DE112012000332B4

DE112012000332B4 - Numerische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112012000332B4
Application number: DE201211000332
Authority: DE
Inventors: Koji Terada; Masakazu Sagasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: US20130317641A1; JP5159997B1; DE112012000332T5; TW201348905A; CN103562808A; WO2013179366A1; US9304503B2; JPWO2013179366A1; CN103562808B

Abstract

Eine numerische Steuervorrichtung 1; 1i, die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine X-Achse zum Bewegen eines Revolvers, an dem ein Werkzeug angebracht ist, eine H-Achse zum Rotieren des Revolvers und eine C-Achse zum Rotieren eines Werkstücks beinhaltet, und die keine Y-Achse orthogonal zur X-Achse aufweist, beinhaltet einen Analysator 11, der einen virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl in einem Virtuell-Achsen-Interpolationsmodus analysiert, indem ein X-Y-Achsenbewegungsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm in einen Befehl in einem X-H-C-Koordinatensystem umgewandelt wird, ein Analyseergebnis des umgewandelten Befehls interpoliert wird und die X-Achse, die H-Achse und die C-Achse kooperativ angetrieben werden; einen C-Achsen-Interpolationsprozessor 17, der einen C-Achsen-Winkel in. Reaktion auf den analysierten virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl interpoliert; und einen X-Achsen-Interpolationsprozessor 18, der eine X-Achsen-Position interpoliert, basierend auf dem interpolierten X-Achsen-Winkel. Die numerische Steuervorrichtung 1; 1i steuert eine X-Achsen-Position, um so die C-Achse zu rotieren, während eine C-Achsen-Geschwindigkeit auf einer Konstantgeschwindigkeit gehalten wird, und eine virtuelle Y-Achse in die Lage versetzt wird, sich im Wesentlichen linear zu bewegen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuervorrichtung.
Es sind konventioneller Weise als ein Typ von Drehbänken Drehbänke (Drehbänke ersten Typs) bekannt, die konfiguriert sind, eine C-Achse zum Haltern eines Werkstücks und Steuern eines Drehwinkels, eine X-Achse zum Steuern einer Position derart, dass ein Revolver in Kontakt mit der C-Achse kommt oder sich davon trennt, eine Z-Achse zum Bewegen des Werkstücks in einer Achsenrichtung der C-Achse und eine Y-Achse zum Bearbeiten einer flachen Oberfläche des Werkstücks rechtwinklig zur X-Achse zu enthalten. Auch sind Drehbänke bekannt (Drehbänke zweiten Typs, siehe DE 199 04 253 A1 ), die keine tatsächliche Y-Achse haben, sondern eine Revolver-Achse (eine H-Achse) beinhalten, die zur beliebigen Steuerung eines Winkels einer C-Achse in der Lage ist, und die eine virtuelle Y-Achsen-Steuerfunktion zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Y-Achsenrichtung durch Ausüben einer X-Achsenposition-Synchron- und Kooperationssteuerung über einen Rotationswinkel der H-Achse und eine Distanz zwischen der C-Achse und der H-Achse beinhalten. Solche Drehbänke können nicht nur übliche Dreharbeiten an einem Werkstück durchführen, sondern auch Planbearbeitung auf einer Umfangsoberfläche des Werkstücks in der Y-Achsen-Richtung.
Bei Drehbänken des ersten Typs von den Drehbänken der zwei Konfigurationstypen kann im Wesentlichen durch lediglich Übertragen eines Eilgang- bzw. Eilvorschubbefehls (G0) an die Y-Achse die Y-Achse unabhängig bei einer G0-Geschwindigkeit wie befohlen arbeiten, wenn die Y-Achse eil-verfahren soll.
