DE112010005411T5

DE112010005411T5 - Numerische-Steuerung-Vorrichtung und Numerische -Steuerung - Verfahren

Info

Publication number: DE112010005411T5
Application number: DE112010005411T
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Iuchi; Naoki Nakamura; Tomonori Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2013-01-03
Also published as: CN102812406A; WO2011117915A1; US20130006394A1; JP5079165B2; DE112010005411T8; JPWO2011117915A1; CN102812406B

Abstract

Die Erfindung stellt eine Numerische-Steuerung-Vorrichtung einer Werkzeugmaschine, die Linearachsen und Drehachsen enthält, zum Steuern einer Position und einer Lage eines Werkzeugs bezüglich eines Werkstücks bereit, wobei die Numerische-Steuerung-Vorrichtung umfasst: eine Schaltverfahren-Festlegungseinheit, die als ein Schaltverfahren eines von einem Rundschaltverfahren zum Betätigen nur der Drehachse und einem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren zum Betätigen der Drehachse und der Linearachse und zum Halten einer Position einer Werkzeugspitze bezüglich des Werkstücks festlegt auf Grundlage einer befohlenen Drehachse, einer befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse und der Position des Werkzeugs; eine Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit, die ein Bewegungsausmaß jeder der Achsen berechnet auf Grundlage der befohlenen Drehachse, der befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse, der Position des Werkzeugs und des durch die Schaltverfahren-Festlegungseinheit festgelegten Schaltverfahrens; und eine Ausgabeeinheit, die einen Positionsbefehl an einen Servoverstärker ausgibt auf Grundlage des durch die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit berechneten Bewegungsausmaßes.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Numerische-Steuerung-(NC, numerical control) Vorrichtung und ein Numerische-Steuerung-Verfahren zum Ausführen einer numerischen Steuerung über eine Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit einer Drehachse.
Hintergrund
Eine konventionelle Numerische-Steuerung-Vorrichtung, die eine Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit einer Drehachse steuert, führt eine maschinelle Bearbeitung eines Werkstücks nach Steuern (hier im Nachfolgenden ”Schalten”, Engl.: indexing) einer Werkzeuglage durch, so dass ein Werkzeug senkrecht zu einer bearbeiteten Oberfläche gehalten wird, durch Drucken der Drehachse, wenn das Werkzeug nicht senkrecht zu der bearbeiteten Oberfläche ist (zum Beispiel Patentliteratur 1).
Als ein Schaltverfahren sind zwei Typen von Verfahren bekannt, das heißt ein Schaltverfahren zum Betätigen nur einer Drehachse (hier im Nachfolgenden ”Rundschaltverfahren”, Engl.: rotation indexing method) und ein anderes Schaltverfahren zum Halten der relativen Position einer Werkzeugspitze zu dem Werkstück während des Betätigens bzw. Betreibens einer Drehachse und einer Linearachse (hier im Nachfolgenden ”Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren”, Engl.: tool-tip-position holding indexing method). 21 zeigt ein Beispiel des Rundschaltverfahrens. In 21 wird nur eine Drehachse 22 eines Werkzeugs 21 ohne Betätigen einer Linearachse betätigt, wodurch die Werkzeuglage gesteuert wird, so dass das Werkzeug 21 senkrecht zu einer bearbeiteten Oberfläche 27a eines Werkstücks 27 gehalten wird. Zu dieser Zeit wird die relative Position einer Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27 nicht gehalten. Andererseits zeigt 22 ein Beispiel des Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahrens. In 22 werden die Linearachse und die Drehachse 22 des Werkzeugs 21 betätigt, wodurch die Werkzeuglage gesteuert wird, um die relative Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27 zu halten, während das Werkzeug 21 gesetzt ist, senkrecht zu der bearbeiteten Oberfläche 27a des Werkstücks 27 zu sein.
Konventionell macht ein Operator der Numerische-Steuerung-Vorrichtung eine Auswahl, welches Verfahren zum Durchführen eines Schaltens, nämlich das Rundschaltverfahren oder das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren, durchgeführt werden sollte, auf Grundlage einer Position des Werkstücks und einer Position des Werkzeugs,.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 07-334221

Inhaltsangabe
Technisches Problem
Jedoch ist es für den Operator schwierig, eines der Schaltverfahren auszuwählen, während die mögliche Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug exakt erfasst wird, aufgrund einer komplizierten Operation, die durch die Mehrachsen-Werkzeugmaschine durchgeführt wird, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gesteuert wird.
Demgemäß wählt der Operator fehlerhaft ein Schaltverfahren aus, und dies kann ein Problem verursachen, dass die Interferenz auftritt.
Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung stellt eine Numerische-Steuerung-Vorrichtung (bzw. eine Vorrichtung für eine numerische Steuerung) einer Werkzeugmaschine, die Linearachsen und Drehachsen enthält, zum Steuern einer Position und einer Lage eines Werkzeugs bezüglich eines Werkstücks bereit, wobei die Numerische-Steuerung-Vorrichtung umfasst: eine Schaltverfahren-Festlegungseinheit, die als ein Schaltverfahren (Engl.: indexing method) eines von einem Rundschaltverfahren (Engl.: rotation indexing method) zum Betätigen (bzw. Betreiben, Einwirken auf) nur der Drehachse und einem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren (Engl.: tool-tip-position holding indexing method) zum Betätigen der Drehachse und der Linearachse und zum Halten einer Position einer Werkzeugspitze bezüglich des Werkstücks festlegt auf Grundlage einer befohlenen Drehachse, einer befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse und der Position des Werkzeugs; eine Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit, die ein Bewegungsausmaß jeder der Achsen auf Grundlage der befohlenen Drehachse, der befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse, der Position des Werkzeugs und des durch die Schaltverfahren-Festlegungseinheit festgelegten Schaltverfahrens berechnet; und eine Ausgabeeinheit, die einen Positionsbefehl an einen Servoverstärker auf Grundlage des durch die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit berechneten Bewegungsausmaßes ausgibt.
Die vorliegende Erfindung stellt die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit, wobei die Schaltverfahren-Festlegungseinheit bestimmt, ob oder nicht das Werkstück oder ein Tisch näher zu dem Werkzeug wird bzw. gelangt, wenn ein Schalten in dem Rundschaltverfahren durchgeführt wird, legt das Rundschaltverfahren als das Schaltverfahren fest, wenn bestimmt wird, dass das Werkstück oder der Tisch nicht näher zu dem Werkzeug wird bzw. gelangt, und legt das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren als das Schaltverfahren fest, wenn bestimmt wird, dass das Werkstück oder der Tisch näher zu dem Werkzeug wird bzw. gelangt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Numerische-Steuerung-Vorrichtung zu erhalten, die ein passendes Schaltverfahren auswählt, um eine Interferenz zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug zu vermeiden. Dies kann die Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug unterdrücken. Es ist auch für einen Operator der Numerische-Steuerung-Vorrichtung möglich, seine Operationen effizient durchzuführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine mechanisch Ausgestaltung einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen der Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Außenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden.
