DE102019207432A1

DE102019207432A1 - Numeriksteuerung, Numeriksteuerverfahren und Numeriksteuerprogramm

Info

Publication number: DE102019207432A1
Application number: DE102019207432.4A
Authority: DE
Inventors: Daisuke UENISHI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-01-09
Also published as: US11215972B2; KR102409653B1; JP6795553B2; CN110687869B; CN110687869A; JP2020009102A; US20200012259A1; KR20200005435A

Abstract

Es wird eine Numeriksteuerung, ein Numeriksteuerverfahren und ein Numeriksteuerprogramm bereitgestellt, die in der Lage sind, eine Reduktion bei der Bearbeitungsoberflächenqualität zu reduzieren, während die Bearbeitungseffizienz gesteigert wird. Eine Numeriksteuerung 1 umfasst: eine Programmanalyseeinheit 11, die ein Bearbeitungsprogramm zum Steuern einer Werkzeugmaschine analysiert und eine kumulative Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock, basierend auf einer bezeichneten Koordinate berechnet; eine Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12, die basierend auf der Bewegungsdistanz und einer bezeichneten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock einen Steuerpunkt als einen Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt in dem Befehlsblock erzeugt; eine Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13, die eine parametrische Kurve erzeugt, welche eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz, basierend auf den Steuerpunkten, definiert; und eine Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit 14, welche die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit ausgibt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Numeriksteuerung, ein Numeriksteuerverfahren und ein Numeriksteuerprogramm zum Ändern einer Befehlsgeschwindigkeit während der Bearbeitung.
Stand der Technik
In vielen konventionellen Fällen enthält ein Bearbeitungsprogramm zum Steuern einer Werkzeugmaschine eine anfangs eingestellte Zufuhrgeschwindigkeit zum Durchführen der Bearbeitung bei einer konstanten Geschwindigkeit. Im Bearbeitungsprogramm kann ein Geschwindigkeitsbefehl für jeden Befehlsblock gegeben werden (siehe beispielsweise Patentdokument 1) und somit ist in einigen Fällen ein Geschwindigkeitsbefehl für jeden Befehlsblock in Reaktion auf die Bearbeitungslast geändert worden, die sich entsprechend einer Form oder einer Bearbeitungsposition ändert, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen, wodurch die Verbesserung der Bearbeitungseffizienz ermutigt wird.
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2017-204072
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch, da eine Maschine, die bei einer hohen Geschwindigkeit beschleunigt oder verlangsamt, in der Lage ist, einem Geschwindigkeitsbefehl prompt zu folgen, ändert sich die Geschwindigkeit nicht glatt, wenn sich ein Befehlswert während der Bearbeitung ändert. Somit hat ein steiler Anstieg bei der Bearbeitungslast aufgrund der Auswirkung von Beschleunigung/Verlangsamung Schneidvibration etc. verursacht, was zu Problemen bei der Reduktion der Werkzeuglebensdauer und der Bearbeitungsoberflächenqualität führt.
Während die Auswirkung durch Steuern von Beschleunigung/Verlangsamung reduziert werden mag, da dies die Bearbeitungszeit ausdehnt, werden Einstellungen vorgenommen, um die Beschleunigung/Verlangsamung innerhalb einer kurzen Zeit abzuschließen. Dies führte zu Fällen, bei denen sich die Bearbeitungsoberflächenqualität diskontinuierlich zwischen Positionen der Geschwindigkeitsänderung unterscheidet, selbst auf derselben Bearbeitungsoberfläche, bestimmt als defekte Bearbeitungsoberflächenqualität aufweisend.
Die vorliegende Erfindung soll eine Numeriksteuerung, ein Numeriksteuerverfahren und ein Numeriksteuerprogramm bereitstellen, die in der Lage sind, eine Minderung bei der Bearbeitungsoberflächenqualität zu reduzieren, während die Bearbeitungseffizienz verbessert wird.

(1) Eine Numeriksteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung (beispielsweise die später beschriebene Numeriksteuerung 1) umfasst: eine Programmanalyseeinheit (beispielsweise eine später beschriebene Programmanalyseeinheit 11), welche ein Bearbeitungsprogramm zum Steuern einer Werkzeugmaschine analysiert und eine kumulative Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock berechnet, basierend auf einer bezeichneten Koordinate; eine Steuerpunkterzeugungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Steuerpunkterzeugungseinheit 12), die basierend auf der Bewegungsdistanz und einer bezeichneten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock einen Steuerpunkt als einen Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt im Befehlsblock erzeugt; eine Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13), die eine parametrische Kurve erzeugt, welche eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz definiert, basierend auf den Steuerpunkten; und eine Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit (beispielsweise die später beschriebene Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit 14), welche die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit ausgibt.
(2) In der in (1) beschriebenen Numeriksteuerung kann die Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit die Befehlsgeschwindigkeit unter Verwendung eines vorbestimmten Koeffizienten justieren.
(3) In der in (1) oder (2) beschriebenen Numeriksteuerung kann die parametrische Kurve eine B-Spline-Kurve, eine Bezier-Kurve und eine nicht-gleichförmige rationale B-Spline (NURBS)-Kurve sein.
(4) In der in einem von (1) bis (3) beschriebenen Numeriksteuerung kann die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit die Steuerpunkte weglassen, die eine Geschwindigkeit gleich jenen sowohl ihrer vorhergehenden als auch ihrer nachfolgenden Steuerpunkte aufweisen.
(5) In der in (4) beschriebenen Numeriksteuerung kann die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit Steuerpunkte weglassen, die eine Geschwindigkeitsdifferenz zu ihren vorhergehenden und nachfolgenden Steuerpunkten innerhalb eines benannten Geschwindigkeitsbereichs aufweisen.
(6) Ein Numeriksteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch einen Computer (beispielsweise die später beschriebene Numeriksteuerung 1) ausgeführt, wobei das Numeriksteuerverfahren umfasst: einen Programmanalyseschritt des Analysierens eines Bearbeitungsprogramms zum Steuern einer Werkzeugmaschine und Berechnen einer kumulativen Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock, basierend auf einer benannten Koordinate; einen Steuerpunkt-Erzeugungsschritt des Erzeugens, basierend auf der Bewegungsdistanz und einer benannten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock, eines Steuerpunktes aus einem Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt im Befehlsblock; einen Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungsschritt des Erzeugens einer parametrischen Kurve, die eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz, basierend auf den Steuerpunkten, definiert; und einen Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeschritt des Ausgebens der erzeugten Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit.
(7) Ein Numeriksteuerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung dient dazu, einen Computer (beispielsweise die später beschriebene Numeriksteuerung 1) zu veranlassen, auszuführen: einen Programmanalyseschritt des Analysierens eines Bearbeitungsprogramms zum Steuern einer Werkzeugmaschine und Berechnen einer kumulativen Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock, basierend auf einer benannten Koordinate; einen Steuerpunkt-Erzeugungsschritt des Erzeugens, basierend auf der Bewegungsdistanz und einer benannten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock, eines Steuerpunktes aus einem Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt im Befehlsblock; einen Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungsschritt des Erzeugens einer parametrischen Kurve, die eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz, basierend auf den Steuerpunkten, definiert; und einen Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeschritt des Ausgebens der erzeugten Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit.

Die Numeriksteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, die Reduktion bei der Bearbeitungsoberflächenqualität zu unterdrücken, während die Bearbeitungseffizienz erhöht wird.
