DE112010005510B4

DE112010005510B4 - Numerisches Steuerverfahren und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE112010005510B4
Application number: DE112010005510.6T
Authority: DE
Inventors: Naoki Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: JP5019001B2; US20130041498A1; JPWO2011132221A1; CN102859456B; WO2011132221A1; CN102859456A; US9436176B2; DE112010005510T5

Abstract

Numerisches Steuerverfahren zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist zum Rotieren oder Neigen eines Drehtisches (31), auf dem ein Werkstück (32) bereitgestellt ist, und konfiguriert ist zum Steuern der Stellung eines Werkzeugs relativ zu dem Werkstück (32), wobei das numerische Steuerverfahren umfasst: einen Schritt (S2) zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe (23) des Werkzeugs, bei der das Werkzeug, das sich in eine Z-Achsen-Richtung bewegt, um sich dem Drehtisch anzunähern und sich davon zu entfernen, nicht mit dem Drehtisch und dem Werkstück interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich der Drehachse, in die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei der Schritt durch Starten der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird und ausgeführt wird, wenn die Drehachse gestoppt ist; einen Schritt (S4) zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe einer Spitze des Werkzeugs mit der Interferenzvermeidungshöhe (23), die in dem vorhergehenden Schritt erhalten wird; einen Schritt (S5) zum Durchführen einer Warnung ohne Bewegen der Drehachse, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, und Warten auf eine Eingabe einer Anweisung zum Starten eines Vermeidungsbetriebs bis zu der Interferenzvermeidungshöhe (23), in einem Fall, wenn in dem vorhergehenden Schritt bestimmt wird, dass eine Interferenz auftritt; und einen Schritt (S8) zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in die Z-Achsen-Richtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn die Anweisung zum Starten des Vermeidungsbetriebs ausgegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein numerisches Steuerverfahren und eine Vorrichtung dafür zum numerischen Steuern einer Werkzeugmaschine, und insbesondere ein numerisches Steuerverfahren und eine Vorrichtung dafür für eine Multiachsen-Werkzeugmaschine, die eine Drehachse aufweist, und zum Steuern einer Position und einer Stellung eines Werkzeugs konfiguriert ist.
Stand der Technik
Eine Werkzeugmaschine bzw. ein Maschinenwerkzeug (engl. Machine Tool), das eine numerische Steuervorrichtung aufweist, führt eine Bearbeitung durch während eine bewegliche Einheit durch Steuern jeder Achse bewegt wird, so dass ein Werkzeug an eine angewiesene Position bewegt wird. In dem Maschinenwerkzeug, das eine Drehachse aufweist, rotiert die Drehachse, um die Stellung des Werkzeugs relativ zu einem Werkstück zu ändern. Die Bearbeitung kann daher an einer geneigten Oberfläche oder einer Seitenoberfläche eines Werkstücks durchgeführt werden.
Wenn in dem Maschinenwerkzeug, das die Drehachse aufweist, die Drehachse rotiert wird, kann aufgrund der räumlichen Beziehung zwischen dem Werkzeug, einem Drehtisch und einem Werkstück das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferieren.
2 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Beispiels eines Maschinenwerkzeugs, das zwei Drehachsen aufweist, die für den Drehtisch bereitgestellt sind. Ein Drehtisch des Maschinenwerkzeugs, bei dem es sich um ein Objekt der Steuerung handelt, weist gemäß 2 eine Drehachse C für eine Drehtischrotation bezüglich einer Z-Achse und eine geneigte Drehachse A zum Neigen bezüglich einer X-Achse auf. 6 ist darüber hinaus eine Ansicht zur Darstellung eines Beispiels, wenn das Werkzeug mit dem Drehtisch im Fall des Rotierens der Drehachse A interferiert, und 7 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Beispiels, wenn das Werkzeug mit einem Werkstück im Fall des Rotierens der Drehachse C interferiert.
Um in der herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung eine Interferenz des Werkzeugs mit dem Drehtisch oder dem Werkstück zu vermeiden, räumt ein Benutzer das Werkzeug manuell. Alternativ wird ein Werkzeugmodell gespeichert, das einen Abschnitt des Maschinenwerkzeugs in einer 3D-Form darstellt, und es wird überprüft, ob eine Interferenz auftreten wird. In dem Fall der Bestimmung, dass eine Interferenz auftreten wird, stoppt der Achsenbetrieb unmittelbar vor der Interferenz (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Dokumente im Stand der Technik

Patentdokument 1: JP 2005-128686 A

DE 101 14 811 A1 beschreibt ein System und Verfahren zur Erstellung von mehrachsigen Bearbeitungs-Vorgängen an Werkstücken, bei der eine anlageninterne Behebung der Kollision vor der Durchführung des jeweils nächsten Bearbeitungs-Vorgangs herbeigeführt wird. Dabei werden die Bearbeitungsvorgänge auf Grundlage eines 3D-Werkstückmodells und einer parallelen Abtragsimulation simuliert, um kollisionsfreie Bearbeitungsbahnen aufzufinden.