5 ist eine Veranschaulichung, die einen Fall zeigt, wo ein Werkstück und ein Werkzeug näher zueinander werden, wenn ein Rundschaltverfahren verwendet wird.
6 ist eine Veranschaulichung, die einen Fall zeigt, wo das Werkstück und das Werkzeug weiter weg voneinander werden, wenn das Rundschaltverfahren verwendet wird.
7 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß einem Entwicklungsbeispiel der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine erläuternde Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen, ob oder nicht das Werkstück und das Werkzeug näher zueinander werden, wenn das Rundschaltverfahren verwendet wird, auf Grundlage einer Bewegungsrichtung einer Werkzeugspitze.
9 ist eine Außenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform.
10 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch eine Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden.
11 ist eine erläuternde Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bestimmen, ob oder nicht ein Tisch und ein Werkzeug näher zueinander werden.
12 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt werden.
14 ist eine Veranschaulichung, die Ortskurven einer Werkzeugspitze gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine Veranschaulichung, die Ortskurven einer Werkzeugspitze gemäß einem Entwicklungsbeispiel der dritten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
17 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt werden.
18 erläutert durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung durchgeführte schaltbezogene Prozesse.
19 ist eine Veranschaulichung, die einen Fall zeigt, wo ein Werkstück mit einem Werkzeug interferiert, wenn ein Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren verwendet wird.
20 ist eine Veranschaulichung, die einen Fall zeigt, wo Bewegungsausmaße einer Bewegungs-gesperrten Achse und einer Bewegungssperrrichtung gelöscht sind in dem Fall von 19.
21 ist eine erläuternde Veranschaulichung eines Rundschaltverfahrens.
22 ist eine erläuternde Veranschaulichung eines Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahrens.
Bezugszeichenliste

2: Schaltverfahren-Festlegungseinheit
3: Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit
4: Positionsaktualisierungseinheit
5: Bewegungsausmaß-Ausgabeeinheit
6: Über-Hub-Bestimmungseinheit
7: Interpolationseinheit
20: Maschinenkoordinatensystem
21: Werkzeug
21a: Werkzeugspitze
22: Werkzeugdrehachse
24: Werkzeugachsenrichtung
25: Tisch
26: Erste Tischdrehachse
27: Werkstück
27a: Bearbeitete Oberfläche
29: Merkmalkoordinatensystem
40: Numerische-Steuerung-Vorrichtung
50: Servoverstärker
61: Bewegungsbereich
103: Zweite Tischdrehachse
104: Zweite-Tischdrehachse-verblocktes Koordinatensystem
105: Begrenzungsebene
110: Bewegungsgeschwindigkeit-Festlegungseinheit

Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform wird mit Verweis auf 1 bis 8 erläutert.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine mechanische Ausgestaltung einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Eine Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 enthält eine Verarbeitungseinheit 41, beispielsweise eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), und eine Speichereinheit 42, beispielsweise ein Nur-Lese-Speicher (ROM) oder ein Schreib-Lesespeicher (RAM), die durch einen Bus 46 verbunden sind. Die Speichereinheit 42 speichert darin vielfältige Daten, beispielsweise ein Systemprogramm und ein Bearbeitungsprogramm. Die Verarbeitungseinheit 41 führt das Bearbeitungsprogramm gemäß dem in der Speichereinheit 42 gespeicherten Systemprogramm aus.
Die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 enthält außerdem I/F-Einheit (bzw. Schnittstelleneinheit) 43, I/F-Einheiten 44a bis 44e und I/F-Einheiten 45, die mit dem Bus 46 verbunden sind, und eine Eingabeanzeigeeinheit 47, die mit der I/F-Einheit 43 verbunden ist. Die Eingabeanzeigeeinheit 47 enthält eine Tastatur (nicht gezeigt), die von einem Benutzer zum Eingeben des Bearbeitungsprogramms, von Parametern und dergleichen verwendet wird, und eine Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) zum Anzeigen des eingegebenen Bearbeitungsprogramms, der Parameter und dergleichen. Servoverstärker 50a bis 50e sind mit den jeweiligen I/F-Einheiten 44a bis 44e verbunden. Ein X-Achse-Motor 70a, ein Y-Achse-Motor 70b, ein Z-Achse-Motor 70c, ein B-Achse-Motor 70d und ein C-Achse-Motor 70e, die Steuerungsziele der Servoverstärker 50a bis 50e sind, sind mit den jeweiligen Servoverstärkern 50a bis 50e verbunden. Ein Hauptachse-Verstärker 55 ist mit der I/F-Einheit 45 verbunden, und ein Hauptachse-Motor 75, der ein Steuerungsziel des Hauptachse-Verstärkers 55 ist, ist mit dem Hauptachse-Verstärker 55 verbunden.
Der X-Achse-Motor 70a, der Y-Achse-Motor 70b, der Z-Achse-Motor 70c, der B-Achse-Motor 70d, der C-Achse-Motor 70e und der Hauptachse-Motor 75 treiben eine in 3 gezeigte Maschine um eine X-Achse, eine Y-Achse, eine Z-Achse, eine B-Achse, eine C-Achse bzw. eine Hauptachse einer Werkzeugmaschine an. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Servoverstärker 50a bis 50e umfassend als ”Servoverstärker 50” bezeichnet, und der X-Achse-Motor 70a, der Y-Achse-Motor 70b, der Z-Achse-Motor 70c, der B-Achse-Motor 70d und der C-Achse-Motor 70e werden umfassend als ”Motor 70” bezeichnet.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen der Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Numerische-Steuerung-Vorrichtung enthält eine Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, eine Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3, eine Positionsaktualisierungseinheit 4 und eine Bewegungsausmaß-Ausgabeeinheit 5. Durch diese Einheiten durchgeführte Operationen werden realisiert, wenn die in 1 gezeigte Verarbeitungseinheit 41 das in der Speichereinheit 42 gespeicherte Systemprogramm ausführt.