Figurenliste

1 illustriert in Beispiel eines Bearbeitungsprogramms gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 illustriert in Beispiel des Übergangs einer für jeden Befehlsblock im Bearbeitungsprogramm bezeichneten Geschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform;
3 illustriert ein Beispiel eines Geschwindigkeitsübergangs, wenn Beschleunigung/Verlangsamung gesteuert wird, auf eine bezeichnete Geschwindigkeit unter Verwendung der konventionellen Technik, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform;
4 illustriert ein Beispiel eines Geschwindigkeitsübergangs, wenn eine Befehlsgeschwindigkeit für eine Werkzeugmaschine gesteuert wird, auf Basis einer parametrischen Kurve, welche aus dem Bearbeitungsprogramm durch eine Numeriksteuerung gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird;
5 zeigt die Funktionskonfiguration der Numeriksteuerung gemäß der ersten Ausführungsform;
6 zeigt Assoziierung eines Befehlsblocks mit einer kumulativen Bewegungsdistanz und einer bezeichneten Geschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist ein Flussdiagramm, das in Verfahren des Erzeugens eines Steuerpunktes gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 zeigt ein Beispiel der Erzeugung eines Steuerpunktes gemäß der ersten Ausführungsform;
9 zeigt ein Beispiel der Erzeugung von Steuerpunkten und einer B-Spline-Kurve gemäß der ersten Ausführungsform;
10 zeigt eine Änderung, die aus der Ordnung einer parametrischen Kurve resultiert, gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens des Bezeichnens eines Koeffizienten in einem Bearbeitungsprogramm gemäß der zweiten Ausführungsform;
12 illustriert ein Beispiel eines Justierergebnisses einer Befehlsgeschwindigkeit gemäß der zweiten Ausführungsform;
13 illustriert ein Beispiel von Modalgeschwindigkeitsinformation in einem Bearbeitungsprogramm gemäß einer dritten Ausführungsform;
14 illustriert ein Beispiel von Steuerpunkten, die erzeugt werden unter Verwendung einer Geschwindigkeit, die in einem Befehlsblock in dem Bearbeitungsprogramm beschrieben ist, und Modalgeschwindigkeitsinformation, wie auch einer parametrischen Kurve, basierend auf diesen Steuerpunkten, gemäß der dritten Ausführungsform;
15 illustriert ein Beispiel von Steuerpunkten, die aus der Weglassung aus dem Bearbeitungsprogramm, wie auch einer parametrischen Kurve, basierend auf diesen Steuerpunkten, gemäß der dritten Ausführungsform resultieren;
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des Erzeugens eines Steuerpunktes gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
17 zeigt ein Beispiel in welchem keiner der aus dem Bearbeitungsprogramm ableitbaren Steuerpunkte weggelassen sind, gemäß der dritten Ausführungsform;
18 zeigt ein Beispiel, in welchem einige der Steuerpunkte, die aus dem Bearbeitungsprogramm ableitbar sind, weggelassen sind, gemäß der dritten Ausführungsform; und
19 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens des Bezeichnens einer Funktion des Weglassens von Steuerpunkten in dem Bearbeitungsprogramm gemäß der dritten Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Eine Numeriksteuerung 1 gemäß der ersten Ausführungsform führt ein Bearbeitungsprogramm aus, in welchem eine Koordinate, welche die Position jeder Achse angibt, und eine Zufuhrgeschwindigkeit für jeden Befehlsblock benannt sind, und steuert eine Werkzeugmaschine. Beim Ausführen des Bearbeitungsprogramms analysiert die Numeriksteuerung 1 jeden Befehlsblock und steuert eine tatsächliche Zufuhrgeschwindigkeit bis zu der benannten Koordinate, basierend auf einer benannten Geschwindigkeit. In dieser Stufe erzeugt die Numeriksteuerung 1 eine parametrische Kurve mit sanfter Geschwindigkeitsänderung für mehrere Steuerpunkte, die kumulative Bewegungsdistanz assoziiert, berechnet aus einer für jeden Befehlsblock benannten Koordinate, mit einer benannten Geschwindigkeit, und gibt Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz auf Basis der erzeugten parametrischen Kurve aus.
1 illustriert ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms gemäß der ersten Ausführungsform. In diesem Beispiel wird bezeichnet, dass die Bearbeitung ab einem Ursprung, der im Block Nummer 1 bezeichnet wird, zu Koordinaten (10.0, 10.0) im Block Nummer 2 bei einer Zufuhrgeschwindigkeit F1000 ausgeführt wird. Gleichermaßen wird bezeichnet, dass die Bearbeitung bis zu Koordinaten (15,0, 13,0) im Block Nummer 3 bei einer Zufuhrgeschwindigkeit F2000, zu Koordinaten (18.0, 11,0) im Block Nummer 4 bei einer Zufuhrgeschwindigkeit F2500, und zu Koordinaten (20,0, 5,0) im Block Nummer 5 bei einer Zufuhrgeschwindigkeit F1100 ausgeführt wird.
2 illustriert ein Beispiel des Übergangs einer für jeden Befehlsblock im Bearbeitungsprogramm bezeichneten Geschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform. In diesem Beispiel wird eine für jeden Befehlsblock benannte Geschwindigkeit relativ zu einer kumulativen Bewegungsdistanz ab einem Ursprung gezeichnet, welcher aus dem in 1 gezeigten Bearbeitungsprogramm lesbar ist.
Falls die Werkzeugmaschine anhand einer bezeichneten Geschwindigkeit gesteuert wird, ändert sich die Geschwindigkeit diskontinuierlich an einer Position, wo ein Befehlsblock umgeschaltet wird (beispielsweise an einer Position A, wo Block Nummer 2 zu Block Nummer 3 schaltet, eine Position B, wo Block Nummer 3 zu Block Nummer 4 umschaltet, und dergleichen). Dies veranlasst starkes Ansteigen bei der Bearbeitungslast an diesen Positionen, was zum Risiko einer verkürzten Werkzeuglebensdauer und Reduktion bei Bearbeitungsoberflächenqualität führt.
3 illustriert ein Beispiel von Geschwindigkeitsübergang, wenn Beschleunigung/Verlangsamung auf eine bezeichnete Geschwindigkeit gesteuert wird, unter Verwendung der konventionellen Technik, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform. In diesem Fall ändert sich die Befehlsgeschwindigkeit sanfter als im Falle von 2, was ein starkes Ansteigen bei der Bearbeitungslast reduziert, aber die für die Bearbeitung erforderliche Zeit verlängert sich in Reaktion auf die für die Beschleunigung/Verlangsamung benötigte Zeit. Falls die Zeit für die Beschleunigung/Verlangsamung in Reaktion auf das Obige gekürzt wird, da die resultierende Änderung bei der Geschwindigkeit einen starken Anstieg bei der Bearbeitungsoberflächenqualität zwischen Befehlsblöcken verursacht, ist es wahrscheinlich, dass, wenn eine kontinuierliche Oberflächenqualität erforderlich ist, die Bearbeitungsoberflächenqualität als defekt bestimmt wird.
4 illustriert ein Beispiel eines Geschwindigkeitsübergangs, wenn eine Befehlsgeschwindigkeit für die Werkzeugmaschine auf Basis einer parametrischen Kurve gesteuert wird, die aus dem Bearbeitungsprogramm durch die Numeriksteuerung 1 gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird. In diesem Beispiel sind Steuerpunkte, die einem Startpunkt und einem Endpunkt eines Befehlsblocks entsprechen, vorgesehen, und wird eine parametrische Kurve basierend auf diesen Steuerpunkten gezeichnet.
In diesem Fall ändert sich die Befehlsgeschwindigkeit sanfter und weiterhin, verglichen mit der Bearbeitungszeit, die auf der im Bearbeitungsprogramm bezeichneten Geschwindigkeit basiert, werden eine Zone mit höherer Geschwindigkeit und eine Zone mit niedrigerer Geschwindigkeit erzeugt, wodurch im Wesentlichen gleiche Bearbeitungszeit aufrechterhalten wird.