Patentliteratur 1 beschreibt eine numerische Steuervorrichtung für den Bearbeitungskopf, beinhaltend die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die drei orthogonale lineare Achsen sind, und die C-Achse und eine A-Achse, die Rotationsachsen sind. Die numerische Steuervorrichtung berechnet, basierend auf Bewegungsbeträgen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, das heißt einem Bewegungsbetrag einer Spitze eines Bearbeitungskopfs, die unter Steuerung eines NC-Programms stehen, tatsächliche Bewegungsbeträge von X, Y und Z, d. h. einen Bewegungsbetrag eines Fußes eines Bearbeitungskopfs, und gibt den berechneten Bewegungsbetrag des Fußes an X-, Y- und Z-Antriebsmotoren aus. Spezifisch analysiert die numerische Steuervorrichtung das NC-Programm, extrahiert den Bewegungsbetrag der Spitze für jeden Block, berechnet den Bewegungsbetrag der Spitze pro Einheitszeit, basierend auf dem extrahierten Bewegungsbetrag der Spitze, führt eine Koordinatenwandlung durch Umwandeln des berechneten Bewegungsbetrags der Spitze pro Zeiteinheit in den Bewegungsbetrag des Fußes pro Zeiteinheit um und wandelt den Bewegungsbetrag des Fußes pro Einheitszeit in eine effektive Geschwindigkeit um. Die numerische Steuervorrichtung vergleicht die effektive Geschwindigkeit mit einer Maximalgeschwindigkeit, erhält eine Spannrate, wenn die effektive Geschwindigkeit die Maximalgeschwindigkeit übersteigt, führt Geschwindigkeitsspannen durch Multiplizieren einer Befehlsgeschwindigkeit mit der Spannrate durch und berechnet den Bewegungsbetrag der Spitze pro Zeiteinheit neu. Gemäß Patentliteratur 1 kann dadurch die numerische Steuervorrichtung automatisch die effektive Geschwindigkeit auf die Maximalgeschwindigkeit einer Maschine reduzieren, um so zu verhindern, dass die effektive Geschwindigkeit die Maximalgeschwindigkeit übersteigt, wenn die effektive Geschwindigkeit die Maximalgeschwindigkeit aufgrund einer Differenz zwischen der Geschwindigkeit der Spitze des Bearbeitungskopfs und der Geschwindigkeit des Fußes übersteigt.
Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP S63-293609 A
Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technik bezieht sich auf die Y-Achse enthaltende Drehbänke des ersten Typs und Patentliteratur 1 beschreibt überhaupt nicht die Drehbänke des zweiten Typs.
Allerdings ist im Falle von Drehbänken des zweiten Typs die Y-Achse nicht präsent, und eine Kombination von C-Achse-, H-Achse- und X-Achse-Operationen realisiert eine Y-Achsenbewegung. Entsprechend, wenn die Y-Achse zum Eilgang veranlasst wird (d. h., dass das Werkstück linear längs der Y-Achse eil-verfahren wird), bewegen sich die C-Achse, die H-Achse und die X-Achse unvermeidlich simultan. Als Ergebnis, übersteigt anders als ein Fall der Drehbänke des ersten Typs, selbst falls die Differenz zwischen der Spitzengeschwindigkeit und der Fußgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfs vernachlässigbar ist, die C-Achsengeschwindigkeit in einigen Fällen die Spanngeschwindigkeit.
Beispielsweise führen Drehbänke des zweiten Typs eine virtuelle Y-Achsenbewegung bei einer konstanten Geschwindigkeit in Reaktion auf den virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl G0 aus, wenn die virtuelle Y-Achsenbewegung ausgeführt wird, wie eine Rückkehroperation nach Bearbeitung des Werkstücks in einer D-Schnitt-Form. Bei Drehbänken des zweiten Typs ist es notwendig, die C-Achse bei einer Geschwindigkeit zu rotieren, die konvex ansteigt und abnimmt innerhalb eines Bereichs des Drehwinkels der C-Achse, um diese virtuelle Y-Achsenbewegung mit konstanter Geschwindigkeit auszuführen. Zu dieser Zeit, wenn die C-Achsen-Geschwindigkeit die Spanngeschwindigkeit bei einem Winkel nahe am Zentrum des Rotationswinkelbereichs der C-Achse übersteigt, berechnet die Drehbank des zweiten Typs die Spannrate, so dass die C-Achsengeschwindigkeit gleich oder niedriger als die Spangeschwindigkeit innerhalb des Drehwinkelbereichs der C-Achse ist, und multipliziert einen Y-Achsenbewegungsbefehl mit der Spannrate. Die virtuelle Y-Achsen-Bewegungsgeschwindigkeit wird dadurch automatisch neu berechnet und abwärts revidiert. Als Ergebnis wird die C-Achsengeschwindigkeit insgesamt in einem bearbeitet werdenden Block reduziert. Dies erhöht möglicherweise die Ausführungszeit der Blockbearbeitung, verlängert die Maschinenzykluszeit und reduziert die Maschinenproduktivität der numerischen Steuervorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die obigen Probleme zu lösen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine numerische Steuervorrichtung bereitzustellen, die zum Reduzieren einer Bearbeitungszykluszeit einer Werkzeugmaschine, die keine Y-Achse aufweist, in der Lage ist.