3 ist eine Außenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform. Die in 3 gezeigte Werkzeugmaschine ist eine sogenannte Fünf-Achsen-Kombinationsbearbeitungsmaschine, die drei Linearachsen, eine Tischdrehachse und eine Werkzeugdrehachse hat. Das Werkzeug wird um die X-Achse, die Y-Achse und Z-Achse orthogonal zueinander bewegt und wird um die Werkzeugdrehachse 22 gedreht, die die B-Achse ist, die zur Drehung um die Y-Achse dient. Ein Tisch 25 wird um eine Tischdrehachse 26 gedreht, die zur Drehung um die Z-Achse dient. Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Maschinenkoordinatensystem, das im Voraus in der Werkzeugmaschine gespeichert ist, 21a bezeichnet eine Werkzeugspitze, 24 bezeichnet eine Werkzeugachsenrichtung, 27 bezeichnet ein auf dem Tisch 25 fixiertes Werkstück, 27a bezeichnet eine bearbeitete Oberfläche des Werkstücks 27, die bezüglich der C-Achse geneigt ist, und 29 bezeichnet ein durch die bearbeitete Oberfläche 27a definiertes Merkmalkoordinatensystem. Die Werkzeugachsenrichtung 24 ist eine Richtung von der Werkzeugspitze 21a zu einer Innenseite des Werkzeugs 21 entlang einer Mittelachse des Werkzeugs 21. Das Merkmalkoordinatensystem 29 ist gebildet aus einer Xf-Achse, einer Yf-Achse und einer Zf-Achse orthogonal zueinander, und ein Ursprung davon ist bei einer vorbestimmten Position der bearbeiteten Oberfläche 27a definiert. Die Xf-Achse und die Yf-Achse sind definiert, parallel zu der bearbeiteten Oberfläche 27a zu sein. Die Zf-Achse ist definiert, orthogonal zu der bearbeiteten Oberfläche 27a zu sein, und eine positive Richtung davon ist als eine Richtung nach außen von dem Werkstück 27 definiert.
Durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 durchgeführten schaltbezogenen Prozesse werden als Nächstes mit Verweis auf 4 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Man beachte, dass Schalten (Engl.: indexing) meint, dass die positive Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29, in 3 gezeigt, dazu zu bringen ist, mit der Werkzeugachsenrichtung 24 übereinzustimmen. In diesem Fall ist es unnötig, dass die Werkzeugspitze 21a entgegengesetzt zu der bearbeiteten Oberfläche 27a ist bzw. dieser gegenübersteht.
Zuerst bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, ob oder nicht das Werkstück 27 näher zu dem Werkzeug 21 gebracht wird, wenn ein Rundschaltverfahren verwendet wird, auf Grundlage einer Drehachseninformation 11, einer Drehrichtungsinformation 12 und einer Werkzeugrelativpositionsinformation 13 (S1). Die Drehachseninformation 11 ist eine Information zum Identifizieren einer zu befehlenden Drehachse, und in dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Information die Werkzeugdrehachse 22 identifiziert. Deshalb meint das Rundschaltverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Schaltverfahren, in dem nur die Werkzeugdrehachse 22 gedreht wird. Die Drehrichtungsinformation 12 ist eine Information zum Identifizieren einer positiven Richtung oder einer negativen Richtung als eine zu befehlende Drehrichtung der Drehachse. Die Drehachseninformation 11 und die Drehrichtungsinformation 12 werden eingegeben, wenn ein Operator der Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 die Eingabeanzeigeeinheit 47 bedient, und werden in der Speichereinheit 42 gespeichert. Die Werkzeugrelativpositionsinformation 13 ist eine Information zum Identifizieren einer relativen Position des Werkzeugs 21 zu dem Werkstück 27 und ist ein Wert, der durch die Positionsaktualisierungseinheit 4 berechnet worden ist, wie später beschrieben.
Mit Verweis auf 5 und 6 wird ein Verfahren zum Bestimmen beschrieben, ob oder nicht das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, wenn das Rundschaltverfahren verwendet wird. 5 ist eine Veranschaulichung, die einen Fall zeigt, wo das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, wenn das Rundschaltverfahren verwendet wird. 6 ist eine Veranschaulichung, die einen Fall zeigt, wo das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 weiter entfernt zueinander werden, wenn das Rundschaltverfahren verwendet wird. In dem Fall von 5 ist es erforderlich, die Werkzeugdrehachse 22 in der positiven Richtung (im Uhrzeigersinn) zu drehen, um die Werkzeugachsenrichtung 24 dazu zu bringen, mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinzustimmen, weil die bearbeitete Oberfläche 27a des Werkstücks 27 in einer Richtung nach unten rechts geneigt ist. In dem Fall von 5 identifiziert deshalb die Drehrichtungsinformation 12 die positive Richtung. Andererseits ist es in dem Fall von 6 erforderlich, die Werkzeugdrehachse 22 in der negativen Richtung (entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn) zu drehen, um die Werkzeugachsenrichtung 24 dazu zu bringen, mit der Zf-Achse-Richtung des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinzustimmen, weil die bearbeitete Oberfläche 27a des Werkstücks 27 in einer Richtung nach unten links geneigt ist. Deshalb identifiziert in dem Fall von 6 die Drehrichtungsinformation 12 die negative Richtung.
Zuerst berechnet die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 eine Länge L₁ zwischen dem Werkstück 27 und der Werkzeugspitze 21a vor einer Drehung der Werkzeugdrehachse 22 und eine Länge L₂ zwischen dem Werkstück 27 und der Werkzeugspitze 21a nach einer Drehung der Werkzeugdrehachse 22 um einen Winkel θ. Die Längen L₁ und L₂ verweisen auf Längen zwischen der Werkzeugspitze 21a und einer Oberfläche des Werkstücks 27 am nächsten zu der Werkzeugspitze 21a vor bzw. nach der Drehung des Werkzeugs 21. Die Längen L₁ und L₂ können berechnet werden auf Grundlage zum Beispiel der Werkzeugrelativpositionsinformation 13, der Drehrichtungsinformation 12, des Drehwinkels θ, Abmessungen des Werkstücks 27, einer Mittelposition der Werkzeugdrehachse 22, einer Länge R zwischen einer Mitte der Werkzeugdrehachse 22 und der Werkzeugspitze 21a und/oder dergleichen. Ein beliebiger Wert kann für den Drehwinkel θ gesetzt sein, solange wie der Drehwinkel θ 0 < θ < 180 erfüllt. Der Drehwinkel θ, die Abmessungen des Werkstücks 27, die Mittelposition der Werkzeugdrehachse 22 und die Länge R zwischen der Mitte der Werkzeugdrehachse 22 und der Werkzeugspitze 21a werden im Voraus in der Speichereinheit 42 gespeichert.
Zu der Zeit der Berechnung der Längen L₁ und L₂ können Positionen auf dem Maschinenkoordinatensystem 20, die der Werkzeugspitze 21a bzw. einem Punkt auf der Oberfläche des Werkstücks 27 entsprechen, berechnet werden, oder kann eine relative Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27 berechnet werden.
Nach Berechnung der Längen L₁ und L₂ bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, ob oder nicht die Längen L₁ und L₂ L₁ > L₂ erfüllen. Wenn die Längen L₁ und L₂ L₁ > L₂ erfüllen, bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden bzw. kommen. Wenn die Längen L₁ und L₂ L₁ ≤ L₂ erfüllen, bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 nicht näher zueinander sind.
Wenn bei S1 bestimmt wird, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, legt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 ein Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren fest und erzeugt eine Schaltverfahreninformation 14 zum Identifizieren des festgelegten Schaltverfahrens (S2). Das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren in der vorliegenden Ausführungsform meint ein Schaltverfahren zum Betätigen bzw. Betreiben der Werkzeugdrehachse 22 und der Linearachsen und zum Halten der relativen Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27. Als Nächstes berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 ein Bewegungsausmaß 15 von jeder von der Werkzeugdrehachse 22 und den Linearachsen in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 (S3). Zu dieser Zeit berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 das Bewegungsausmaß 15, so dass die Werkzeugachsenrichtung 24 mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinstimmt, durch Betätigen bzw. Betreiben der Tischdrehachse 22 und der Linearachsen, während die relative Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27 fixiert wird.