5 zeigt die Funktionskonfiguration der Numeriksteuerung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Numeriksteuerung 1 ist ein Informationsprozessor, der eine Steuereinheit 10 und eine Speichereinheit 20 beinhaltet. Um eine parametrische Kurve aus einer Koordinate und einer Geschwindigkeit, die in einem Befehlsblock im Bearbeitungsprogramm benannt sind, zu erzeugen und die tatsächliche Befehlsgeschwindigkeit auf Basis der parametrischen Kurve auszugeben, beinhaltet die Steuereinheit 10 eine Programmanalyseeinheit 11, eine Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12, eine Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13 und eine Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit 14. Diese Funktionseinheiten werden durch Einlesen und Ausführen eines Numeriksteuerprogramms aus der Speichereinheit 20 durch die Steuereinheit 10 realisiert.
Die Programmanalyseeinheit 11 liest und analysiert das Bearbeitungsprogramm zum Steuern der Werkzeugmaschine aus der Speichereinheit 20 oder einer externen Ausrüstung aus. Spezifischer, in der ersten Ausführungsform, extrahiert die Programmanalyseeinheit 11 eine Endpunktkoordinate und einen benannten Wert von Geschwindigkeit aus jedem Befehlsblock, der das Bearbeitungsprogramm bildet.
Weiter berechnet die Programmanalyseeinheit 11 einen kumulativen Hub B_p aus einem Bearbeitungsstartpunkt bis zu einem Endpunkt jedes Befehlsblocks, basierend auf der extrahierten Koordinate und erfasst die kumulative Bewegungsdistanz B_p und eine benannte Geschwindigkeit Fp für jeden Befehlsblock.
6 zeigt die Assoziierung eines Befehlsblocks mit einer kumulativen Bewegungsdistanz und einer benannten Geschwindigkeit gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Koordinate und ein bezeichneter Wert der Geschwindigkeit werden aus jedem Befehlsblock extrahiert und eine kumulative Bewegungsdistanz und eine benannte Geschwindigkeit sind mit einer Blocknummer assoziiert.
Unter Verwendung eines Hubs ΔA_i längs jeder Achse wird eine Bewegungsdistanz ΔB_p für jeden Befehlsblock definiert wie folgt: $Δ B_{p} = \sqrt{Δ Α_{1}^{2} + Δ A_{2}^{2} + \dots}$
Beispielsweise, falls ein Befehl für zwei Achsen von X und Y gilt, wird die folgende Formel etabliert: $Δ B_{p} = \sqrt{Δ X^{2} + Δ Y^{2}}$
Somit kann die Bewegungsdistanz ΔB_p basierend auf einer Koordinate berechnet werden, die für jeden Befehlsblock bezeichnet ist, unter Verwendung der nachfolgenden Formel: $\begin{array}{l} Δ B_{0} = \sqrt{0^{2} + 0^{2}} = 0 \\ Δ B_{1} = \sqrt{10^{2} + 10^{2}} = 14.142 \\ Δ B_{2} = \sqrt{{(15 - 10)}^{2} + {(13 - 10)}^{2}} = 5.831 \end{array}$
Basierend auf der kumulativen Bewegungsdistanz B_p bis zu einem Endpunkt und der Geschwindigkeit F_p für jeden Befehlsblock erzeugt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 Steuerpunkte P_i = (P_bi, P_fi) als einen Satz der kumulativen Bewegungsdistanz und einer Geschwindigkeit am Startpunkt und einem Endpunkt in dem Befehlsblock.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des Erzeugens eines Steuerpunktes gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Im Schritt S1 berechnet die Programmanalyseeinheit 11 die kumulative Bewegungsdistanz B_p und die Geschwindigkeit F_p für jeden Befehlsblock, basierend auf dem Inhalt der Bezeichnung für jeden Befehlsblock im Bearbeitungsprogramm.
Im Schritt S2 initialisiert die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 einen Index i zu einem Steuerpunkt, wie auch einen Index p zu einem Befehlsblock herunter auf Null. Im Schritt S3 berechnet die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 einen i-ten Steuerpunkt (i ≥ 0) als P_fi = F_p, P_bi = B_p.
Im Schritt S4 bestimmt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12, ob ein (p+1)-ter Befehlsblock, das heißt Bp+1 und Fp+1 vorhanden ist oder nicht. Falls es als Ja bestimmt wird, verschiebt sich die Verarbeitung zu Schritt S5. Falls als Nein bestimmt wird, was bedeutet, dass die Steuerpunkterzeugung abgeschlossen ist, wird die Verarbeitung beendet.
Im Schritt S5 bestimmt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12, ob eine benannte Geschwindigkeit im aktuellen (p-ten) Befehlsblock und eine benannte Geschwindigkeit im nächsten ((p+1)-ten) Befehlsblock zueinander gleich sind. Falls als Ja bestimmt wird, verschiebt sich die Verarbeitung zu Schritt S8. Falls als Nein bestimmt wird, verschiebt sich die Verarbeitung zu Schritt S6.
Im Schritt S6 zählt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 den Index i herauf, um einen Steuerpunkt zu erzeugen, der einem Startpunkt des nächsten ((p+1)-ten) Befehlsblock entspricht und eine andere Geschwindigkeit als der aktuelle (p-te) Befehlsblock aufweist. Im Schritt S7 berechnet die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 den i-ten Steuerpunkt wie folgt: P_fi = F_p+i, P_bi = B_p.
Im Schritt S8 werden die Indizes i und p heraufgezählt, um einen Steuerpunkt zu erzeugen, der einem Endpunkt des nächsten ((p+1)-ten) Befehlsblocks entspricht. Dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt S3 zurück.
8 zeigt ein Beispiel der Erzeugung eines Steuerpunkts gemäß der ersten Ausführungsform. In diesem Beispiel werden unterschiedliche Geschwindigkeiten in den jeweiligen Befehlsblöcken bezeichnet. In diesem Fall wird zuerst ein Steuerpunkt P₀ = (B₀, F₀) entsprechend einem Bearbeitungsstartpunkt aus Block Nummer 1 (Index p = 0) erzeugt. Ab Block Nummer 2 oder später (Index p > 0) werden ein Steuerpunkt P_2p-1 = (B_p-1, F_p) entsprechend einem Startpunkt und ein Steuerpunkt P_2p = (B_p, F_p) entsprechend einem Endpunkt erzeugt.
Basierend auf den erzeugten Steuerpunkten erzeugt die Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13 eine parametrische Kurve, die eine befohlene Geschwindigkeit für eine Bewegungsdistanz definiert. Die parametrische Kurve kann eine B-Spline-Kurve, eine Bezier-Kurve, oder eine nicht-gleichförmige rationale B-Spline (NURBS)-Kurve sein. Nachfolgend wird die parametrische Kurve als eine B-Spline-Kurve beschrieben.
Eine B-Spline-Kurve C(t) wird unter Verwendung einer Basisfunktion (Zusammenführfunktion) N_i ⁿ(t), dem Steuerpunkt P_i , Knoten (Knotenvektor) t, einer Ordnung n und der Anzahl (m + 1) von Steuerpunkten definiert. Eine Bewegungsdistanz B(t) und eine Befehlsgeschwindigkeit F(t) werden wie folgt aus P_bi und P_fi bestimmt: $\begin{array}{l} \begin{matrix} P_{i} = (P_{b_{i}}, P_{f_{i}}), & P_{i} = P_{0}, P_{1}, P_{2}, \dots, P_{m} \end{matrix} \\ C (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{i} N_{i}^{n} (t) \\ B (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{b_{i}} N_{i}^{n} (t) \\ F (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{f_{i}} N_{i}^{n} (t) \\ N_{i}^{0} (t) = {\begin{array}{l} 1, & t_{i} \leq t < t_{i + 1} \\ 0, & o t h e r w i s e \end{array} \\ N_{i}^{n} (t) = \frac{t - t_{i}}{t_{i + n} - t_{i}} N_{i}^{n - 1} (t) + \frac{t_{i + n + 1} - t}{t_{i + n + 1} - t_{i + 1}} N_{i + 1}^{n - 1} (t) \end{array}$
Hier, um eine offene, gleichförmige B-Spline zu erhalten, die den ersten Steuerpunkt P0 und den letzten Steuerpunkt Pm passiert, werden mehrere Knoten (n+1) am Anfang und am Ende wie unten bereitgestellt. Es sollte angemerkt werden, dass die Anzahl p von Knotenvektoren p = m + n + 1 ist.