Um die obigen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, wird eine numerische Steuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine X-Achse zur Bewegung eines Revolvers, an dem ein Werkzeug angebracht ist, eine H-Achse zum Rotieren des Revolvers und eine C-Achse zum Rotieren eines Werkstücks beinhaltet, und die keine Y-Achse orthogonal zur X-Achse aufweist, wobei die numerische Steuervorrichtung beinhaltet: einen Analysator, der einen virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl in einem virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus analysiert, in welchem der X-Y-Achsenbewegungsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm in einen Befehl in einem X-H-C-Koordinatensystem umgewandelt wird, ein Analyseergebnis des umgewandelten Befehls interpoliert wird, und die X-Achse, die H-Achse und die C-Achse kooperativ angetrieben werden; einen C-Achsen-Interpolationsprozessor, der einen C-Achsenwinkel in Reaktion auf den analysierten virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl interpoliert; und einen X-Achsen-Interpolationsprozessor, der eine X-Achsen-Position basierend auf dem interpolierten C-Achsenwinkel interpoliert, wobei die numerische Steuervorrichtung eine X-Achsenposition steuert, um so die C-Achse zu rotieren, während eine C-Achsengeschwindigkeit auf einer Konstantgeschwindigkeit gehalten wird, und einer virtuellen Y-Achse zu ermöglichen, sich im Wesentlichen linear zu bewegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die C-Achsen-Geschwindigkeit insgesamt in einem Block hoch zu halten, in welchem die virtuelle Y-Achsen-Bewegung in der Eilgangoperation durchgeführt wird, und die Eilgangoperation der virtuellen Y-Achse bei hoher Geschwindigkeit auszuführen.
Dadurch ist es möglich, effektiv die Ausführungszeit des ausgeführt werdenden Blocks zu reduzieren. Das kann dadurch die Bearbeitungszykluszeit der Werkzeugmaschine, welche keine Y-Achse aufweist, reduzieren.
1 stellt Konfigurationen eines Bearbeitungswerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform dar.
2 stellt eine Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dar.
3 stellt Operationen dar, die durch entsprechende Achsen der numerischen Steuervorrichtung zur Zeit eines D-Schnitts gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden.
4 sind Beispiel-Diagramme von Elementen des D-Schnitts gemäß der ersten Ausführungsform.
5 sind Beziehungsdiagramme einer C-Achse, einer H-Achse und einer X-Achse zur Zeit des D-Schnitts gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Flussdiagramm einer Bearbeitungsprozedur des D-Schnitts gemäß der ersten Ausführungsform.
7 stellen Bearbeitungsprozeduren des D-Schnitts gemäß der ersten Ausführungsform dar.
8 stellt eine Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dar.
9 stellen Betriebe dar, die durch entsprechende Achsen der numerischen Steuervorrichtung zur Zeit eines D-Schnitts gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden.
10 zeigen ein Vergleichsbeispiel 1.
11 zeigen ein Vergleichsbeispiel 2.
Beispielhafte Ausführungsformen einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden untenstehend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
Eine numerische Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform wird erläutert.
Die numerische Steuervorrichtung 1 ist eine numerische Drehbank, die eine Werkzeugmaschine MT durch numerische Steuerung (nachfolgend auch ”NC”) steuert und ein Werkstück WK durch Steuern der Werkzeugmaschine MT bearbeitet. Die numerische Steuervorrichtung 1 führt eine sogenannte D-Schnitt-Bearbeitung bei einem Werkstück WK in beispielsweise einer zylindrischen Form durch. Die D-Schnitt-Bearbeitung dient dazu, einen Teil eines kreisförmigen Querschnitts des zylindrischen Werkstücks WK längs einer Y-Achse so linear abzuschneiden, dass es in Querschnittansicht eine Buchstabe-D-Form aufweist. Zu dieser Zeit, weil die Werkzeugmaschine MT gemäß der vorliegenden Ausführungsform keine Y-Achse aufweist, realisiert die numerische Steuervorrichtung 1 virtuell eine Y-Achsen-Steuerung, die notwendig ist, um lineare Teile unter Verwendung einer X-Achse, eine C-Achse und einer H-Achse anstelle der Y-Achse, die nicht vorhanden ist, zu bearbeiten.