Ferner beschreibt DE 103 21 241 A1 ein Überwachungsverfahren für eine Maschine, bei dem auf Basis von Volumenbetrachtungen des Werkzeugs, des Werkstücks und der Werkzeugmaschine die Bearbeitung des Werkstücks simuliert wird und eine Kollisionsüberwachung durchgeführt wird.
Außerdem beschreibt DE 10 2005 037 779 A1 eine numerische Steuereinheit, bei der, wenn eine manuelle Bewegung des beweglichen Teils einer Werkzeugmaschine ausgeführt wird, dreidimensionale Formdaten des beweglichen Teils veranlasst werden, sich in die Richtung zu bewegen, die manuell eingegeben wurde, und es wird überprüft, ob es keinen Kontakt mit den Formdaten eines störenden Objekts in der Umgebung gibt. Wenn Kontakt auftritt, wird eine Position, die einen bestimmten Abstand von der Position, in der der Kontakt auftritt, entfernt ist, als Anhalteposition bestimmt, der bewegliche Teil wird zu dieser Anhalteposition bewegt und an dieser Position angehalten.
Schließlich offenbart JUNG, Y. H. et. al.: NC post-processor for 5-axis milling machine of table-rotating/tilting type, in: Journal of Materials Processing Technology, Vol. 130–131, 2002, S. 641–646. – ISSN 0924-0136 eine Interferenzvermeidung zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug während eines Phasenumkehrprozesses.
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn in der oben beschriebenen herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung der Benutzer vergisst, das Werkzeug zu räumen, kann das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferieren. Darüber hinaus müssen in der Interferenzüberprüfung, die Werkzeugmodelle verwendet, komplizierte Werkzeugmodelle für jede Art von Maschinenwerkzeug erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der oben beschriebenen Probleme, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines numerischen Steuerverfahrens und einer Vorrichtung dafür, die eine Interferenz eines Werkzeugs mit einem Drehtisch und einem Werkstück während der Rotation einer Drehachse vermeiden können, ohne einen manuellen Arbeitsschritt des Benutzers und ohne die Verwendung komplizierter Werkzeugmodelle.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um die oben beschriebenen herkömmlichen Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, ist ein numerisches Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung ein numerisches Steuerverfahren zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist und konfiguriert ist zum Steuern einer Stellung eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück, wobei das numerische Steuerverfahren umfasst: einen Schritt zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe des Werkzeugs, bei der das Werkzeug nicht mit einem Drehtisch und dem Werkstück interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich der Drehachse, an die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei der Schritt durch Starten der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird; einen Schritt zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe einer Spitze des Werkzeugs mit der Interferenzvermeidungshöhe, die in dem vorhergehenden Schritt erhalten wird; und einen Schritt zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in eine Werkzeugachsenrichtung zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn in dem vorhergehenden Schritt bestimmt wird, dass eine Interferenz auftritt.
Ein numerisches Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung ist ferner ein numerisches Steuerverfahren zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist und konfiguriert ist zum Steuern der Stellung eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück, wobei das numerische Steuerverfahren umfasst: einen Schritt zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe des Werkzeugs, bei der das Werkzeug nicht mit einem Drehtisch und dem Werkstück interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich der Drehachse, in die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei der Schritt durch Starten der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird; einen Schritt zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe einer Spitze des Werkzeugs mit der Interferenzvermeidungshöhe, die in dem vorhergehenden Schritt erhalten wird; einen Schritt zum Durchführen einer Warnung ohne Bewegen der Drehachse, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, und Warten auf eine Eingabe einer Anweisung zum Starten eines Vermeidungsbetriebs bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, in einem Fall, wenn in dem vorhergehenden Schritt bestimmt wird, dass eine Interferenz auftritt; und einen Schritt zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in eine Werkzeugachsenrichtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn die Anweisung zum Starten des Vermeidungsbetriebs ausgegeben wird.
In dem numerischen Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner in dem Schritt zum Berechnen der Interferenzvermeidungshöhe im Fall, dass die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Neigen des Drehtisches ist, ein Z-Achsen-Koordinatenwert eines Schnittpunkts eines Kreises mit einem Radius, wobei es sich um den längeren eines Abstands von einem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Drehtisches und einem Abstand von dem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Werkstücks handelt, und eine gerade Linie in der Werkzeugachsenrichtung als die Interferenzvermeidungshöhe erhalten wird.