9 zeigt ein Beispiel der Erzeugung von Steuerpunkten und einer B-Spline-Kurve gemäß der ersten Ausführungsform. In diesem Beispiel werden Steuerpunkte P₀ bis P₈ , gezeigt in 8, in einem Koordinatensystem vorgesehen, wo die Bewegungsdistanz B und die Geschwindigkeit F als die Achsen dienen. Beispielsweise wird ein Steuerpunkt P₃ entsprechend einem Start eines Befehlsblocks mit der Block Nummer 3 an Koordinaten (P_b3 , P_f3 ) bereitgestellt. Basierend auf diesen Steuerpunkten wird eine B-Spline-Kurve C(t) der bezeichneten Ordnung, wie auch eine quadratische B-Spline-Kurve C(t) erzeugt.
Die Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit 14 gibt eine erzeugte Befehlsgeschwindigkeit für jeden vorbestimmten Hub als eine Interpolationseinheit aus, wodurch die Werkzeugmaschine gesteuert wird. Spezifischer, wenn die Bewegungsdistanz B(t) pro Interpolationseinheit gemessen wird, berechnet die Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit 14 t als eine Lösung für eine quadratische Gleichung eines Knotens t wie folgt: berechnet die Befehlsgeschwindigkeit f(t) aus t und gibt die berechnete Geschwindigkeit aus. Es sei anzumerken, dass α, β und γ Koeffizienten sind, die als die Bewegungsdistanz P_bi und gegebenes B(t) an einem Steuerpunkt definiert sind. $\begin{array}{l} B (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{b_{i}} N_{i}^{n} (t) \\ 0 = α t^{2} + β t + γ \\ t = \frac{- β \pm \sqrt{β^{2} - 4 α γ}}{2 α} \\ F (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{f_{i}} N_{i}^{n} (t) \end{array}$
Ein Beispiel der Berechnung der B-Spline-Kurve wird als Nächstes beschrieben.
(Erstes Beispiel der Berechnung: die Anzahl L von Segmenten = 1, die Ordnung n = 2, die Anzahl (m + 1) von Steuerpunkten = 3)
Eine quadratische B-Spline-Kurve C(t) mit einem Segment, das P₀ , P₁ und P₂ als Steuerpunkte verwendet und P₀ und P₂ an den entgegengesetzten Enden passiert, wird durch die nachfolgende Formel ausgedrückt. Es ist anzumerken, dass die Anzahl (m + 1) von Steuerpunkten, die Ordnung n und die Anzahl L von Segmenten m = n + L -1 erfüllt. $C (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{i} N_{i}^{n} (t) = \sum_{i = 0}^{2} P_{i} N_{i}^{2} (t) = P_{0} N_{0}^{2} (t) + P_{1} N_{1}^{2} (t) + P_{2} N_{2}^{2} (t)$
Die Anzahl p von Knotenvektoren {t₀, ..., t_p} wird wie folgt bestimmt: p = m + n + 1 = 5. Um eine offene gleichförmige B-Spline-Kurve zu erfassen, falls (n + 1) = 3 Mehrfachknoten am Startpunkt und einem Endpunkt vorgesehen sind, wird der Knotenvektor wie folgt bestimmt: {t₀, ..., t₅} = {0, 0, 0, 1, 1, 1}. Wobei die Domäne t₂ ≤ t < t₃ ist, nimmt eine Kostantbasisfunktion 1 nur an, falls t₂ ≤ t < t₃ erfüllt ist, und werden konstant zu quadratischen Basisfunktionen wie folgt jeweils berechnet: $\begin{array}{l} \begin{matrix} N_{0}^{0} (t) = 0, & t = t_{0} = t_{1} = 0 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{1}^{0} (t) = 0, & t = t_{1} = t_{2} = 0 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{2}^{0} (t) = 1, & t_{2} = 0 \leq t < t_{3} = 1 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{3}^{0} (t) = 0, & t = t_{3} = t_{4} = 1 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{4}^{0} (t) = 0, & t = t_{4} = t_{5} = 1 \end{matrix} \\ N_{0}^{1} (t) = \frac{t - t_{0}}{t_{1} - t_{0}} N_{0}^{0} (t) + \frac{t_{2} - t}{t_{2} - t_{1}} N_{1}^{0} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} \times 0 + \frac{0 - t}{_{0} - 0} \times 0 = 0 \\ N_{1}^{1} (t) = \frac{t - t_{1}}{t_{2} - t_{1}} N_{1}^{0} (t) + \frac{t_{3} - t}{t_{3} - t_{2}} N_{2}^{0} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} \times 0 + \frac{1 - t}{_{1} - 0} \times 1 = 1 - t \\ N_{2}^{1} (t) = \frac{t - t_{2}}{t_{3} - t_{2}} N_{2}^{0} (t) + \frac{t_{4} - t}{t_{4} - t_{3}} N_{3}^{0} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} \times 1 + \frac{1 - t}{1 - 1} \times 0 = t \\ N_{3}^{1} (t) = \frac{t - t_{3}}{t_{4} - t_{3}} N_{3}^{0} (t) + \frac{t_{5} - t}{t_{5} - t_{4}} N_{4}^{0} (t) = \frac{t - 1}{1 - 1} \times 0 + \frac{1 - t}{1 - 1} \times 0 = 0 \\ N_{0}^{2} (t) = \frac{t - t_{0}}{t_{2} - t_{0}} N_{0}^{1} (t) + \frac{t_{3} - t}{t_{3} - t_{1}} N_{1}^{1} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} (0) + \frac{1 - t}{1 - 0} (1 - t) = {(1 - t)}^{2} \\ N_{1}^{2} (t) = \frac{t - t_{1}}{t_{3} - t_{1}} N_{1}^{1} (t) + \frac{t_{4} - t}{t_{4} - t_{2}} N_{2}^{1} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} \times (1 - t) + \frac{1 - t}{1 - 0} \times (t) = 2 t (1 - t) \\ N_{2}^{2} (t) = \frac{t - t_{2}}{t_{4} - t_{2}} N_{2}^{1} (t) + \frac{t_{5} - t}{t_{5} - t_{3}} N_{3}^{1} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} (t) + \frac{1 - t}{1 - 1} (0) = t^{2} \end{array}$
Somit, wenn die Bewegungsdistanz B(t) pro Interpolationseinheit gegeben wird, wird die Befehlsgeschwindigkeit F(t) unter Verwendung des Knotens t wie folgt berechnet: $\begin{array}{l} B (t) = P_{b_{0}} {(1 - t)}^{2} + P_{b_{1}} (2 t (1 - t)) + P_{b_{2}} (t^{2}) \\ 0 = (P_{b_{0}} - 2 P_{b_{1}} + P_{b_{2}}) t^{2} + (- 2 P_{b_{0}} + 2 P_{b_{1}}) t + (P_{b_{0}} - B (t)) \\ t = \frac{- β \pm \sqrt{β^{2} - 4 α γ}}{2 α} \\ α = P_{b_{0}} - 2 P_{b_{1}} + P_{b_{1}} \\ β = - 2 P_{b_{0}} + 2 P_{b_{1}} \\ γ = P_{b_{0}} - B (t) \\ F (t) = P_{f_{0}} {(1 - t)}^{2} + P_{f_{1}} (2 t (1 - t)) + P_{f_{2}} (t^{2}) \end{array}$
(Zweites Beispiel der Berechnung: die Anzahl L von Segmenten = 2, die Ordnung n = 2, die Anzahl (m + 1) von Steuerpunkten = 4) .