Spezifisch weist die Werkzeugmaschine eine wie in 1(a) und 1(b) gezeigte Konfiguration auf. 1(a) und 1(b) sind eine perspektivische Ansicht bzw. eine Vorderansicht, welche relevante Teile und ein Koordinatensystem der Werkzeugmaschine MT darstellen. Die Werkzeugmaschine MT beinhaltet einen Revolver TR und ein Werkstück WK. Die Werkzeugmaschine MT beinhaltet eine X-Achse, eine Z-Achse, eine H-Achse und eine C-Achse. Die X-Achse ist beispielsweise eine Bewegungs-Achse zum Bewegen des Revolvers TR, so dass die H-Achse in Kontakt kommt mit oder sich trennt von der C-Achse. Die Z-Achse ist beispielsweise eine Bewegungsachse zum Bewegen des zylindrischen Werkstücks WK in eine Richtung seiner Zentralachse und ist orthogonal zur X-Achse. Die H-Achse ist eine Drehachse zum Drehen eines Werkzeugs durch ihr Rotieren. Die C-Achse ist beispielsweise eine Rotationsachse des zylindrischen Werkstücks WK in einer Umfangsrichtung. Die Werkzeugmaschine MT weist keine Y-Achse auf. Das heißt, obwohl die Y-Achse eine nicht existierende Achse ist, ist die Y-Achse eine virtuelle Bewegungsachse, die in einem virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus in einem von einem Anwender erzeugten Bearbeitungsprogramm verwendet wird, und die orthogonal zur X-Achse bzw. zur Z-Achse steht. Der virtuelle Y-Achsen-Interpolationsmodus ist ein Steuermodus zum Umwandeln eines X-Y-Achsen-Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm in einen Befehl in einem X-H-C-Koordinatensystem, zum Interpolieren eines Analyseergebnisses des umgewandelten Befehls und zum kooperativen Antreiben der X-Achse, der H-Achse und der C-Achse.
Falls beispielsweise die Werkzeugmaschine MT, die keine Y-Achse aufweist, gesteuert wird, um eine D-Schnitt-Bearbeitung in einer virtuellen Y-Achsen-Richtung durchzuführen, realisiert eine Kombination von Operationen, die durch die C-Achse, die H-Achse und die X-Achse durchgeführt werden, eine Y-Achsen-Bewegung, wie in 7 gezeigt. Das heißt, dass 7(a) eine Bearbeitungsprozedur in einem Fall der Durchführung der D-Schnitt-Bearbeitung am Werkstück WK in Reaktion auf einen D-Schnitt-Bearbeitungsbefehl (G1) und des Rückführens des Werkzeugs durch einen Eilgangbefehl G0 unter Verwendung der wie in 1 gezeigt konfigurierten Werkzeugmaschine MT darstellt. Die Werkzeugmaschine MT führt die D-Schnitt-Bearbeitung am Werkstück WK in den Prozeduren (1) bis (4) durch und veranlasst das Werkzeug zum Eilgang, und zu einer Ursprungsposition zurückzukehren, in den Prozeduren (5) bis (8). Eine Schneidrichtung und eine Rückkehrrichtung der D-Schnitt-Bearbeitung sind seriell. Es reicht aus, dass die Richtungen zueinander entgegen gesetzt sind und das Schneiden kann entweder von links oder rechts (oder + oder –) beginnen.
Beispielsweise erzeugt ein Anwender das in 7(b) gezeigte Bearbeitungsprogramm, um so die in 7(a) gezeigten Bearbeitungsprozeduren 1 bis 8 zu realisieren. Wie in 7(b) gezeigt, erzeugt der Anwender im virtuellen Y-Achsen-Modus, da der virtuelle Y-Achsen-Interpolationsmodus eingeschaltet ist, bis er aufgehoben wird, ein vorgegebenes Bearbeitungsprogramm durch Bezeichnen von Koordinatenpositionen auf der X-Achse und der Y-Achse. Der Anwender erzeugt das Bearbeitungsprogramm durch Bezeichnen von X-Y-Koordinaten oder dergleichen unter der Annahme eines Zustands von beispielsweise der Prozedur 2 in 7, das heißt einem Zustand, bei dem die eine Werkzeugrichtung zu einer virtuellen Ebenen-X-Achse passt, ohne Berücksichtigung der Rotation der H-Achse und der C-Achse.
Es wird ein Fall (Vergleichsbeispiel 1), bei dem die numerische Steuervorrichtung eine virtuelle Y-Achsen-Bewegung bei einer konstanten Geschwindigkeit Vy1 ausführt, wenn die numerische Steuervorrichtung die virtuelle Y-Achsen-Bewegung, wie etwa die Rückkehroperation nach der D-Schnitt-Bearbeitung in Reaktion auf den Eilgangbefehl (G0) ausführt, wie in 10(a) gezeigt, erwogen. In diesem Fall, um die virtuelle Y-Achsenbewegung bei der konstanten Geschwindigkeit Vy1 auszuführen, muss die numerische Steuervorrichtung eine C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 beispielsweise konvex wie eine Normalverteilungskurve ändern, wie in 10(b) gezeigt, in C-Achsen-Rotationswinkelbereichen θ1 bis θ5, die in 10(d) gezeigt sind, um eine H-Achsen-Geschwindigkeit ähnlich wie in 10(b) zu ändern, und eine X-Achsen-Geschwindigkeit Vx1 wie eine kubische Funktionskurve, die beim Winkel θ3 nah einem Zentrum der C-Achsen-Rotationswinkelbereiche θ1 bis θ5 Null ist, zu ändern, und die sich von einer Minusrichtung zu einer Plusrichtung ändert. Das heißt, dass die in 10(a) gezeigte virtuelle Y-Achsen-Geschwindigkeit Vy1 in Realachsengeschwindigkeiten umgewandelt wird. Das heißt, dass die virtuelle Y-Achsen-Geschwindigkeit Vy1 in die C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1, die H-Achsen-Geschwindigkeit und die X-Achsen-Geschwindigkeit Vx1 umgewandelt wird, die in den 10(b) und 10(c) gezeigt sind.