In der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner im Schritt zum Berechnen der Interferenzvermeidungshöhe in einem Fall, wenn die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Rotieren des Drehtisches ohne Neigen des Drehtisches ist, eine maximale Höhenkoordinate des Werkstücks, die im Voraus eingegeben wird, als die Interferenzvermeidungshöhe erhalten.
In dem numerischen Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, im Schritt zum Bestimmen, ob eine Interferenz auftreten wird, auszuwählen, ob bestimmt werden soll, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert.
In dem numerischen Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner in dem Schritt zum Erzeugen der Bewegungsanweisung möglich auszuwählen, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb bis zu der Interferenzvermeidungshöhe durchgeführt wird, die im Schritt zum Berechnen der Interferenzvermeidungshöhe erhalten wird.
Eine numerische Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ferner eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist und konfiguriert ist zum Steuern der Stellung eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe des Werkzeugs, bei der das Werkzeug nicht mit einem Drehtisch und dem Werkstück interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich der Drehachse, in die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei die Berechnung durch einen Start der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird; eine Interferenzbestimmungseinheit zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferieren wird, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe einer Spitze des Werkzeugs mit der Interferenzvermeidungshöhe, die durch die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit erhalten wird; und eine Vermeidungsbetrieb-Erzeugungseinheit zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in eine Werkzeugachsenrichtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn die Interferenzbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Interferenz auftreten wird.
Eine numerische Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ferner eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist und konfiguriert ist zum Steuern der Stellung eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe des Werkzeugs, bei der das Werkzeug nicht mit einem Drehtisch und dem Werkstück interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich einer Drehachse, in die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei die Berechnung durch einen Start der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird; eine Interferenzbestimmungseinheit zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstückinterferieren wird, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe einer Spitze des Werkzeugs mit der Interferenzvermeidungshöhe, die durch die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit erhalten wird; eine Warneinheit zum Durchführen einer Warnung ohne Bewegung der Drehachse, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, und zum Warten auf eine Eingabe einer Anweisung zum Starten eines Vermeidungsbetriebs bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, in einem Fall, wenn die Interferenzbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Interferenz auftreten wird; und eine Vermeidungsbetrieb-Erzeugungseinheit zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in eine Werkzeugachsenrichtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn die Anweisung zum Starten des Vermeidungsbetriebs ausgegeben wird.
In der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhält, wenn die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Neigen des Drehtisches ist, die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit einen Z-Achsen-Koordinatenwert eines Schnittpunkts eines Zirkels, der einen Radius aufweist, bei dem es sich um den längeren eines Abstands von einem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Drehtisches und einem Abstand von dem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Werkstücks handelt, und eine gerade Linie in die Werkzeugachsenrichtung als die Interferenzvermeidungshöhe.
In der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhält ferner, wenn die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Rotieren des Drehtisches ohne Neigen des Drehtisches ist, die Interferenzvermeidungs-Höhenberechnungseinheit eine maximale Höhenkoordinate des Werkstücks, die im Voraus eingegeben wird, als die Interferenzvermeidungshöhe.
In der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Interferenzbestimmungseinheit auswählen, ob bestimmt werden soll, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert.
In der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit auswählen, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb bis zu der Interferenzvermeidungshöhe durchgeführt wird, die durch die Interferenzhöhen-Berechnungseinheit erhalten wird.
Vorteil der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Interferenz des Werkzeugs mit dem Drehtisch und dem Werkstück zu vermeiden, ohne einen manuellen Betrieb des Benutzers zum Durchführen eines Interferenzvermeidungsbetriebs und ohne die Verwendung komplizierter Werkzeugmodelle.
In einem Fall der Bestimmung, dass das Werkzeug mit dem Drehtisch oder einem Werkstück interferieren wird, ist es darüber hinaus möglich, eine Warnung durchzuführen und einen Interferenzvermeidungsbetrieb zu verhindern, bis eine Anweisung zum Starten des Interferenzvermeidungsbetriebs von einem Benutzer empfangen wird. Folglich ist es möglich, einen Interferenzvermeidungsbetrieb zu verhindern, indem eine Achse ohne Intention des Benutzers arbeitet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, die Interferenzvermeidungshöhe durch eine geringe Informationsgröße zu berechnen (die Größe und Installationsposition des Werkstücks, die Koordinaten des Zentrums der Drehachse und dergleichen).