Eine quadratische B-Spline-Kurve C(t) mit zwei Segmenten, die P₀ , P₁ , P₂ und P₃ verwenden als Steuerpunkte, und die P₀ und P₄ an den entgegengesetzten Enden passieren, wird durch die nachfolgende Formel ausgedrückt: $C (t) = \sum_{i = 0}^{m} P_{i} N_{i}^{n} (t) = \sum_{i = 0}^{3} P_{i} N_{i}^{2} (t) = P_{0} N_{0}^{2} (t) + P_{1} N_{1}^{2} (t) + P_{2} N_{2}^{2} (t) + P_{3} N_{3}^{2} (t)$
Die Anzahl p von Knotenvektoren {t₀, ..., t_p} ist p = m + n + 1 = 6. Um die offene gleichförmige B-Spline-Kurve zu erfassen, falls (n + 1) = 3, werden mehrere Knoten an einem Startpunkt und einem Endpunkt vorgesehen, wird der Knotenvektor wie folgt bestimmt: {t₀, ..., t₆) = {0, 0, 0, 1, 2, 2, 2}. Die offene gleichförmige B-Spline-Kurve wird dadurch erfasst, dass eine gleichförmige Änderung außerhalb einer Mehrfachknotenzone vorgenommen wird, während die nicht-gleichförmige B-Spline-Kurve mit unterschiedlichen Gewichtungen auf jedem Steuerpunkt erfasst wird, indem eine nicht-gleichförmige Änderung oder Multiplikation außerhalb der Mehrfachknotenzone vorgenommen wird. Wenn die Domäne t₂ ≤ t < t₄ ist, nimmt die Konstantbasisfunktion 1 nur an, falls t₂ ≤ t < t₄ erfüllt ist, wie sich aus der nachfolgenden Gleichung versteht. $\begin{array}{l} \begin{matrix} N_{0}^{0} (t) = 0, & t = t_{0} = t_{1} = 0 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{1}^{0} (t) = 0, & t = t_{1} = t_{2} = 0 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{2}^{0} (t) = 0, & t_{2} = 0 \leq t < t_{3} = 1 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{3}^{0} (t) = 1, & t_{3} = 1 \leq t < t_{4} \end{matrix} = 2 \\ \begin{matrix} N_{4}^{0} (t) = 0, & t = t_{4} = t_{5} = 2 \end{matrix} \\ \begin{matrix} N_{5}^{0} (t) = 0, & t = t_{5} = t_{6} = 2 \end{matrix} \end{array}$
In einem Bereich von 0 ≤ t < 1 des Knotens t im ersten Segment werden eine lineare Basisfunktion und eine quadratische Basisfunktion jeweils wie folgt berechnet: $\begin{array}{l} N_{0}^{1} (t) = \frac{t - t_{0}}{t_{1} - t_{0}} N_{0}^{0} (t) + \frac{t_{2} - t}{t_{2} - t_{1}} N_{1}^{0} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} \times 0 + \frac{0 - t}{0 - 0} \times 0 = 0 \\ N_{1}^{1} (t) = \frac{t - t_{1}}{t_{2} - t_{1}} N_{1}^{0} (t) + \frac{t_{3} - t}{t_{3} - t_{2}} N_{2}^{0} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} \times 0 + \frac{1 - t}{1 - 0} \times 1 = 1 - t \\ N_{2}^{1} (t) = \frac{t - t_{2}}{t_{3} - t_{2}} N_{2}^{0} (t) + \frac{t_{4} - t}{t_{4} - t_{3}} N_{3}^{0} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} \times 1 + \frac{2 - t}{2 - 1} \times 0 = t \\ N_{3}^{1} (t) = \frac{t - t_{3}}{t_{4} - t_{3}} N_{3}^{0} (t) + \frac{t_{5} - t}{t_{5} - t_{4}} N_{4}^{0} (t) = \frac{t - 1}{2 - 1} \times 0 + \frac{2 - t}{2 - 2} \times 0 = 0 \\ N_{0}^{2} (t) = \frac{t - t_{0}}{t_{2} - t_{0}} N_{0}^{1} (t) + \frac{t_{3} - t}{t_{3} - t_{1}} N_{1}^{1} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} (0) + \frac{1 - t}{1 - 0} (1 - t) = {(1 - t)}^{2} \\ N_{1}^{2} (t) = \frac{t - t_{1}}{t_{3} - t_{1}} N_{1}^{1} (t) + \frac{t_{4} - t}{t_{4} - t_{2}} N_{2}^{1} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} \times (1 - t) + \frac{2 - t}{2 - 0} \times (t) = \frac{1}{2} t (4 - 3 t) \\ N_{2}^{2} (t) = \frac{t - t_{2}}{t_{4} - t_{2}} N_{2}^{1} (t) + \frac{t_{5} - t}{t_{5} - t_{3}} N_{3}^{1} (t) = \frac{t - 0}{2 - 0} (t) + \frac{2 - t}{2 - 1} (0) = \frac{1}{2} t^{2} \end{array}$
In einem Bereich 1 ≤ t < 2 des Knotens t im zweiten Segment werden eine lineare Basisfunktion und eine quadratische Basisfunktion jeweils wie folgt berechnet: $\begin{matrix} N_{1}^{1} (t) = \frac{t - t_{1}}{t_{2} - t_{1}} N_{1}^{0} (t) + \frac{t_{3} - t}{t_{3} - t_{2}} N_{2}^{0} (t) = \frac{t - 0}{0 - 0} \times 0 + \frac{1 - t}{1 - 0} \times 1 = 1 - t \\ N_{2}^{1} (t) = \frac{t - t_{2}}{t_{3} - t_{2}} N_{2}^{0} (t) + \frac{t_{4} - t}{t_{4} - t_{3}} N_{3}^{0} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} \times 0 + \frac{2 - t}{2 - 1} \times 1 = 2 - t \\ N_{3}^{1} (t) = \frac{t - t_{3}}{t_{4} - t_{3}} N_{3}^{0} (t) + \frac{t_{5} - t}{t_{5} - t_{4}} N_{4}^{0} (t) = \frac{t - 1}{2 - 1} \times 1 + \frac{2 - t}{2 - 2} \times 0 = t - 1 \\ N_{4}^{1} (t) = \frac{t - t_{4}}{t_{5} - t_{4}} N_{4}^{0} (t) + \frac{t_{6} - t}{t_{6} - t_{5}} N_{5}^{0} (t) = \frac{t - 2}{2 - 2} \times 0 + \frac{2 - t}{2 - 2} \times 0 = 0 \\ N_{1}^{2} (t) = \frac{t - t_{1}}{t_{3} - t_{1}} N_{1}^{1} (t) + \frac{t_{4} - t}{t_{4} - t_{2}} N_{2}^{1} (t) = \frac{t - 0}{1 - 0} \times (0) + \frac{2 - t}{2 - 0} \times (2 - t) = \frac{1}{2} {(2 - t)}^{2} \\ N_{2}^{2} (t) = \frac{t - t_{2}}{t_{4} - t_{2}} N_{2}^{1} (t) + \frac{t_{5} - t}{t_{5} - t_{3}} N_{3}^{1} (t) = \frac{t - 0}{2 - 0} (2 - t) + \frac{2 - t}{2 - 1} (t - 1) \\ = \frac{1}{2} (2 - t) (3 t - 2) \\ N_{3}^{2} (t) = \frac{t - t_{3}}{t_{5} - t_{3}} N_{3}^{1} (t) + \frac{t_{6} - t}{t_{6} - t_{4}} N_{4}^{1} (t) = \frac{t - 1}{2 - 1} (t - 1) + \frac{2 - t}{2 - 1} \times 0 = {(t - 1)}^{2} \end{matrix}$