Beispielsweise zu dieser Zeit, wie in 10(b) gezeigt, wenn die C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 eine Maximalgeschwindigkeit (Spanngeschwindigkeit) Vcmax in einem C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereich übersteigt, führt die numerische Steuervorrichtung eine Geschwindigkeitsspanung des Berechnens einer Spannungsrate durch, so dass ein Maximalwert der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 auf gleich oder niedriger der Maximalgeschwindigkeit (Spanngeschwindigkeit) Vcmax eingestellt werden kann, und des Multiplizierens des Y-Achsen-Bewegungsbefehls durch die Spannrate. Die Bewegungsgeschwindigkeit der virtuellen Y-Achse wird dadurch automatisch neu berechnet und abwärts auf eine Geschwindigkeit Vy2 revidiert, wie durch eine unterbrochene, in 10(a) gezeigte Linie angezeigt, die völlig in den C-Achsen-Rotationswinkelbereichen θ1 bis θ5 liegt. Weiterhin werden eine C-Achsen-Geschwindigkeit Vc2, eine H-Achsen-Geschwindigkeit und eine X-Achsen-Geschwindigkeit Vx2, in welche die in 10(a) gezeigte virtuelle Y-Achsen-Geschwindigkeit Vy2 umgewandelt worden ist, auch vollständig in den C-Achsen-Rotationswinkelbereich θ1 bis θ5 abwärts revidiert, wie durch die in den 10(b) und 10(c) gezeigten unterbrochenen Linien angezeigt.
Als Ergebnis wird die C-Achsen-Geschwindigkeit in einem ausgeführt werdenden Block insgesamt niedriger, so dass die Ausführungszeit des ausgeführt werdenden Blocks länger wird. Wie in den 10(b) und 10(c) beispielhaft gezeigt, verschiebt sich ein Zeitpunkt, zu dem der Rotationswinkel gleich dem Winkel θ5 wird, der ein Ende des C-Achsen-Rotationswinkelbereichs θ1 bis θ5 ist, zu t52 nach t51. Das heißt, dass ein Integralwert (ein Gesamtrotationsbetrag) der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc2 von einem Zeitpunkt t0 bis zu einem Zeitpunkt t52 auf gleich einen Integralwert (Gesamtrotationsbetrag) der C-Achsen-Schritt Vc1 vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t51 vor Spannen gesteuert wird.
Entsprechend ist die Ausführungszeit des ausgeführt werdenden Blocks um ΔT2 länger als diejenige vor der Geschwindigkeitsspannung. Dies vergrößert möglicherweise eine Bearbeitungszykluszeit der Werkzeugmaschine MT, die keine Y-Achse aufweist, und reduziert die Bearbeitungsproduktivität der numerischen Steuervorrichtung.
Alternativ wird ein Fall (Vergleichsbeispiel 2) erwogen. In diesem Fall führt die numerische Steuervorrichtung selektiv eine Geschwindigkeitsspannung an einem Bereich PT2 durch, in welchem der Maximalwert der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 den Maximalwert (Spangeschwindigkeit) Vcmax übersteigt, um nicht auf den anderen Bereichen PT1 und PT3, während die virtuelle Y-Achsen-Bewegung bei konstanter Geschwindigkeit Vy1 ausgeführt wird, wenn die numerische Steuervorrichtung die virtuelle Y-Achsen-Bewegung ausführt, wie etwa eine Rückkehroperation nach einer D-Schnitt-Bearbeitung in Reaktion auf einen Eilgangbefehl (G0), wie in den 11(a) und 1(b) gezeigt. In diesem Fall wird die virtuelle Y-Achsen-Geschwindigkeit Vy1 zu einer selektiv im Bereich PT2 abwärts revidierten Geschwindigkeit Vy3 und wird die C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 zu einer selektiv im Bereich PT2 gespannten Geschwindigkeit Vc3.