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, wenn es im Voraus bekannt ist, dass eine Interferenz nicht auftreten wird, die Interferenzbestimmung zu übergehen. Es ist ferner möglich, die Interferenzbestimmung nur in einem gewünschten Betriebsmodus durchzuführen, wie zum Beispiel einem Handle-Vorschub-Modus oder einem JOG-Vorschub-Modus.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, wenn es die Möglichkeit einer Interferenz gibt, nur eine Warnnachricht anzuzeigen, und einen Interferenzvermeidungsbetrieb zu verhindern, in dem eine Achse ohne Intention des Benutzers arbeitet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Werkzeugkonfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Arbeitsablaufs eines Interferenzvermeidungsbetriebs der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine erläuternde Ansicht einer Interferenzvermeidenden Höhe während der Rotation einer Drehachse zum Neigen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine erläuternde Ansicht einer Interferenzvermeidenden Höhe während einer Rotation einer Drehachse für eine Drehtischrotation gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines Interferenzbeispiels während einer Rotation der Drehachse zum Neigen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines Interferenzbeispiels während der Rotation der Drehachse für eine Drehtischrotation gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn eine Bewegungsanweisung für eine Achse 21, die gemäß 1 von einem Bewegungsanweisungs-Eingabemittel 1 eingegeben wird, eine Drehachse ist, berechnet eine Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit 6 einer numerischen Steuervorrichtung 4 eine Interferenzvermeidungshöhe 23 eines Werkzeugs, bei der das Werkzeug nicht mit einem Drehtisch 31 und einem Werkstück 32 über den gesamten beweglichen Bereich der Drehachse interferiert, an die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, auf der Grundlage einer Werkzeuginformation 22, die im Voraus in einem Speicher 5 der numerischen Steuervorrichtung 4 durch ein Einstellmittel 22 gespeichert ist. Die Werkzeuginformation 22 enthält eine Größe und eine Installationsposition des Werkstücks und eine Größe und zentrale Koordinaten des Drehtisches.
Eine Interferenzbestimmungseinheit 7 vergleicht eine gegenwärtige Höhe 24 von einer Spitze des Werkzeugs (eine Z-Achsen-Koordinaten, die durch die numerische Steuervorrichtung 4 zur Steuerung regelmäßig erfasst wird) mit einer Interferenzvermeidungshöhe 23, die durch die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit 6 erhalten wird, um dadurch zu bestimmen, ob das Werkzeug 30 mit dem Drehtisch 31 und dem Werkstück 32 interferieren wird, und gibt ein Bestimmungsresultat 25 aus. Wenn eine Information (Daten) 36, die anzeigen, dass eine Interferenzbestimmung unnötig ist, von einem Betriebsbildschirm (Betriebsbildschirm zum Durchführen einer Parametereinstellung bezüglich der Durchführung einer Interferenzbestimmung) oder einer programmierbaren Steuerung (PLC) (nicht gezeigt) der numerischen Steuervorrichtung 4 eingegeben wird, führt die Interferenzbestimmungseinheit 7 die Interferenzbestimmung nicht durch.
Wenn auf Grundlage des Bestimmungsresultats 25 der Interferenzbestimmungseinheit 7 bestimmt wird, dass eine Interferenz auftreten wird, gibt eine Warnanzeigeeinheit 8 eine Warnnachricht 26 an ein Anzeigemittel 3 aus, ohne die Drehachse zu bewegen, an die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, wartet auf eine Eingabe eines Benutzers zum Starten eines Vermeidungsbetriebs bis zu der Interferenzvermeidungshöhe 23 und gibt eine Vermeidungsbetriebsanweisung 27 aus, wenn eine Eingabe zum Starten des Vermeidungsbetriebs empfangen wird. Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Anzeigemittel 3 einen Betriebsbildschirm, der anzeigt, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb zu vermeiden bzw. zu verhindern ist („JA” und „NEIN”) zusammen mit der Warnnachricht, um dem Benutzer zu ermöglichen „JA” oder „NEIN” zu wählen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Anzeigemittel 3 ferner mit einer Warneinheit zusammen mit der Warnanzeigeeinheit 8 konfiguriert. Die Warneinheit kann ein Warnen nur durch Sound durchführen.
Eine Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit 9 erzeugt eine Anweisung zur Bewegung in eine Werkzeugachsen-Richtung an die Interferenzvermeidungshöhe 23 gemäß der Vermeidungsbetriebsanweisung 27, und gibt eine angewiesene Position 28 der Werkzeugachse an eine bewegliche Einheit 10 aus.
Die Softwarekonfiguration der numerischen Steuervorrichtung ist gleich zu der einer universalen numerischen Steuervorrichtung, die durch eine CPU, einen Speicher und dergleichen konfiguriert ist, und die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit 6, die Interferenzbestimmungseinheit 7, die Warnanzeigeeinheit 8, die Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit 9 und dergleichen werden durch Software konfiguriert.
Als nächstes wird ein Betrieb der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
2 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels einer Werkzeugmaschine, bei der es sich um einen Gegenstand der Steuerung in der ersten Ausführungsform handelt.