Die Positionsaktualisierungseinheit 4 akkumuliert das Bewegungsausmaß 15 in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus, berechnet bei S3, und addiert das Ergebnis der Akkumulation zu der Werkzeugrelativpositionsinformation 13, die in einem unmittelbar vorherigen Zyklus aktualisiert worden ist, um die Werkzeugrelativpositionsinformation 13 zu aktualisieren (S4). Unterdessen gibt die Bewegungsausmaß-Ausgabeeinheit 5 einen Positionsbefehl 17 für jede Achse an den Servoverstärker 50 auf Grundlage des bei Schritt S3 berechneten Bewegungsausmaßes aus (S5), und die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 beendet dann die Verarbeitung.
Wenn andererseits bei S1 bestimmt wird, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 nicht näher zueinander werden, legt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 das Rundschaltverfahren fest (S6). Die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 berechnet das Bewegungsausmaß 15 der Werkzeugdrehachse 22 in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 (S7). Zu dieser Zeit berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 das Bewegungsausmaß 15, so dass die Werkzeugachsenrichtung 24 mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinstimmt, durch Betätigen bzw. Betreiben nur der Werkzeugdrehachse 22. Danach schreitet die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 zum Schritt S4.
In der ersten Ausführungsform ist der Fall beschrieben worden, wo die Drehachse, die zu der Zeit eines Schaltens betätigt wird, die Werkzeugdrehachse 22 ist, aber dies ist keine Einschränkung. Und zwar kann eine Tischdrehachse 26 betätigt werden, oder die Werkzeugdrehachse 22 und die Tischdrehachse 26 können beide betätigt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist es möglich, die Numerische-Steuerung-Vorrichtung zu erhalten, die ein passendes Schaltverfahren zum Verhindern der Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug auswählt. Dies kann die Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug unterdrücken. Es ist außerdem für einen Operator der Numerische-Steuerung-Vorrichtung möglich, Operationen effizient durchzuführen.
Die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 gemäß der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ist entworfen zum Arbeiten in einem manuellen Operationsmodus, der beim Bestätigen des Bearbeitungsprogramms ausgeführt wird, aber dies ist keine Einschränkung. Wenn die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 in einem automatischen Operationsmodus auf Grundlage des in der Speichereinheit 42 gespeicherten Bearbeitungsprogramms arbeitet, ist die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 ausgestaltet wie durch ein in 7 gezeigtes funktionales Blockdiagramm angegeben. 7 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung in einem Entwicklungsbeispiel der ersten Ausführungsform zeigt, und entspricht 2. In 7 enthält die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 6, die das Bearbeitungsprogramm analysiert und die Drehachseninformation 11 und die Drehrichtungsinformation 12 erzeugt. Die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 enthält außerdem eine Interpolationseinheit 7, die das Bewegungsausmaß 15 durch einen Interpolationsprozess anstelle der Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 berechnet. Selbst in dem in 7 gezeigten Fall ist es möglich, vorteilhafte Wirkungen äquivalent zu denen der ersten Ausführungsform zu erreichen.
Die Werkzeugmaschine gemäß der in 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsform ist beschrieben worden, die Tischdrehachse 26 und die Werkzeugdrehachse 22 zu enthalten, aber dies ist keine Einschränkung. Und zwar kann irgendeine Ausgestaltung auf die Werkzeugmaschine angewendet werden, solange wie die Werkzeugmaschine die Werkzeugachsenrichtung bezüglich des Werkstücks mittels Verwendung einer Drehachse steuern kann.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform auf Grundlage einer Änderung in der Länge zwischen dem Werkstück 27 und der Werkzeugspitze 21a vor und nach der Drehung des Werkzeugs 1 bestimmt, ob oder nicht das Werkstück 27 und die Werkzeugspitze 21a näher zueinander werden, falls das Rundschaltverfahren verwendet wird, aber dies ist keine Einschränkung. Ein Entwicklungsbeispiel von S1, in 4 gezeigt, wird mit Verweis auf 8 beschrieben. 8 ist ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Bestimmen, auf Grundlage einer Bewegungsrichtung der Werkzeugspitze 21a vor und nach der Drehung des Werkzeugs 21, ob oder nicht das Werkstück 27 und die Werkzeugspitze 21a näher zueinander werden, falls das Rundschaltverfahren verwendet wird. 8 entspricht 5. Zuerst berechnet die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 eine Differenz zwischen der Position der Werkzeugspitze 21a vor der Drehung der Werkzeugdrehachse 22 und der Position der Werkzeugspitze 21a nach der Drehung der Werkzeugdrehachse 22. Die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 erhält dann eine Bewegungsrichtung 100 der Werkzeugspitze 21a auf Grundlage der erhaltenen Differenz in der Position der Werkzeugspitze 21a und einer Position der Werkzeugdrehachsenrichtung 22, bevor die Werkzeugdrehachse 22 einer Drehung unterzogen wird. Die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 vergleicht dann eine Relativposition-Richtung 101 der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27 mit der Bewegungsrichtung 100 vor der Drehung der Werkzeugdrehachse 22 für jede der Richtungen der X-, Y- und Z-Linearachsen und bestimmt, ob oder nicht die Richtungen 100 und 101 entgegengesetzt zueinander sind. Wenn diese Richtungen für wenigstens eine der Linearachsenrichtungen entgegengesetzt zueinander sind, bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden. Wenn andererseits für sämtliche der Linearachsenrichtungen diese Richtungen nicht entgegengesetzt zueinander sind, bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 nicht näher zueinander werden.
In einem Beispiel von 8 ist es möglich, zu bestimmen, dass das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, weil die Richtung 100 der Werkzeugspitze 21a entgegengesetzt zu der Relativposition-Richtung 101 in einer X-Achse-Richtung ist. Auf diese Weise ist es möglich, dieselben Wirkungen wie diese der ersten Ausführungsform zu erhalten, selbst wenn auf Grundlage einer Bewegungsrichtung der Werkzeugspitze bestimmt wird, ob oder nicht das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, falls das Rundschaltverfahren verwendet wird.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform wird mit Verweis auf 9 bis 11 erläutert. In den folgenden Beschreibungen werden hauptsächlich von denen in der ersten Ausführungsform unterschiedliche Elemente erläutert.