Zu dieser Zeit ist es, wie in 11(b) gezeigt, um den durch die Geschwindigkeitsspannung verlorenen Gesamtrotationsbetrag Wc1 zu kompensieren, notwendig, den Gesamtrotationsbetrag der C-Achse um einen Gesamtrotationsbetrag Wc3 zu vergrößern, beispielsweise durch selektives Glätten der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 im Bereich PT3. Der Zeitpunkt, zu dem der Rotationswinkel gleich dem Winkel θ5 wird, der das Ende der C-Achsen-Rotationswinkelbereiche θ1 bis θ5 ist, verschiebt sich zu t53 nach t51. Entsprechend ist die Ausführungszeit des ausgeführt werdenden Blockes um ΔT3 länger als diejenige vor der Geschwindigkeitsspannung. Dies vergrößert möglicherweise die Bearbeitungszykluszeit der Werkzeugmaschine MT, die keine Y-Achse aufweist, und reduziert die Bearbeitungsproduktivität der numerischen Steuervorrichtung.
Daher führt in der vorliegenden Ausführungsform die numerische Steuervorrichtung 1 eine Steuerung durch Starten nicht beim Ausführen der virtuellen Y-Achsen-Bewegung bei konstanter Geschwindigkeit Vy1 aus, sondern durch Ausführen der Rotation der C-Achse (einer Realachse) bei der konstanten Geschwindigkeit Vc1.
Spezifisch führt beispielsweise die numerische Steuervorrichtung 1 eine Steuerung aus, wie in 3(b) gezeigt. Die 3(a) bis 3(c) sind Beispiele von durch die entsprechenden Achsen durchgeführten Operationen, wenn ein Eilgangbefehl, um die virtuelle Y-Achse zum Eilgang zu veranlassen, in beispielsweise dem virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus gesendet wird. Im virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus wird ein Y-Achsen-Lokus basierend auf der Rotation der C-Achse, der Rotation der H-Achse und dem Positionsversatz der X-Achse bestimmt. Weil die H-Achse und die C-Achse gesteuert werden, bei einem äquivalenten Rotationswinkel zu rotieren, wird hier hauptsächlich die C-Achse zum direkten Rotieren einer bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks erläutert. Die 3(a) bis 3(c) stellen Operationen, welche durch die entsprechenden Achsen vor Spannung in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 durchgeführt werden, durch unterbrochene Linien für Vergleichszwecke dar.
Wie durch eine dicke durchgezogene Linie in 3(b) angezeigt, rotiert die numerische Steuervorrichtung 1 die C-Achse bei einer konstanten Geschwindigkeit Vc, das heißt der maximalen Geschwindigkeit Vcmax in dem gesamten C-Achsen-Rotationswinkelbereich θ1 bis θ5, und beschleunigt entsprechend eine X-Achsen-Geschwindigkeit Vx. Als Ergebnis zieht eine virtuelle X-Achsen-Geschwindigkeit Vx, welche eine Kombination der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc und der X-Achsen-Geschwindigkeit Vx ist, eine konkave Kurve, wie durch eine dicke durchgezogene Linie in 3(a) angezeigt. Daher übersteigt die virtuelle Y-Achsen-Geschwindigkeit Vy eine Befehlsgeschwindigkeit fy an beiden Enden der C-Achsen-Rotationswinkelbereiche θ1 bis θ5. Jedoch ist es unwahrscheinlich, dass dies mechanische Probleme verursacht, weil die virtuelle Y-Achse eil-verfährt, ohne dass dies mit einer tatsächlichen Bearbeitung einhergeht, und eine nicht existierende Achse ist, wie in 3(d) gezeigt.
Als ein Ergebnis kann die numerische Steuervorrichtung 1 die C-Achsen-Geschwindigkeit im ausgeführt werdenden Block insgesamt auf der Maximalgeschwindigkeit Vcmax halten, und kann den virtuellen Y-Achsen-Eilgang bei einer hohen Geschwindigkeit ausführen. Daher ist es möglich, effektiv eine Ausführungszeit des ausgeführt werdenden Blocks zu reduzieren. Wie beispielsweise in den 3(b) und 3(c) gezeigt, ist der Zeitpunkt, zu dem der Rotationswinkel gleich dem Winkel θ5 wird, der das Ende der C-Achsen-Rotationswinkelbereiche θ1 bis θ5 ist, t5 vor t51. Das heißt, dass ein Integralwert (der Gesamtrotationsbetrag) der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc von den Zeitpunkten t0 bis t5 gesteuert wird, gleich demjenigen der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 vor Spannen ab dem Zeitpunkt t0 bis t51 in Vergleichsbeispielen 1 und 2 zu sein. Daher kann die Ausführungszeit im ausgeführt werdenden Block um ΔT kürzer gemacht werden als die vor dem Geschwindigkeitsspannen in den Vergleichsbeispielen 1 und 2. Dies kann daher effizient die Bearbeitungszykluszeit der Werkzeugmaschine MT reduzieren, die keine Y-Achse aufweist, und die Bearbeitungsproduktivität der numerischen Steuervorrichtung verbessern.