Die Werkzeugmaschine in 2, bei der es sich um ein Objekt bzw. einen Gegenstand der Steuerung handelt, umfasst einen Drehtisch 31, die eine Drehachse C für eine Drehtischrotation bezüglich einer Z-Achse aufweist, und eine geneigte Drehachse A zum Neigen bzw. Kippen bezüglich einer X-Achse. Die folgende Beschreibung erfolgt unter der Annahme, dass die Werkzeugkonfiguration der Werkzeugmaschine, bei der es sich um einen Gegenstand der Steuerung handelt, wie in 2 gezeigt ist. Solange die Werkzeugmaschine jedoch eine Drehachse enthält und die Stellung eines Werkzeugs relativ zu einem Werkstück steuern kann, ist es möglich, jede Werkzeugkonfiguration zu verwenden.
3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Beispiels eines Arbeitsablaufs der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden erfolgt eine Beschreibung mit Bezug auf 3.
Zuerst bestimmt die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit 6 im Schritt S1, ob die einer Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse 21 eine Drehachse ist. Wenn die einer Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse 21 eine Drehachse ist, wird der Arbeitsablauf mit Schritt S2 fortgesetzt.
Im Schritt S2 erhält die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit 6 die Interferenzvermeidungshöhe 23 des Werkzeugs, bei der das Werkzeug nicht mit dem Drehtisch 31 und dem Werkstück 32 über den gesamten beweglichen Bereich der Drehachse interferiert, in die die Bewegungsanweisung eingegeben wird.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Erhalten der Interferenzvermeidungshöhe 23 mit Bezug auf die 4 bis 5 beschrieben.
4 ist eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens zum Erhalten der Interferenzvermeidungshöhe 23, wenn die einer Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse 21 die geneigte Drehachse A ist. 4(a) zeigt auch einen Fall, wenn ein Abstand von einem Drehachsenzentrum 33 zu einem Rand des Drehtisches 31 länger als ein Abstand von dem Drehachsenzentrum 33 zu einem Rand des Werkstücks 32 ist, und 4(b) zeigt einen Fall, wenn der Abstand von dem Drehachsenzentrum 33 zu dem Rand des Werkstücks 32 länger als der Abstand von dem Drehachsenzentrum 33 zu dem Rand des Drehtisches 31 ist. Der Abstand von dem Drehachsenzentrum 33 zu dem Rand des Drehtisches 31 kann hier aus der Größe (Durchmesser oder Radius) des Drehtisches erhalten werden, die vorab in dem Speicher 5 gespeichert ist, und der Abstand von dem Drehtischzentrum 33 zu dem Rand des Werkstücks 32 kann aus der Werkstückgröße und der Werkstücks-Installationsposition erhalten werden, die im Voraus in dem Speicher 5 gespeichert ist.
In einem Fall, wenn die der Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse 21 die geneigte Drehachse A ist, erhält die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit einen Kreis 34, der das Rotationsachsenzentrum 33 als dessen Zentrum aufweist, und der längste Abstand von dem Drehachsenzentrum 33 zu dem Rand des Drehtisches 31 oder des Werkstücks 32 als dessen Radius, und erhält einen größeren der Z-Achsen-Koordinatenwerte der Schnittpunkte des Kreises 34 und einer geraden Linie 35 in der Werkzeugachsenrichtung als die Interferenzvermeidungshöhe 23.
5 ist eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens zum Erhalten der Interferenzvermeidungshöhe 23 in einem Fall, wenn die der Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse 21 die Drehachse C für eine Drehtischrotation ist. In dem Fall, wenn die der Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse 21 die Drehachse C für eine Drehtischrotation ist, erhält die Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit den maximalen Z-Achsen-Koordinatenwert des Werkstücks 32, der auf Grundlage der Werkstückgröße und der Werkstückinstallations-Position erhalten wird, die im Voraus in dem Speicher 5 gespeichert ist, als die Interferenzvermeidungshöhe 23.
Anschließend bestimmt die Interferenzbestimmungseinheit 7 im Schritt S3, ob zu bestimmen ist, ob das Werkzeug 30 mit dem Drehtisch 31 und dem Werkstück 32 interferiert. Wenn die Interferenzbestimmung durchgeführt wird, geht der Arbeitsschritt zum Schritt S4, und wenn die Interferenzbestimmung nicht durchgeführt wird, wird der Prozess beendet. Ob die Interferenzbestimmung durchzuführen ist, kann von dem Betriebsbildschirm oder einem PLC-Signal eingestellt werden.
Anschließend vergleicht die Interferenzbestimmungseinheit 7 im Schritt S4 die gegenwärtige Höhe (Z-Achsen-Koordinatenwert) der Spitze des Werkzeugs 30 mit der Interferenzvermeidungshöhe 23, und bestimmt, dass eine Interferenz in dem beweglichen Bereich der Drehachse in einem Fall auftreten wird, wenn die gegenwärtige Höhe der Spitze des Werkzeugs 30 geringer als die Interferenzvermeidungshöhe 23 ist. Dann geht der Prozess zum Schritt S5. Beim Vergleich der gegenwärtigen Höhe der Spitze des Werkzeugs 30 und der Interferenzvermeidungshöhe 23 kann die gegenwärtige Höhe der Spitze des Werkzeugs 30 mit einem Z-Achsen-Koordinatenwert verglichen werden, der durch Addieren einer Toleranz zu der Interferenzvermeidungshöhe erhalten wird. In diesem Fall ist es selbst dann, wenn es nicht eindeutig ist, dass eine Interferenz auftreten wird, möglich, zu bestimmen, dass eine Interferenz auftreten wird.