Somit, wenn die Bewegungsdistanz B(t) pro Interpolationseinheit gegeben wird, wird die Befehlsgeschwindigkeit F(t) für jedes Segment unter Verwendung des Knotens t berechnet. Das heißt, dass im Bereich 0 ≤ t < 1 des ersten Segments die Befehlsgeschwindigkeit F(t) für eine Bewegungsdistanz Bo(t) wie folgt berechnet wird: $\begin{array}{l} B_{0} (t) = \sum_{i = 0}^{2} P_{b_{i}} N_{i}^{1} (t) = P_{b_{0}} N_{0}^{1} (t) + P_{b_{1}} N_{1}^{2} (t) + P_{b_{2}} N_{2}^{2} (t) \\ = P_{b_{0}} {(1 - t)}^{2} + P_{b_{i}} (\frac{1}{2} t (4 - 3 t)) + P_{b_{2}} \frac{1}{2} t^{2} \\ 0 = (P_{b_{0}} - \frac{3}{2} P_{b_{1}} + \frac{1}{2} P_{b_{2}}) t^{2} + (- 2 P_{b_{0}} + 2 P_{b_{1}}) t + (P_{b_{0}} - Δ B_{0}) \\ t = \frac{- β \pm \sqrt{β^{2} + 4 α γ}}{2 α} \\ α = P_{b_{0}} - \frac{3}{2} P_{b_{1}} + \frac{1}{2} P_{b_{2}} \\ β = - 2 P_{b_{0}} + 2 P_{b_{1}} \\ γ = P_{b_{0}} - B_{0} (t) \\ F (t) = P_{f_{0}} {(1 - t)}^{2} + P_{f_{1}} (2 t (1 - t)) + P_{f_{2}} (t^{2}) \end{array}$
Im Bereich 1 ≤ t < 2 des zweiten segmentes wird die Befehlsgeschwindigkeit F(t) für eine Bewegungsdistanz B₁ (t) wie folgt berechnet: $\begin{matrix} B_{1 (t)} = \sum_{i = 1}^{3} P_{b_{i}} N_{i}^{2} (t) = P_{b_{1}} N_{1}^{2} (t) + P_{b_{2}} N_{2}^{2} (t) + P_{b_{3}} N_{3}^{2} (t) \\ = P_{b_{0}} (\frac{1}{2} {(2 - t)}^{2}) + P_{b_{1}} (\frac{1}{2} (2 - t) (3 t - 2)) + P_{b_{2}} {(t - 1)}^{2} \\ 0 = (\frac{1}{2} P_{b_{1}} - \frac{3}{2} P_{b_{2}} + P_{b_{3}}) t^{2} + (- 2 P_{b_{1}} + 4 P_{b_{2}} - 2 P_{b_{3}}) t + (2 P_{b_{1}} - 2 P_{b_{2}} + P_{b_{3}} - Δ B_{1}) \\ t = \frac{- β \pm \sqrt{β^{2} - 4 α γ}}{2 α} \\ α = \frac{1}{2} P_{b_{1}} - \frac{3}{2} P_{b_{2}} + P_{b_{3}} \\ β = - 2 P_{b_{1}} + 4 P_{b_{2}} - 2 P_{b_{3}} \\ γ = 2 P_{b_{1}} - 2 P_{b_{2}} + P_{b_{3}} - B_{1} (t) \\ F (t) = P_{f_{0}} {(1 - t)}^{2} + P_{f_{1}} (2 t (1 - t)) + P_{f_{2}} (t^{2}) \end{matrix}$
Gemäß der ersten Ausführungsform, basierend auf einer Bewegungsdistanz und einer für jeden Befehlsblock im Bearbeitungsprogramm bezeichneten Geschwindigkeit, erzeugt die Numeriksteuerung 1 einen Steuerpunkt, der als ein Satz einer kumulativen Bewegungsdistanz entsprechend einer Startpunktposition und einer Endpunktposition und der Geschwindigkeit des Befehlsblocks ausgedrückt. Dann erzeugt die Numeriksteuerung 1 eine parametrische Kurve, die eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz basierend auf den erzeugten Steuerpunkten definiert und gibt eine Befehlsgeschwindigkeit entsprechend der Bewegungsdistanz pro Interpolationseinheit auf Basis der parametrischen Kurve aus.
Somit, wenn ein Bearbeitungsprogramm verwendet wird, in dem eine Befehlsgeschwindigkeit pro Befehlsblock verändert wird, um die Verbesserung der Bearbeitungseffizienz zu ermutigen, kann die Numeriksteuerung 1 eine Reduktion bei der Beeinflussung von Beschleunigung/Verlangsamung wie auch Kontinuierlichkeit von Bearbeitungsoberflächenqualität an einer Position, wo die benannte Geschwindigkeit verändert wird, erzielen. Auf diese Weise kann die Numeriksteuerung 1 die Reduktion bei der Bearbeitungsoberflächenqualität reduzieren, während die Bearbeitungseffizienz erhöht wird.
Die Numeriksteuerung 1 kann eine angemessene Befehlsgeschwindigkeit unter Verwendung einer B-Spline-Kurve, einer Bezier-Kurve oder einer NURBS-Kurve als der parametrischen Kurve berechnen.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. In der ersten Ausführungsform übt die Numeriksteuerung 1 Steuerung aus, um eine Sanftgeschwindigkeitsänderung unter Verwendung einer parametrischen Kurve zu erzielen. Hier, gemäß dem Charakteristika der parametrischen Kurve, wurde die Geschwindigkeitsänderung sanfter, das heißt näherte sich die Änderungsrate einem Konstantwert an, in Reaktion auf den Anstieg bei der Ordnung n. Jedoch verursacht dies unglücklicher Weise, dass die in der parametrischen Kurve ausgedrückte Befehlsgeschwindigkeit von der in dem Bearbeitungsprogramm benannten Geschwindigkeit abweicht.
10 zeigt Änderungsverarbeitung aus der Ordnung einer parametrischen Kurve gemäß der zweiten Ausführungsform. Im Vergleich zu einer quadratischen B-Spline-Kurve übersteigt eine quintische B-Spline-Kurve stark einen bezeichneten Wert oder fällt umgekehrt unter die bezeichnete Geschwindigkeit. Beispielsweise fällt in einem maximalen Abschnitt, der durch einen gestrichelten Kreis angegeben ist, die quintische B-Spline-Kurve unter die bezeichnete Geschwindigkeit.
In dieser Hinsicht justiert in der zweiten Ausführungsform die Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13 die Befehlsgeschwindigkeit durch Multiplizieren der Befehlsgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten Koeffizienten. Spezifischer erhöht oder reduziert die Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13 die Befehlsgeschwindigkeit F(t) unter Verwendung eines Koeffizienten a, der im Maschinenprogramm bezeichnet ist, wie folgt: $F (t) = \sum_{i = 0}^{m} a P_{f_{i}} N_{i}^{n} (t)$
11 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens des Bezeichnens eines Koeffizienten im Bearbeitungsprogramm gemäß der zweiten Ausführungsform. Wenn die Geschwindigkeitssteuerfunktion basierend auf einer parametrischen Kurve ermöglicht wird (M400), wird die Ordnung n durch einen Parameter C bezeichnet und wird der Koeffizient A durch einen Parameter A beispielsweise bezeichnet. In diesem Beispiel wird eine quintische parametrische Kurve unter Verwendung von „C5“ erzeugt und wird eine Befehlsgeschwindigkeit um 110% durch „A110“ erhöht.