Die 4 zeigt ein Koordinatensystem, Elemente und dergleichen der Y-Achse, der C-Achse, der H-Achse und der X-Achse im Detail. 4(a) stellt eine Positionsbeziehung zu einer Startzeit der D-Schnitt-Bearbeitung dar und 4(b) stellt eine Positionsbeziehung bei einer Zwischenposition der D-Schnitt-Bearbeitung im Detail dar. In den 4 bezeichnet R eine Distanz ab einem Drehzentrum einer Revolverachse bis zu einem Werkzeugmontagesitz, bezeichnet T eine Werkzeuglänge und bezeichnet u einen Exzenterbetrag vom Werkstückzentrum. Wenn das Bearbeitungsprogramm eine Bearbeitungsstartposition auf der virtuellen Y-Achse bezeichnet, macht die numerische Steuervorrichtung 1 eine Werkzeuglängenkorrektur und eine Werkzeugdurchmesserkorrektur, erhält eine Werkzeugzentralposition p1 zur Zeit des Starts der Bearbeitung, berechnet einen entsprechenden Rotationswinkel (c = h) zu der C-Achse und der H-Achse und eine Distanz ab dem Zentrum der C-Achse bis zum Zentrum der H-Achse und steuert die Achsen, um sich jeweils zu Bearbeitungsstartpositionen zu bewegen. Die Zeichen X1 und X2 bezeichnen einen X-Koordinatenwert zu einer Zeit des Startens der D-Schnitt-Bearbeitung und denjenigen zu einer Zeit von C = 0° (einer Zeit des Schneidens des Werkstücks WK am tiefsten jeweils. Weil der Rotationswinkel h der H-Achse, der in 4 gezeigt ist, ein Einseitenwinkel mit als Zentrum eingestellten 0° ist, ist es notwendig, einen Schneidbewegungsbetrag y einer Werkzeugspitze unter Verwendung eines Winkels zweimal so groß wie der Rotationswinkel h der H-Achse zu berechnen.
Als Nächstes ermittelt die numerische Steuervorrichtung 1 ähnlicher Weise eine Werkzeugzentralposition p2 zur Zeit des Endes der Bearbeitung, wenn das Bearbeitungsprogramm eine Bearbeitungsendposition angibt, und interpoliert linear eine, die Werkzeugzentralposition p1 mit der Werkzeugzentralposition p2 auf einer virtuellen XY-Ebene verbindenden Linie. Weiterhin wandelt schließlich die numerische Steuervorrichtung 1 die Interpolationsdaten in Realachsenpositionen auf der X-Achse und der H-Achse (Rotationsachsen) um, gibt die Realachsenpositionen an Servosteuervorrichtungen für die entsprechenden Achsen aus und treibt die Servomotoren an. Die numerische Steuervorrichtung 1 führt dadurch kooperativ die Drehung der C-Achse, die Drehung der H-Achse und eine Positionssteuerung über die H-Achse zu einer C-Achsenrichtung aus (d. h., bewegt die X-Achse). Als Ergebnis kann die Werkzeugmaschine MT eine Planarbearbeitung und eine Lochbohrung auf einer Oberfläche bei einer Position weg von einem Zentrum des Werkstücks WK einer vorgegebenen Distanz unter einem rechten Winkel in Bezug auf eine Radialrichtung durchführen.
Die 5(a) bis 5(c) stellen eine Beziehung zwischen der C-Achse, der H-Achse und der X-Achse zur Zeit des D-Schnitts durch virtuelle Y-Achsen-Steuerung dar. 5(a) bis 5(c) stellen im Detail Positionen und Winkel, wenn das Werkstück WK sich von 45° zu –45° bei R + T + u = 200 bewegt, und einen Radius des Werkstücks WK = 30 dar, wobei in 4 T, T, u und WK dargestellt sind. Aus Gründen der Kürze wird ein Werkzeugdurchmesser als ”0” angenommen.
Wie in den 5(a) bis 5(c) gezeigt, wenn das Werkzeug zum Werkstück WK passen soll, das einen Radius von 30 mm bei einer Position von C = 50° und eine Länge einer rechtwinkligen Linie (R + T + u) zu einer Y-Achsen-Position (30 × sin45° = 21,213) der geneigten virtuellen Y-Achse aufweist, die vom Zentrum der H-Achse zu dem der C-Achse verläuft, 200 Millimeter beträgt, reicht es aus, dass die C-Achse und die H-Achse um etwa 6° geneigt sind. Dieser Winkel wird, wie durch den Ausdruck 1 ausgedrückt, wie folgt erhalten. H-Achsen-Gradient (h) = tan^–1{r·sinθ_t/(R + T + u)} Gleichung (1)
Koordinaten, die zu einer bezeichneten Position (θ = 45°) der vom Zentrum des Werkstücks WK betrachteten C-Achse korrespondieren (Radius r = 30 Millimeter), sind virtuelle Y-Achsen-Koordinaten = 30 × sin45° = 21,213, X-Koordinate = 30 × cos45° = 21,213. Zu dieser Zeit beträgt ein Winkel am Zentrum der H-Achse tan^–1(21,213/200) = 6,054°.