9 ist eine Außenansicht einer Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform und entspricht 3. In der in 9 gezeigten Werkzeugmaschine hat das Werkzeug 21 nicht eine Drehachse, sondern der Tisch 25 hat die erste Tischdrehachse 26, die die C-Achse ist, und eine zweite Tischdrehachse 103, die die A-Achse zur Drehung um die X-Achse ist. Bezugszeichen 104 bezeichnet ein Zweite-Tischdrehachse-verblocktes Koordinatensystem, das nur mit der zweiten Tischdrehachse 103 verblockt bzw. im Eingriff ist. Das Zweite-Tischdrehachse-verblockte Koordinatensystem 104 hat einen Ursprung, der auf einem beliebigen Punkt auf der zweiten Tischdrehachse 103 fixiert ist, und ist gebildet durch Linearachsen einer Xa-Achse, einer Ya-Achse und einer Za-Achse, die orthogonal zueinander sind. Eine Richtung der Xa-Achse ist gleich zu der X-Achse-Richtung des Maschinenkoordinatensystems 20. Richtungen der Ya-Achse und der Za-Achse, wenn die zweite Tischdrehachse 103 sich bei einer Anfangsposition befindet, sind gleich zu einer Y-Achse-Richtung bzw. einer Z-Achse-Richtung des Maschinenkoordinatensystems 20, und die Ya-Achse und die Za-Achse sind mit einer Drehung der zweiten Tischdrehachse 103 verblockt bzw. im Eingriff. Ferner dreht sich die erste Tischdrehachse 26 um die Za-Achse des Zweite-Tischdrehachseverblockten Koordinatensystems 104.
Wenn die zweite Tischdrehachse 103 sich dreht, arbeitet der Tisch 25 in der Z-Achse-Richtung. Demgemäß gibt es eine höhere Wahrscheinlichkeit der Interferenz zwischen dem Tisch 25 und dem Werkzeug 21 als in der ersten Ausführungsform. Deshalb wird in der zweiten Ausführungsform das Schaltverfahren in Abhängigkeit davon festgelegt, ob oder nicht der Tisch 25 näher zu dem Werkzeug 21 wird.
10 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden, und entspricht 4. 11 ist ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Bestimmen, ob oder nicht der Tisch 25 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden. In 11 ist eine Begrenzungsebene 105 eine Ebene, die die Xa-Achse und die Za-Achse des Zweite-Tischdrehachseverblockten Koordinatensystems 104 enthält. Zuerst bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, ob der Tisch 25 näher zu dem Werkzeug 21 gebracht wird bei der Verwendung des Rundschaltverfahrens, auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12 und der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 (S11). Es wird angenommen, dass die Drehachseninformation 11 eine Information zum Identifizieren der zweiten Tischdrehachse 103 als eine zu befehlende Drehachse ist. Deshalb meint das Rundschaltverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Schaltverfahren zum Betätigen bzw. Betreiben nur der zweiten Tischdrehachse 103. Die Drehrichtungsinformation 12 ist eine Information zum Identifizieren einer Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103. Die Werkzeugrelativpositionsinformation 13 ist eine Information zum Identifizieren, ob oder nicht die Werkzeugspitze 21a bei der rechten Seite der Begrenzungsebene 105 ist, das heißt ob oder nicht eine Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a auf dem Zweite-Tischdrehachse-verblockten Koordinatensystem 104 positiv ist, und wird durch die Positionsaktualisierungseinheit 4 berechnet, wie später beschrieben.
Die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 bestimmt bei S11, ob oder nicht die Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a auf dem Zweite-Tischdrehachse-verblockten Koordinatensystem 104 positiv ist, und ob oder nicht die Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103 eine positive Richtung (im Uhrzeigersinn) ist. Wenn die Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a positiv ist und die Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103 eine negative Richtung ist, oder wenn die Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a negativ ist und die Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103 eine positive Richtung ist, bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2, dass der Tisch 25 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden. Wenn die Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a positiv ist und die Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103 die positive Richtung ist, oder wenn die Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a negativ ist und die Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103 die negative Richtung ist, bestimmt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 umgekehrt, dass der Tisch 25 und das Werkzeug 21 nicht näher zueinander werden.
In einem Beispiel von 10 ist es erforderlich, die zweite Tischdrehachse 103 in der negativen Richtung zu drehen, um die Werkzeugachsenrichtung 24 dazu zu bringen, mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinzustimmen, weil die bearbeitete Oberfläche 27a des Werkstücks 27 in der Richtung nach unten rechts geneigt ist. Deshalb identifiziert die Drehrichtungsinformation 12 die negative Richtung. Demgemäß stellt 10 einen Fall dar, wo der Tisch 25 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, weil die Va-Koordinate der Werkzeugspitze 21a positiv ist und die Drehrichtung der zweiten Tischdrehachse 103 die negative Richtung ist.
Wenn bei S11 bestimmt wird, dass der Tisch 25 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden, legt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren fest und erzeugt eine Schaltverfahreninformation 14 zum Identifizieren des festgelegten Schaltverfahrens (S12). Das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform meint ein Schaltverfahren zum Betätigen bzw. Betreiben der zweiten Tischdrehachse 103 und der Linearachsen und zum Halten der relativen Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27. Als Nächstes berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 das Bewegungsausmaß 15 von jeder von der zweiten Tischdrehachse 103 und den Linearachsen in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 (S13). Zu dieser Zeit berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 13 das Bewegungsausmaß 15, so dass die Werkzeugachsenrichtung 24 mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinstimmt, während die relative Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27 gehalten wird durch Betätigen der zweiten Tischdrehachse 103 und der Linearachsen.
Die Positionsaktualisierungseinheit 4 akkumuliert das Bewegungsausmaß 15 in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus, berechnet bei S3, und addiert das Ergebnis der Akkumulation zu der Werkzeugrelativpositionsinformation 13, die in einem unmittelbar vorherigen Zyklus aktualisiert worden ist, um dadurch die Werkzeugrelativpositionsinformation 13 zu aktualisieren (S14). Unterdessen gibt die Bewegungsausmaß-Ausgabeeinheit 5 den Positionsbefehl 17 für jede Achse an den Servoverstärker 50 auf Grundlage des bei S3 berechneten Bewegungsausmaßes 13 aus (S15), und die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 beendet dann die Verarbeitung.
Wenn andererseits bei S1 bestimmt wird, dass der Tisch 25 und das Werkzeug 21 nicht näher zueinander werden, legt die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 das Rundschaltverfahren fest (S16). Die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 berechnet das Bewegungsausmaß 15 der zweiten Tischdrehachse 103 in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 (S17). Zu dieser Zeit berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 das Bewegungsausmaß 15, so dass die Werkzeugachsenrichtung 24 mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinstimmt, durch Betätigen nur der zweiten Tischdrehachse 103. Danach schreitet die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 zu S14.