Als nächstes gibt die Warnanzeigeeinheit 8 im Schritt S5 die Warnnachricht 26 an das Anzeigemittel 3 aus, ohne die Drehachse zu bewegen, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist. Danach geht der Prozess zum Schritt S6.
Im Schritt S6 ermöglicht die Warnanzeigeeinheit 8 dem Benutzer zu bestimmen, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb des Werkzeugs 30 an der Interferenzvermeidungshöhe 23 durchzuführen ist. Wenn der Interferenzvermeidungsbetrieb durchgeführt wird, geht der Prozess zum Schritt S7, und wenn der Interferenzvermeidungsbetrieb nicht durchgeführt wird, wird der Prozess beendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird aus dem Betriebsbildschirm eingestellt, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb durchgeführt wird. Es ist jedoch auch durch ein Signal von der PLC möglich, einzustellen, ob der Interferenzbetrieb durchgeführt wird.
Anschließend wartet die Warnanzeigeeinheit 8 im Schritt S7 auf eine Eingabe des Benutzers zum Starten des Interferenzvermeidungsbetriebs des Werkzeugs 30 an der Interferenzvermeidungshöhe 23. Wenn die Eingabe zum Starten des Vermeidungsbetriebs durchgeführt wird, geht der Prozess zum Schritt S8.
Im Schritt S8 erzeugt die Vermeidungsbetrieb-Erzeugungseinheit 9 eine Anweisung zur Bewegung in der Werkzeugachsenrichtung, und betreibt die bewegliche Einheit 10 zu der Interferenzvermeidungshöhe 23. Die Bewegung in der Werkzeugachsenrichtung kann durchgeführt werden, bis die Höhe der Spitze des Werkzeugs 30 die Interferenzvermeidungshöhe 23 oder den Z-Achsen-Koordinatenwert erreicht, der durch Addieren der Toleranz zu der Interferenzvermeidungshöhe 23 erhalten wurde.
Wie oben erläutert, ist es gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall, wenn die Drehachsen-Bewegungsanweisung eingegeben wird, bevor sich die Drehachse bewegt, möglich, das Werkzeug in der Werkzeugachsenrichtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, bei der das Werkzeug nicht mit dem Drehtisch und dem Werkstück über den gesamten beweglichen Bereich der Drehachse interferiert, automatisch zu evakuieren. Es ist daher möglich, eine Interferenz des Werkzeugs mit dem Drehtisch und dem Werkstück zu vermeiden, ohne einen manuellen Betrieb des Benutzers für einen Interferenzvermeidungsbetrieb.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist es ferner möglich, wenn bestimmt wird, dass das Werkstück nicht mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferieren wird in dem beweglichen Bereich der Drehachse, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, die Warnnachricht anzuzeigen, ohne den Interferenzvermeidungsbetrieb durchzuführen, bis die Interferenzvermeidungsbetriebs-Startanweisung von dem Benutzer empfangen wird. Es ist daher möglich, den Benutzer im Voraus zu informieren, dass eine Achse durch den Interferenzvermeidungsbetrieb ohne die Intention des Benutzers arbeiten wird, und ermöglicht dem Benutzer, den Interferenzvermeidungsbetrieb zur Entlastung durchzuführen.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist es ferner möglich, die Interferenzvermeidungshöhe zu erhalten, bei der eine Interferenz über den gesamten beweglichen Bereich der Drehachse nicht auftritt, in die die Bewegungsanweisung eingegeben wurde, auf Grundlage der Größe und Rotationszentrumskoordinaten des Drehtisches und der Größe und Installationsposition des Werkstücks. Es ist daher eine Bestimmung möglich, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch und dem Werkstück interferieren wird, ohne komplizierte Werkstückmodelle für jede Werkzeugmaschinenart zu erzeugen.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist ferner eine Einstellung möglich, ob bestimmt werden soll, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferieren wird, aus dem Betriebsbildschirm oder dem PLC-Signal. Es ist daher möglich, einen Betriebsmodus einzustellen, in dem die Interferenzbestimmung nur in einem manuellen Eingabemodus durchgeführt wird (wie zum Beispiel dem Handle-Vorschub-Modus oder dem JOG-Vorschub-Modus), so dass die Interferenzbestimmung in einem automatischen Betriebsmodus nicht durchgeführt wird.