12 illustriert ein Beispiel eines Justierergebnisses einer Befehlsgeschwindigkeit gemäß der zweiten Ausführungsform. Der durch die durchgezogene Linie angegebene Graph ist eine parametrische Kurve, die mit Bezeichnung, nicht einen Koeffizienten (A0) zu verwenden, oder einen Koeffizienten derselben Vergrößerung (A100) zu verwenden, erzeugt wird. Der durch die gestrichelte Linie angegebene Graph ist eine parametrische Kurve, welche beispielsweise mit benannter Vergrößerung durch „A110“ erzeugt wird. In diesem Graphen wird eine Befehlsgeschwindigkeit justiert, höher als die Befehlsgeschwindigkeit vor der Justierung über den gesamten Bereich der Bearbeitung zu sein.
Gemäß der zweiten Ausführungsform justiert die Numeriksteuerung 1 eine Befehlsgeschwindigkeit unter Verwendung eines Koeffizienten, wodurch exzessive Reduktion oder Anstieg bei einer Befehlsgeschwindigkeit reduziert wird, wenn eine höhere ordnungsparametrische Kurve verwendet wird. Als Ergebnis kann die Numeriksteuerung 1 die Bearbeitungseffizienz steigern, während Hochqualitätsbearbeitung erzielt wird.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. In der ersten Ausführungsform der zweiten Ausführungsform wird eine Geschwindigkeit explizit für jeden Befehlsblock bezeichnet. Jedoch ist dies nicht das einzige Verfahren des Bezeichnens einer Geschwindigkeit in einem Bearbeitungsprogramm. Falls dieselbe Geschwindigkeit in mehreren kontinuierlichen Befehlsblöcken erforderlich ist, kann ein bezeichneter Wert der Geschwindigkeit nur einmal im ersten der kontinuierlichen Befehlsblöcke beschrieben sein. In diesem Fall wird die weggelassene bezeichnete Geschwindigkeit durch die Programmanalyseeinheit 11 als Modalgeschwindigkeitsinformation extrahiert.
13 illustriert ein Beispiel von Modalgeschwindigkeitsinformation im Bearbeitungsprogramm gemäß der dritten Ausführungsform. Beispielsweise wird im Block Nummer 2 bezeichnetes „F1000“ auch kontinuierlich als Modalgeschwindigkeitsinformation im Block Nummer 3 verwendet. Gleichermaßen werden im Block Nummer 4 bezeichnete „F1005“, im Block Nummer 6 bezeichnete „F2000“, im Block Nummer 8 bezeichnete „F2500“ und im Block Nummer 10 bezeichnete „F1000“ kontinuierlich als Teile von Modalgeschwindigkeitsinformation im Block Nummer 5, Block Nummer 7, Block Nummer 9 bzw. Block Nummer 11 verwendet.
14 illustriert ein Beispiel von Steuerpunkten, die unter Verwendung einer in einem Befehlsblock im Bearbeitungsprogramm beschriebener Geschwindigkeit erzeugt werden, wie auch eine parametrische Kurve, die auf diesen Steuerpunkten basiert, gemäß der dritten Ausführungsform. Wenn Steuerpunkte P₀ bis P₁₄ basierend auf dem Bearbeitungsprogramm in 13 erzeugt werden, da es Modalgeschwindigkeitsinformation oder Geschwindigkeitsinformation mit geringer Änderung von derjenigen des vorherigen Blockes gibt, wie etwa „F1005“ im Block Nummer 4, werden viele Steuerpunkte (drei oder mehr) längs einer im Wesentlichen geraden Linie angeordnet.
Eine auf einer solchen Anordnung von Steuerpunkten basierende parametrische Kurve weist lokale Gradheit in der horizontalen Achsenrichtung als Ergebnis der Charakteristika dieser parametrischen Kurve auf. Daher, wie in 14 gezeigt, wird die starke Geschwindigkeitsänderung immer noch in einer quintischen B-Spline-Kurve erkannt und können ähnliche Charakteristika selbst in einer B-Spline-Kurve einer höheren Ordnung erscheinen, was das Risiko einer Reduktion bei der Bearbeitungsoberflächenqualität verursacht.
In dieser Hinsicht, in der dritten Ausführungsform, beim Erzeugen eines Steuerpunktes, lässt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 Steuerpunkte mit einer Geschwindigkeit gleich jener sowohl der beiden vorhergehenden als nachfolgenden Steuerpunkte weg. Die Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit 13 erzeugt eine parametrische Kurve, basierend auf Steuerpunkten, aus welchen einige Steuerpunkte weggelassen worden sind. Für diese Erzeugung kann die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 Steuerpunkte mit einer Geschwindigkeitsdifferenz zu ihren vorherigen und nachfolgenden Steuerpunkten innerhalb eines bezeichneten Geschwindigkeitsbereichs weglassen.
15 illustriert ein Beispiel von Steuerpunkten, die aus dem Weglassen aus dem Bearbeitungsprogramm resultieren, und eine parametrische Kurve, die auf diesen Steuerpunkten basiert, gemäß der dritten Ausführungsform. In diesem Beispiel werden von den Steuerpunkten P₀ bis P₁₄ , die in 14 gezeigt sind, Steuerpunkte mit einer Geschwindigkeit gleich oder angenähert jenen sowohl ihren vorhergehenden als auch nachfolgenden Steuerpunkten weggelassen. Als Ergebnis werden von den längs einer im Wesentlichen geraden Linie ausgerichteten Steuerpunkten nur die Steuerpunkte an entgegengesetzten Enden bleiben. Die parametrische Kurve, die auf Steuerpunkten P₀ bis P₈ basiert nach der Weglassung, erzielt sanfte Geschwindigkeitsänderung ohne Gradheit in horizontaler Achsenrichtung, die in 14 erkannt wird.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des Erzeugens eines Steuerpunktes gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Hier sind die Schritte S1 bis S8 dieselben wie jene im Flussdiagramm gemäß der ersten Ausführungsform (7), außer dass Schritt S5a verändert ist und Schritte S9 und S10 hinzugefügt sind.
Im Schritt S5a bestimmt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 Geschwindigkeitsänderungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs D in derselben Weise wie eine Bestimmung hinsichtlich der Gleichheit zwischen bezeichneten Geschwindigkeiten. Spezifischer bestimmt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12, ob eine Differenz zwischen der bezeichneten Geschwindigkeit des aktuellen (p-ten) Befehlsblock und des nächsten ((p+1)-ten) Befehlsblocks innerhalb D ist oder nicht.
Im Schritt S8 werden die Indizes i und p heraufgezählt. Als Nächstes bestimmt im Schritt S9 die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12, ob es einen nachfolgenden ((p+1)-ten) Befehlsblock mit einer bezeichneten Geschwindigkeit gibt, die um D oder weniger von derjenigen des aktuellen (p-ten) Befehlsblocks abweicht oder nicht. Falls als Ja bestimmt wird, verschiebt sich die Verarbeitung zu Schritt S10. Falls als Nein bestimmt wird, verschiebt sich die Verarbeitung zu Schritt S3.
Im Schritt S10 lässt die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit 12 die Erzeugung eines Steuerpunktes entsprechend einem Endpunkt des aktuellen (p-ten) Befehlsblocks weg und zählt den Index p herauf. Dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt S9 zurück.