In der zweiten Ausführungsform wird eine Beschreibung für den Fall gegeben, wo die Drehachse, die zu der Zeit des Schaltens betätigt wird, die zweite Tischdrehachse 103 ist, aber dies ist keine Einschränkung. Jedoch ist die Drehachse, die zum Betätigen zu der Zeit des Schaltens gesteuert wird, nicht auf die zweite Tischdrehachse 103 beschränkt. Und zwar kann die erste Tischdrehachse 26 betätigt werden, oder die zweite Tischdrehachse 103 und die erste Tischdrehachse 26 können beide betätigt werden.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, die Numerische-Steuerung-Vorrichtung zu erhalten, die ein passendes Schaltverfahren zur Vermeidung der Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug auf Grundlage der relativen Position des Werkzeugs zu der Begrenzungsebene 105 auswählt. Es ist dadurch möglich, vorteilhafte Wirkungen äquivalent zu denen der ersten Ausführungsform zu erreichen.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform wird mit Verweis auf 12 und 13 erläutert. In den folgenden Beschreibungen werden hauptsächlich von der ersten Ausführungsform unterschiedliche Elemente erläutert.
In dem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren wird nicht nur die Drehachse sondern werden auch die Linearachsen betätigt. Dies verursacht möglicherweise ein Problem, dass die Betätigungen bzw. Operationen der Linearachsen häufig übermäßig werden und ein Zustand (hier im nachfolgenden ”Über-Hub” (Engl.: stroke-over)) auftritt, wo das Werkzeug von einem Bewegungsbereich (bzw. bewegbarer Bereich) abweicht, in Abhängigkeit von der Position des Werkzeugs bezüglich zu dem Werkstück. Wenn ein Über-Hub auftritt, ist konventionell ein Stoppen einer Schaltoperation und ein Bewegen der Position des Werkzeugs, um in den Bewegungsbereich zu fallen, und ein anschließendes Neustarten der Schaltoperation erforderlich. Die dritte Ausführungsform ist beabsichtigt zur Vermeidung des Über-Hubs ohne Stoppen der Schaltoperation.
12 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, und entspricht 2. Die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 gemäß der dritten Ausführungsform enthält eine Über-Hub-Bestimmungseinheit 6 zusätzlich zu der Ausgestaltung der ersten Ausführungsform. Ferner wird ein Bewegungsbereich 61, das ist ein Bereich, wo die Werkzeugspitze 21a sich bewegen darf in jeder der Linearachsenrichtungen des Maschinenkoordinatensystems 20, in der in 1 gezeigten Speichereinheit 42 gespeichert. Der Bewegungsbereich 61 wird definiert durch Setzen von Obere-Bewegungsgrenze-Koordinaten und Unter-Bewegungsgrenze-Koordinaten auf den Linearachsen.
Durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 durchgeführte schaltbezogene Prozesse werden als Nächstes mit Verweis auf 13 und 14 beschrieben. 13 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt werden, und entspricht 4. In 13 gezeigte S21 bis S23 sind äquivalent zu den in 4 gezeigten S1 bis S3, und somit wird eine Erläuterung davon weggelassen.
Nach S23 bestimmt die Über-Hub-Bestimmungsenheit 6, ob oder nicht die Position der Werkzeugspitze 21a in einem nächsten Steuerungszyklus innerhalb des Bewegungsbereiches 61 ist, das heißt ob oder nicht ein Über-Hub auftritt, auf Grundlage des Bewegungsausmaßes 15 in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus, berechnet in S23 (S24). Wenn bei S24 bestimmt wird, dass die Position der Werkzeugspitze 21a innerhalb des Bewegungsbereiches 61 auf sämtlichen der Linearachsen ist, d. h. wenn kein Über-Hub auftritt, setzt die Über-Hub-Bestimmungseinheit 6 ein Über-Hub-Auftrittssignal 16 auf ungültig, und die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 schreitet zu S25. S25 bis S28 sind äquivalent zu den in 4 gezeigten S4 bis S7, und somit wird eine Erläuterung davon weggelassen.
Wenn andererseits bei S24 bestimmt wird, dass die Position der Werkzeugspitze 21a in dem nächsten Steuerungszyklus außerhalb des Bewegungsbereiches 61 auf irgendeiner der Linearachsen ist, das heißt wenn ein Über-Hub auftritt, setzt die Über-Hub-Bestimmungseinheit 6 das Über-Hub-Auftrittssignal 16 auf gültig, und die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 schreitet zu S27. Wenn das Über-Hub-Auftrittssignal 16 gültig ist, schaltet die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 das Schaltverfahren von dem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren zu dem Rundschaltverfahren um.
14 ist eine Veranschaulichung von Ortskurven der Werkzeugspitze 21a gemäß der dritten Ausführungsform. 14 bildet einen Fall ab, wo die Tischdrehachse 26 und die Werkzeugdrehachse 22 als Ziel zu nehmende Drehachsen betätigt werden. Eine gestrichelte Linie gibt die Ortskurve der Werkzeugspitze 21a in einem Fall an, wo das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren ausgeführt wird ohne Umschalten des Schaltverfahrens. In diesem Fall bewegt die Werkzeugspitze 21a sich von einem Punkt PO zu einem Punkt P1. Eine durchgezogene Linie gibt die Ortskurve der Werkzeugspitze 21a in einem Fall an, wo das Schaltverfahren von dem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren zu dem Rundschaltverfahren umgeschaltet wird. In diesem Fall bewegt die Werkzeugspitze 21a sich von dem Punkt PO entlang der durch die gestrichelte Linie angegebenen Ortskurve und bewegt sich zu einem Punkt P2 gerade vor der Abweichung von dem Bewegungsbereich 61 auf der X-Achse.
Die Über-Hub-Bestimmungseinheit 6 setzt das Über-Hub-Auftrittssignal 16 auf gültig, wenn die Werkzeugspitze 21a sich zu dem Punkt P2 bewegt. In Ansprechen darauf schaltet die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 das Schaltverfahren von dem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren zu dem Rundschaltverfahren um. Als ein Ergebnis werden, bei dem Punkt P2, während die Bewegung des Werkzeugs 21 in jeder Linearachsenrichtung gestoppt wird, Operationen der Tischdrehachse 26 und der Werkzeugdrehachse 22 fortgesetzt.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist es möglich, eine Wirkung zur Vermeidung des Über-Hubs ohne Stoppen des Schaltoperation durch Umschalten des Schaltverfahrens zu erzielen, wenn der Über-Hub auf irgendeiner der Linearachsen während der Schaltoperation auftritt, zusätzlich zu den Wirkungen der ersten Ausführungsform. Dies kann die Operationseffizienz eines Operators der Numerische-Steuerung-Vorrichtung verbessern.
Der Über-Hub wird verhindert, indem das Schaltverfahren gemäß der dritten Ausführungsform umgeschaltet wird, aber dies ist keine Einschränkung. 15 ist eine Veranschaulichung von Ortskurven der Werkzeugspitze 21a gemäß einem Entwicklungsbeispiel der dritten Ausführungsform. Wie durch eine in 15 gezeigte durchgezogene Linie angegeben ist es selbst in dem Fall, wo, während eine Operation einer Linearachse, in der die Schaltverfahren-Festlegungseinheit 2 bestimmt hat, dass ein Über-Hub auftritt, gestoppt wird, die andere Linearachse und jede Drehachse fortgesetzt werden, möglich, Wirkungen äquivalent zu denen der dritten Ausführungsform zu erreichen.