In der ersten Ausführungsform führt die Interferenzbestimmungseinheit 7 die Interferenzbestimmung dann nicht durch, wenn die Interferenzbestimmungseinheit 7 die Information (Daten) 36 empfängt, die anzeigen, dass die Interferenzbestimmung unnötig ist, von dem Betriebsbildschirm (Betriebsbildschirm zum Durchführen einer Parametereinstellung bezüglich der Durchführung der Interferenzbestimmung) oder der PLC (nicht gezeigt) der numerischen Steuervorrichtung 4. Eine Information (Daten) 37 zum Verhindern der Erzeugung einer Vermeidungsbetriebsanweisung kann jedoch von dem Betriebsbildschirm oder der PLC in die Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit 9 eingegeben werden. Wenn die Interferenzbestimmungseinheit 7 die Interferenzbestimmung durchführt und bestimmt, dass eine Interferenz auftritt, zeigt das Anzeigemittel 3 gemäß dieser Konfiguration die Interferenzwarnnachricht an, und (selbst dann, wenn der Benutzer eine Information zum Durchführen des Interferenzvermeidungsbetriebs von dem Betriebsbildschirm des Anzeigemittel eingibt) die Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit 9 erzeugt die Vermeidungsbetriebsanweisung nicht. Wenn es die Möglichkeit einer Interferenz gibt, ist es daher möglich, nur die Warnnachricht anzuzeigen und den Interferenzvermeidungsbetrieb zu verhindern, wenn eine Achse ohne die Intention dessen Benutzers arbeitet.
Industrielle Anwendbarkeit
Das numerische Steuerverfahren und die Vorrichtung dafür gemäß der vorliegenden Erfindung wird geeignet als ein numerisches Steuerverfahren und eine Vorrichtung dafür zum Überprüfen einer Interferenz eines Werkzeugs mit einem Drehtisch oder einem Werkstück in einer Multi-Achsen-Werkzeugmaschine verwendet, die eine Drehachse aufweist, und ist zur Steuerung der Position und Stellung des Werkzeugs konfiguriert.
Bezugszeichenliste

1: Bewegungsanweisungs-Eingabemittel
2: Einstellmittel
3: Anzeigemittel
4: Numerische Steuervorrichtung
5: Speicher
6: Vermeidungshöhen-Berechnungseinheit
7: Interferenzbestimmungseinheit
8: Warnanzeigeeinheit
9: Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit
10: Bewegliche Einheit
21: Bewegungsanweisung ausgesetzte Achse
22: Werkzeuginformation
23: Interferenzvermeidungshöhe
24: Werkzeugspitzenhöhe
25: Bestimmungsresultat
26: Warnnachricht
27: Vermeidungsbetriebsanweisung
28: Anweisungsposition
30: Werkzeug
31: Drehtisch
32: Werkstück
33: Drehachsenzentrum
34: Kreis zum Berechnen einer Vermeidungshöhe
35: Gerade Linie in Werkzeugachsenrichtung

Claims

Numerisches Steuerverfahren zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist zum Rotieren oder Neigen eines Drehtisches (31), auf dem ein Werkstück (32) bereitgestellt ist, und konfiguriert ist zum Steuern der Stellung eines Werkzeugs relativ zu dem Werkstück (32), wobei das numerische Steuerverfahren umfasst: einen Schritt (S2) zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe (23) des Werkzeugs, bei der das Werkzeug, das sich in eine Z-Achsen-Richtung bewegt, um sich dem Drehtisch anzunähern und sich davon zu entfernen, nicht mit dem Drehtisch und dem Werkstück interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich der Drehachse, in die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei der Schritt durch Starten der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird und ausgeführt wird, wenn die Drehachse gestoppt ist; einen Schritt (S4) zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe einer Spitze des Werkzeugs mit der Interferenzvermeidungshöhe (23), die in dem vorhergehenden Schritt erhalten wird; einen Schritt (S5) zum Durchführen einer Warnung ohne Bewegen der Drehachse, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, und Warten auf eine Eingabe einer Anweisung zum Starten eines Vermeidungsbetriebs bis zu der Interferenzvermeidungshöhe (23), in einem Fall, wenn in dem vorhergehenden Schritt bestimmt wird, dass eine Interferenz auftritt; und einen Schritt (S8) zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in die Z-Achsen-Richtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn die Anweisung zum Starten des Vermeidungsbetriebs ausgegeben wird.
Numerisches Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt zum Berechnen der Interferenzvermeidungshöhe im Fall, dass die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Neigen des Drehtisches ist, ein Z-Achsen-Koordinatenwert eines Schnittpunkts eines Kreises (34) mit einem Radius, wobei es sich um den längeren eines Abstands von einem Zentrum (33) der Drehachse zu einem Rand des Drehtisches und einem Abstand von dem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Werkstücks handelt, und einer geraden Linie (35) in der Werkzeugachsenrichtung als die Interferenzvermeidungshöhe erhalten wird.