17 zeigt ein Beispiel, in welchem keine der aus dem Bearbeitungsprogramm ableitbaren Steuerpunkte weggelassen werden, gemäß der dritten Ausführungsform. In diesem Fall werden Steuerpunkte mit gleichen oder angenäherten benannten Geschwindigkeiten kontinuierlich aus dem Bearbeitungsprogramm in 13 erzeugt. Spezifischer werden die Steuerpunkte P₁ bis P₅ , die Steuerpunkte P₆ bis P₈ , die Steuerpunkte P₀ bis P₁₁ und die Steuerpunkte P₁₂ bis P₁₄ im Wesentlichen längs gerader Linien jeweils in horizontaler Achsenrichtung erzeugt.
18 zeigt ein Beispiel, in welchem einige der aus dem Bearbeitungsprogramm ableitbaren Steuerpunkte weggelassen werden, gemäß der dritten Ausführungsform. In diesem Fall werden die Steuerpunkte P₂ bis P₄ , P₇ , P₁₀ und P₁₃ aus den Steuerpunkten P₀ bis P₁₄ , die in 17 erzeugt sind, weggelassen und werden neue Steuerpunkte P₀ bis P₈ erzeugt.
19 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens des Bezeichnens einer Funktion des Weglassens von Steuerpunkten im Bearbeitungsprogramm gemäß der dritten Ausführungsform. Wenn eine Geschwindigkeitssteuerfunktion basierend auf einer parametrischen Kurve ermöglicht wird (M400), wird Ermöglichen (B1) oder Abschalten (B0) einer Funktion des Weglassens von Steuerpunkten durch einen Parameter B bezeichnet und wird ein wegzulassender Geschwindigkeitsbereich beispielsweise durch einen Parameter D bezeichnet. In diesem Beispiel wird eine Geschwindigkeitsänderung von Plus oder Minus 10 mm/min durch „D10“ ausgeblendet.
Gemäß der dritten Ausführungsform lässt die Numeriksteuerung 1 einige von kontinuierlichen Steuerpunkten mit einer gleichen Geschwindigkeit weg, wodurch die Gradheit in der Richtung der horizontalen Achse (Bewegungsdistanz) einer parametrischen Kurve, die aus diesen Steuerpunkten erzeugt wird, relaxiert wird. Dadurch kann die Geschwindigkeitsänderung sanft gemacht werden. Somit, selbst falls dieselbe Geschwindigkeit (beschriebene Geschwindigkeit oder Modalgeschwindigkeitsinformation) aus mehreren kontinuierlichen Befehlsblöcken extrahiert wird, kann die Numeriksteuerung 1 noch eine angemessene parametrische Kurve erzeugen, und daher kann eine Reduktion bei der Bearbeitungsoberflächenqualität unterdrückt werden, während die Bearbeitungseffizienz gesteigert wird.
Die Numeriksteuerung 1 kann durch Weglassen von Steuerpunkten mit einer Geschwindigkeit gleich jener sowohl der vorhergehenden als auch nachfolgenden Steuerpunkte, wie auch Steuerpunkten mit einer Geschwindigkeitsdifferenz zu ihren vorhergehenden und nachfolgenden Steuerpunkten innerhalb eines bezeichneten Bereichs, wodurch die Gradheit in der horizontalen Achsenrichtung einer parametrischen Kurve weiter relaxiert wird, so dass die Geschwindigkeitsänderung sanft wird.
Während oben die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt werden. Die in den Ausführungsformen beschriebenen Effekte sind lediglich eine Liste der bevorzugtesten Effekte, die aus der vorliegenden Erfindung herrühren. Durch die vorliegende Erfindung erzielte Effekte sollten nicht auf jene, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, beschränkt werden.
Das durch die Numeriksteuerung 1 ausgeführte Numeriksteuerverfahren wird durch Software realisiert. Um das Numeriksteuerverfahren durch Software zu realisieren, werden Programme, welche die Software bilden, auf einem Computer installiert. Diese Programme können in einem entnehmbaren Medium gespeichert und an einen Nutzer distributiert werden, oder können alternativ dadurch distributiert werden, dass sie auf einem Computer des Nutzers über ein Netzwerk heruntergeladen werden.
Bezugszeichenliste

1: Numeriksteuerung
10: Steuereinheit
11: Programmanalyseeinheit
12: Steuerpunkt-Erzeugungseinheit
13: Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit
14: Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit
20: Speichereinheit

Claims

Numeriksteuerung (1) umfassend: eine Programmanalyseeinheit (11), welche ein Bearbeitungsprogramm zum Steuern einer Werkzeugmaschine analysiert und eine kumulative Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock berechnet, basierend auf einer bezeichneten Koordinate; eine Steuerpunkterzeugungseinheit (12), die basierend auf der Bewegungsdistanz und einer bezeichneten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock einen Steuerpunkt als einen Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt im Befehlsblock erzeugt; eine Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit (13), die eine parametrische Kurve erzeugt, welche eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz definiert, basierend auf den Steuerpunkten; und eine Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeeinheit (14), welche die erzeugte Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit ausgibt.
Numeriksteuerung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungseinheit (13) die Befehlsgeschwindigkeit unter Verwendung eines vorbestimmten Koeffizienten justiert.
Numeriksteuerung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die parametrische Kurve eine B-Spline-Kurve, eine Bezier-Kurve und eine nicht-gleichförmige rationale B-Spline (NURBS)-Kurve sein.
Numeriksteuerung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit (12) die Steuerpunkte weglässt, die eine Geschwindigkeit gleich jenen sowohl ihrer vorhergehenden als auch ihrer nachfolgenden Steuerpunkte aufweisen.
Numeriksteuerung (1) gemäß Anspruch 4, wobei die Steuerpunkt-Erzeugungseinheit (12) Steuerpunkte weglässt, die eine Geschwindigkeitsdifferenz zu ihren vorhergehenden und nachfolgenden Steuerpunkten innerhalb eines benannten Geschwindigkeitsbereichs aufweisen.
Numeriksteuerverfahren, das durch einen Computer (1) ausgeführt wird, wobei das Numeriksteuerverfahren umfasst: einen Programmanalyseschritt des Analysierens eines Bearbeitungsprogramms zum Steuern einer Werkzeugmaschine und Berechnen einer kumulativen Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock, basierend auf einer benannten Koordinate; einen Steuerpunkt-Erzeugungsschritt des Erzeugens, basierend auf der Bewegungsdistanz und einer benannten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock, eines Steuerpunktes als einem Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt im Befehlsblock; einen Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungsschritt des Erzeugens einer parametrischen Kurve, die eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz, basierend auf den Steuerpunkten, definiert; und einen Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeschritt des Ausgebens der erzeugten Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit.
Numeriksteuerprogramm, das dazu dient, einen Computer (1) zu veranlassen, auszuführen: einen Programmanalyseschritt des Analysierens eines Bearbeitungsprogramms zum Steuern einer Werkzeugmaschine und Berechnen einer kumulativen Bewegungsdistanz für jeden Befehlsblock, basierend auf einer benannten Koordinate; einen Steuerpunkt-Erzeugungsschritt des Erzeugens, basierend auf der Bewegungsdistanz und einer benannten Geschwindigkeit für jeden Befehlsblock, eines Steuerpunktes aus einem Satz der Bewegungsdistanz und der Geschwindigkeit an einem Startpunkt und einem Endpunkt im Befehlsblock; einen Befehlsgeschwindigkeits-Erzeugungsschritt des Erzeugens einer parametrischen Kurve, die eine Befehlsgeschwindigkeit für die Bewegungsdistanz, basierend auf den Steuerpunkten, definiert; und einen Befehlsgeschwindigkeits-Ausgabeschritt des Ausgebens der erzeugten Befehlsgeschwindigkeit pro Interpolationseinheit.