Form und die Position des Hindernisses aus dem Ergebnis der Analyse des Zyklusbefehlsanalysators zu erhalten.
  4. Die numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Werkzeugweg einen Annäherungsweg (PAa) und einen Rückzugsweg (PAc) umfasst, wobei der Störungsbestimmer bestimmt, ob das Hindernis das Werkzeug auf dem Annäherungsweg (PAa), entlang dem sich das Werkzeug von einer Ursprungsposition (IP), das heißt der Position des Werkzeugs vor dem Beginn der Bewegung des Werkzeugs, zu einer Bearbeitungsstartposition (SP) bewegt, und auf dem Rückzugsweg (PAc), entlang dem sich das Werkzeug von einer Bearbeitungsendposition (EP) zu der Ursprungsposition bewegt, behindert, und wobei der Wegmodifikator dazu ausgestaltet ist, von dem Annäherungsweg und dem Rückzugsweg einen Weg zu modifizieren, auf dem das Hindernis das Werkzeug behindern wird.
  5. Ein Verfahren zur Festlegung eines Werkzeugweges, umfassend: einen Zyklusbefehlsanalyseschritt, in dem ein in einem Bearbeitungsprogramm enthaltener Bearbeitungszyklusbefehl analysiert wird, einen Werkstückformermittlungsschritt, in dem aus dem Ergebnis einer Analyse des Bearbeitungszyklusbefehls eine Werkstückform (WS) vor der Bearbeitung erhalten wird, einen Teilformermittlungsschritt, in dem aus dem Ergebnis der Analyse des Bearbeitungszyklusbefehls eine Teilform (MS) nach der Bearbeitung erhalten wird, einen Bearbeitungsfeldfestlegungsschritt, in dem ein Bearbeitungsfeld (MF) auf der Basis der Werkstückform und der Teilform bestimmt wird, einen Weggenerierungsschritt, in dem ein Werkzeugweg (PA) eines Werkzeugs (TO) einer Werkzeugmaschine (10) auf der Basis des Bearbeitungsfeldes generiert wird, einen Hindernisinformationsermittlungsschritt, in dem eine Form und eine Position eines vorbestimmten Hindernisses (IO) erhalten wird, einen Störungsbestimmungsschritt, in dem auf der Basis des Werkzeugweges und der Form und der Größe des Hindernisses bestimmt wird, ob das Hindernis das Werkzeug behindern wird, und einen Wegmodifizierungsschritt, in dem der Werkzeugweg so modifiziert wird, dass es zu keiner Behinderung des Werkzeugs durch das Hindernis kommt, wenn bestimmt wurde, dass das Hindernis das Werkzeug behindern wird.
  6. Das Verfahren zur Festlegung des Werkzeugweges nach Anspruch 5, wobei der Hindernisinformationsermittlungsschritt die Form und die Position des Hindernisses aus den in einer Speichereinheit (20) gespeicherten Hindernisdaten erhält, welche die Form und die Position des Hindernisses angeben.
  7. Das Verfahren zur Festlegung des Werkzeugweges nach Anspruch 5, wobei der Bearbeitungszyklusbefehl Informationen über die Form und die Position des Hindernisses enthält, und wobei der Hindernisinformationsermittlungsschritt die Form und die Position des Hindernisses aus dem Ergebnis der Analyse des Bearbeitungszyklusbefehls erhält.
  8. Das Verfahren zur Festlegung des Werkzeugweges nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Werkzeugweg einen Annäherungsweg (PAa) und einen Rückzugsweg (PAc) umfasst, wobei der Störungsbestimmungsschritt bestimmt, ob das Hindernis das Werkzeug auf dem Annäherungsweg (PAa), entlang dem sich das Werkzeug von einer Ursprungsposition (IP), das heißt einer Position des Werkzeugs vor dem Beginn der Bewegung des Werkzeugs, zu einer Bearbeitungsstartposition (SP) bewegt, und auf dem Rückzugsweg (PAc), entlang dem sich das Werkzeug von einer Bearbeitungsendposition (EP) zu der Anfangsposition bewegt, behindert, und wobei der Wegmodifizierungsschritt von dem Annäherungsweg und dem Rückzugsweg einen Weg modifiziert, auf dem das Hindernis das Werkzeug behindern wird.
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