Vierte Ausführungsform
Eine vierte Ausführungsform wird mit Verweis auf 16 und 17 erläutert. In den folgenden Beschreibungen werden hauptsächlich von denen in der ersten Ausführungsform unterschiedliche Elemente erläutert.
16 ist ein funktionales Blockdiagramm, das Funktionen einer Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, und entspricht 2. Die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 gemäß der vierten Ausführungsform enthält eine Bewegungsgeschwindigkeit-Festlegungseinheit 110 zusätzlich zu der Ausgestaltung der ersten Ausführungsform.
Durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 durchgeführte schaltbezogene Prozesse werden als Nächstes mit Verweis auf 17 beschrieben. 17 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt werden, und entspricht 4. In 17 gezeigte S31 und S32 sind äquivalent zu den in 4 gezeigten S1 und S2, und daher wird die Beschreibung davon weggelassen.
Nach S32 legt die Bewegungsgeschwindigkeit-Festlegungseinheit 110 eine niedrigere Bewegungsgeschwindigkeit 111 als eine voreingestellte befohlene Geschwindigkeit auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 fest (S33). Danach berechnet die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 das Bewegungsausmaß 15 von jeder von den Drehachsen und den Linearachsen in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13, der Schaltverfahreninformation 14 und der Bewegungsgeschwindigkeit 111 (S34), und die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 schreitet zu S35.
S35 bis S37 sind äquivalent zu den in 4 gezeigten S4 bis S6, und daher wird ein Erläuterung weggelassen.
Nach S37 legt die Bewegungsgeschwindigkeit-Festlegungseinheit 110 dieselbe Bewegungsgeschwindigkeit 111 wie die voreingestellte befohlene Geschwindigkeit auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 fest (S38). Die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 berechnet das Bewegungsausmaß 15 jeder Drehachse in jedem vorbestimmten Steuerungszyklus auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13, der Schaltverfahreninformation 14 und der Bewegungsgeschwindigkeit 111 (S39), und die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 schreitet zu S35.
Gemäß der vierten Ausführungsform ist es möglich, eine Wirkung einer Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs zu erreichen, wenn das Werkstück und das Werkzeug näher zueinander werden bzw. gelangen während der Schaltoperation, zusätzlich zu den Wirkungen der ersten Ausführungsform. Beispielsweise ist es dadurch für einen Operator der Numerische-Steuerung-Vorrichtung möglich, die Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug zu verhindern, um die Vorrichtung ausreichend im Voraus zu stoppen.
In der vierten Ausführungsform wird die Bewegungsgeschwindigkeit verringert, wenn das Werkstück 27 und das Werkzeug 21 näher zueinander werden bzw. gelangen, aber dies ist keine Einschränkung. Beispielsweise kann die Bewegungsgeschwindigkeit verringert werden, wenn die Länge zwischen dem Werkstück 27 und dem Werkzeug 21 kleiner als eine vorbestimmte Länge ist. Es ist dadurch möglich, Wirkungen äquivalent zu denen der vierten Ausführungsform zu erreichen.
Fünfte Ausführungsform
Eine fünfte Ausführungsform wird mit Verweis auf 18 bis 20 erläutert. In den folgenden Beschreibungen werden hauptsächlich von denen der ersten Ausführungsform unterschiedliche Elemente erläutert.
Ein funktionales Blockdiagramm der Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 gemäß der vierten Ausführungsform ist dasselbe, wie das in 2 der ersten Ausführungsform gezeigte.
Durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 durchgeführte schaltbezogene Prozesse werden als Nächstes mit Verweis auf 18 beschrieben. 18 ist ein Flussdiagramm, das schaltbezogene Prozesse zeigt, die durch die Numerische-Steuerung-Vorrichtung 40 gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt werden, und entspricht 4. S41 bis S43 in 18 sind zu den in 4 gezeigten S1 bis S3 äquivalent, und daher wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Nach S43 löscht die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit 3 Bewegungsausmaße einer voreingestellten Bewegungs-gesperrten Achse und eine Bewegungssperrrichtung (setzt die Bewegungsausmaße auf Null) auf Grundlage der Drehachseninformation 11, der Drehrichtungsinformation 12, der Werkzeugrelativpositionsinformation 13 und der Schaltverfahreninformation 14 (S44).
Die Bewegungs-gesperrte Achse und die Bewegungssperrrichtung werden mit Verweis auf in 19 und 20 gezeigte spezifische Beispiele beschrieben. 19 bildet einen Fall ab, wo das Werkstück 25 mit dem Werkzeug 21 interferiert, wenn das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren verwendet wird. 20 bildet einen Fall ab, wo die Bewegungsausmaße der Bewegungs-gesperrten Achse und die Bewegungssperrrichtung in dem Fall von 19 gelöscht werden. In dem Fall von 19 wird die zweite Tischdrehachse 103, die auf der Seite des Tisches 25 bereitgestellt ist und die die A-Achse zur Drehung um die X-Achse ist, in der negativen Richtung (gegen den Uhrzeigersinn) gedreht, und das Werkzeug 21 wird in der negativen Richtung der Y-Achse und der negativen Richtung der Z-Achse bewegt. Es ist dadurch möglich, die Werkzeugachsenrichtung 24 dazu zu bringen, mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinzustimmen, während des Haltens der relativen Position der Werkzeugspitze 21a zu dem Werkstück 27, aber das Werkzeug 21 kann mit dem Werkstück 27 interferieren.
Andererseits ist es, wie in 20 gezeigt, möglich, die Werkzeugachsenrichtung 24 dazu zu bringen, mit der positiven Richtung der Zf-Achse des Merkmalkoordinatensystems 29 übereinzustimmen und die Interferenz zwischen dem Werkzeug 21 und dem Werkstück 29 zu vermeiden, indem das Werkzeug 21 nicht in der negativen Richtung der Z-Achse sondern nur in der negativen Richtung der Y-Achse bewegt wird. Deshalb wird die Bewegungs-gesperrte Achse als die Z-Achse gesetzt und wird die Bewegungssperrrichtung als die negative Richtung gesetzt.
Als die Bewegungs-gesperrte Achse wird irgendeine der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse des Maschinenkoordinatensystems 20 gesetzt. Die Bewegungs-gesperrte Achse und die Bewegungssperrrichtung können im Voraus zu der Zeit der Programmanalyse oder zu einer anderen Zeit gesetzt werden oder können auf Grundlage der Schaltverfahreninformation 14 durch eine Einheit (nicht gezeigt) gesetzt werden.
S45 bis S48 sind identisch zu den in 4 gezeigten S4 bis S7, und daher wird eine Erläuterung weggelassen.
Gemäß der fünften Ausführungsform ist es möglich, einen Effekt zur Verhinderung der Bewegung in einer vorbestimmten Axialrichtung zu erzielen, zusätzlich zu den Wirkungen der ersten Ausführungsform. Deshalb ist es möglich, die Interferenz zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug zu vermeiden.