Numerisches Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt zum Berechnen der Interferenzvermeidungshöhe in einem Fall, wenn die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Rotieren des Drehtisches ohne Neigen des Drehtisches ist, eine maximale Höhenkoordinate des Werkstücks, die im Voraus eingegeben wird, als die Interferenzvermeidungshöhe erhalten wird.
Numerisches Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst zum Auswählen, ob bestimmt werden soll, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert, vor dem Schritt zum Bestimmen, ob eine Interferenz auftreten wird.
Numerisches Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst zum Auswählen, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb bis zu der Interferenzvermeidungshöhe durchgeführt wird, die im Schritt zum Berechnen der Interferenzvermeidungshöhe vor dem Schritt zum Erzeugen der Bewegungsanweisung erhalten wird.
Numerische Steuervorrichtung (4) zum Steuern eines Multi-Achsen-Maschinenwerkzeugs, das eine Drehachse aufweist zum Rotieren oder Neigen eines Drehtisches (31), auf dem ein Werkstück (32) bereitgestellt ist, und konfiguriert ist zum Steuern der Stellung eines Werkzeugs (30) relativ zu dem Werkstück, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Interferenzvermeidungshöhen-Berechnungseinheit (6) zum Berechnen einer Interferenzvermeidungshöhe (23) des Werkzeugs, bei der das Werkzeug, das sich in eine Z-Achsen-Richtung bewegt, um sich dem Drehtisch (31) anzunähern und sich von diesem zu entfernen, nicht mit dem Drehtisch (31) und dem Werkstück (32) interferiert, über einen gesamten beweglichen Bereich einer Drehachse, in die eine Bewegungsanweisung eingegeben ist, wobei die Berechnung durch einen Start der Bewegungsanweisung der Drehachse ausgelöst wird und ausgeführt wird, wenn die Drehachse angehalten ist; eine Interferenzbestimmungseinheit (7) zum Bestimmen, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch (31) oder dem Werkstück (32) interferieren wird, durch Vergleichen einer gegenwärtigen Z-Achsen-Höhe (24) einer Spitze des Werkzeugs (30) mit der Interferenzvermeidungshöhe (23), die durch die Interferenzvermeidungshöhen-Berechnungseinheit (6) erhalten wird; eine Warneinheit (8) zum Durchführen einer Warnung ohne Bewegung der Drehachse, in die die Bewegungsanweisung eingegeben ist, und zum Warten auf eine Eingabe einer Anweisung zum Starten eines Vermeidungsbetriebs bis zu der Interferenzvermeidungshöhe (23), in einem Fall, wenn die Interferenzbestimmungseinheit (7) bestimmt, dass eine Interferenz auftreten wird; und eine Vermeidungsbetrieb-Erzeugungseinheit (9) zum Erzeugen einer Anweisung zur Bewegung in der Z-Achsen-Richtung bis zu der Interferenzvermeidungshöhe, wenn die Anweisung zum Starten des Vermeidungsbetriebs ausgegeben wird.
Numerische Steuervorrichtung (4) nach Anspruch 6, wobei in einem Fall, wenn die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Neigen des Drehtisches ist, die Interferenzvermeidungshöhen-Berechnungseinheit (6) einen Z-Achsen-Koordinatenwert eines Schnittpunkts eines Zirkels erhält, der einen Radius aufweist, bei dem es sich um den längeren eines Abstands von einem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Drehtisches (31) und einem Abstand von dem Zentrum der Drehachse zu einem Rand des Werkstücks (32) handelt, und einer geraden Linie in die Werkzeugachsenrichtung als die Interferenzvermeidungshöhe.
Numerische Steuervorrichtung (4) nach Anspruch 6, wobei in einem Fall, wenn die Bewegungsanweisung der Drehachse eine Anweisung zum Rotieren einer Drehachse zum Rotieren des Drehtisches (31) ohne Neigen des Drehtisches ist, die Interferenzvermeidungshöhen-Berechnungseinheit (6) eine maximale Höhenkoordinate des Werkstücks (32) erhält, die im Voraus eingegeben wird, als die Interferenzvermeidungshöhe.
Numerische Steuervorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Interferenzbestimmungseinheit auswählen kann, ob bestimmt werden soll, ob das Werkzeug mit dem Drehtisch oder dem Werkstück interferiert.
Numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Vermeidungsbetriebs-Erzeugungseinheit (9) auswählen kann, ob der Interferenzvermeidungsbetrieb bis zu der Interferenzvermeidungshöhe durchgeführt wird, die durch die Interferenzvermeidungshöhen-Berechnungseinheit (6) erhalten wird.