Claims

Numerische-Steuerung-Vorrichtung einer Werkzeugmaschine, die Linearachsen und Drehachsen enthält, zum Steuern einer Position und einer Lage eines Werkzeugs bezüglich eines Werkstücks, wobei die Numerische-Steuerung-Vorrichtung umfasst: eine Schaltverfahren-Festlegungseinheit, die als ein Schaltverfahren eines von einem Rundschaltverfahren zum Betätigen nur der Drehachse und einem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren zum Betätigen der Drehachse und der Linearachse und zum Halten einer Position einer Werkzeugspitze bezüglich des Werkstücks festlegt auf Grundlage einer befohlenen Drehachse, einer befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse und der Position des Werkzeugs; eine Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit, die ein Bewegungsausmaß jeder der Achsen berechnet auf Grundlage der befohlenen Drehachse, der befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse, der Position des Werkzeugs und des durch die Schaltverfahren-Festlegungseinheit festgelegten Schaltverfahrens; und eine Ausgabeeinheit, die einen Positionsbefehl an einen Servoverstärker ausgibt auf Grundlage des durch die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit berechneten Bewegungsausmaßes.
Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltverfahren-Festlegungseinheit bestimmt, ob oder nicht das Werkstück oder ein Tisch näher zu dem Werkzeug wird, wenn ein Schalten in dem Rundschaltverfahren durchgeführt wird, das Rundschaltverfahren als das Schaltverfahren festlegt, wenn bestimmt wird, dass das Werkstück oder der Tisch nicht näher zu dem Werkzeug wird, und das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren als das Schaltverfahren festlegt, wenn bestimmt wird, dass das Werkstück oder der Tisch näher zu dem Werkzeug wird.
Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Schaltverfahren-Festlegungseinheit bestimmt, ob oder nicht das Werkstück näher zu dem Werkzeug wird, wenn das Schalten in dem Rundschaltverfahren durchgeführt wird, auf Grundlage einer Änderung in einer Länge zwischen dem Werkstück und der Werkzeugspitze vor und nach einer Drehung der Drehachse.
Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Schaltverfahren-Festlegungseinheit bestimmt, ob oder nicht der Tisch näher zu dem Werkzeug wird, wenn das Schalten in dem Rundschaltverfahren durchgeführt wird, auf Grundlage der befohlenen Drehrichtung der Tischdrehachse und der Position des Werkzeugs bezüglich einer Begrenzungsebene, die die Tischdrehachse enthält und die orthogonal zu einer oberen Oberfläche des Tisches ist, falls die befohlene Drehachse gleich zu der Tischdrehachse parallel zu der oberen Oberfläche des Tisches ist.
Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 4, mit einer Hub-Grenze-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob oder nicht jede Linearachse außerhalb eines Bewegungsbereiches ist, wenn jede Linearachse sich um so viel wie das durch die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit berechnete Bewegungsausmaß bewegt, auf Grundlage des Bewegungsausmaßes und des Bewegungsbereiches, wobei der Bewegungsbereich im Voraus definiert wird, ein Bereich zu sein, in dem jede Linearachse sich bewegen darf, wobei die Schaltverfahren-Festlegungseinheit das Schaltverfahren zu dem Rundschaltverfahren umschaltet, wenn die Hub-Grenze-Bestimmungseinheit bestimmt, dass irgendeine der Linearachsen außerhalb des Bewegungsbereiches gerät, wenn die Linearachse sich um so viel wie das Bewegungsausmaß bewegt, nach Festlegen des Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahrens als das Schaltverfahren.
Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit einer Bewegungsgeschwindigkeit-Festlegungseinheit, die eine niedrigere Bewegungsgeschwindigkeit als eine befohlene Geschwindigkeit festlegt, wenn die Schaltverfahren-Festlegungseinheit das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren als das Schaltverfahren festlegt, wobei die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit das Bewegungsausmaß jeder der Achse berechnet auf Grundlage der befohlenen Drehachse, der befohlenen Drehrichtung der befohlenen Drehachse, der Position des Werkzeugs, des durch die Schaltverfahren-Festlegungseinheit festgelegten Schaltverfahrens und der durch die Bewegungsgeschwindigkeit-Festlegungseinheit festgelegten Bewegungsgeschwindigkeit.
Numerische-Steuerung-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit ein zweites Bewegungsausmaß berechnet durch Löschen des Bewegungsausmaßes einer vorbestimmten Linearachse und des Bewegungsausmaßes in einer vorbestimmten Linearachsenrichtung nach Berechnen des Bewegungsausmaßes, wenn die Schaltverfahren-Festlegungseinheit das Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren als das Schaltverfahren festlegt, und die Ausgabeeinheit den Positionsbefehl an den Servoverstärker ausgibt auf Grundlage des durch die Bewegungsausmaß-Berechnungseinheit berechneten zweiten Bewegungsausmaßes.
Numerische-Steuerung-Verfahren für eine Numerische-Steuerung-Vorrichtung einer Werkzeugmaschine, die Linearachse und Drehachsen enthält, zum Steuern einer Position und einer Lage eines Werkzeugs bezüglich eines Werkstücks, wobei das Numerische-Steuerung-Verfahren umfasst: einen Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob oder nicht das Werkstück oder ein Tisch näher zu dem Werkzeug wird, wenn ein Schalten durchgeführt wird in einem Rundschaltverfahren zum Betätigen nur der Drehachsen; und einen Schaltschritt zum Durchführen eines Schaltens in dem Rundschaltverfahren, wenn bei dem Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass das Werkstück oder der Tisch nicht näher zu dem Werkzeug wird, und zum Durchführen eines Schaltens in einem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren zum Betätigen der Drehachse und der Linearachse und zum Halten einer Position einer Werkzeugspitze bezüglich des Werkstücks, wenn bei dem Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass das Werkstück oder der Tisch näher zu dem Werkzeug wird.
Numerische-Steuerung-Verfahren gemäß Anspruch 8, umfassend: einen Hub-Grenze-Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob oder nicht jede der Linearachsen außerhalb eines Bewegungsbereiches ist, wobei der Bewegungsbereich im Voraus definiert wird, ein Bereich zu sein, in dem jede der Linearachsen sich bewegen darf; und einen Umschaltschritt zum Umschalten eines Schaltverfahrens zu dem Rundschaltverfahren, wenn das Schalten durchgeführt wird in dem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren und es bei dem Hub-Grenze-Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass irgendeine der Linearachsen außerhalb des Bewegungsbereiches ist, wenn die Linearachse sich um so viel wie das Bewegungsausmaß bewegt.
Numerische-Steuerung-Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei eine Geschwindigkeit des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks niedriger als eine befohlene Geschwindigkeit gemacht wird, wenn das Schalten durchgeführt wird in dem Werkzeugspitzenposition-Halteschaltverfahren.