Ein X-Achsen-Versatz (x) wird basierend auf (R + T + u)/cos(h)) ermittelt. Wenn die H-Achse von +6° zu –6° rotiert, zieht die X-Achse eine Kurve, wie durch einen in 6(b) gezeigten Versatz gezeigt. Weiterhin ist zu dieser Zeit, weil die X-Achse eine reziprozierende Bewegung vornimmt, die X-Achsen-Geschwindigkeit Minus, wenn sich das Werkzeug zum Zentrum der C-Achse (eine erste Hälfte) bewegt, und Plus, wenn sich das Werkzeug vom Zentrum der C-Achse (eine zweite Hälfte) weg bewegt, wie durch eine unterbrochene Linie in 5(b) angezeigt.
Daher kann die numerische Steuervorrichtung 1 prompt die Y-Achsen-Bewegung substantiell linear durch Interpolieren der C-Achse und der H-Achse durch die bezeichneten Geschwindigkeiten von etwa 6° bis etwa –6° berechnet von X-Positionen entsprechend den entsprechenden Winkeln der C-Achse, die interpoliert wird, und Bewegen der X-Achse realisiert werden.
Die allgemeinen Prozeduren sind wie folgt.
<Ausgabe der C-Achsen-Daten>

1. Berechne C-Achsen-Winkel/C-Achse G0FdT = m (Aufrunden eines Rests) und stelle m auf Steuerzähler CTc ein.
2. Integriere die C-Achse G0FdT (für dx-Berechnung).
3. Gib G0FdT bei einem Intervall von IT (Steuereinheitszeit) aus, bis der Steuerzähler CTc zu 1 wird.
4. Gib eine verbleibende Distanz (Winkel) aus, wenn CTc zu 1 wird.

<Ausgabe von X-Achsen-Daten>

1. Berechne (R + T) × (cosθt – (cosθt + 1)), das als ein dx-Wert in fx = dx/dt dient, wobei cosθt + 1 ein vorheriger Wert ist, berechne einen aktuellen Wert cosθt + 1 und berechne eine Differenz zwischen cosθt und cosθt + t1.
2. Ausgabe, bis der Steuerzähler CTc mit dem als FdT der X-Achse eingestellten dx-Wert zu 0 wird.

Zu dieser Zeit werden Positionen an den jeweiligen Achsen im Intervall der Steuereinheitszeit anhand der nachfolgenden Gleichungen 2 bis 4 berechnet. Die Geschwindigkeiten sind Werte, welche durch Teilen der Differenz zwischen einer vorherigen Position und einer aktuellen Position für jede Steuereinheitszeit durch eine Steuereinheitszeit ermittelt werden. θ = ΣFΔT Gleichung 2 x = (R + T) × cosθ Gleichung 3 y = (R + T) × tanθ Gleichung 4
In Gleichung 2 bezeichnet beispielsweise FΔT den Rotationswinkel pro Steuereinheitszeit in der Eilgangoperation.
Detaillierte Inhalte der Steuerung werden als Nächstes unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm und ein Flussdiagramm erläutert. 2 ist ein Konfigurationsbeispiel der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. 6 ist ein Beispiel eines Flussdiagramms einer Prozedur zum Steuern verschiedener Prozesse unter Verwendung dieser Konfiguration. Der Steuerinhalt, der hier gezeigt ist, wird nicht pro Steuereinheitszeit ausgeführt, sondern als Funktionen repräsentiert.
Die numerische Steuervorrichtung 1 beinhaltet die nachfolgenden Bestandteilselemente, wie in 2 gezeigt.
Beispielsweise beinhaltet die Eingabebedieneinheit 2 eine Tastatur oder dergleichen und empfängt einen Befehl von einem Anwender über die Tastatur oder dergleichen. Eine Eingabesteuereinheit 3 ist eine Schnittstelle zum Laden eines Eingangssignals aus der Eingabebebedieneinheit 2. Ein Speicher 4 speichert in sich verschiedene Informationsstücke. Beispielsweise beinhaltet der Speicher 4 einen Parameterspeicherbereich 5 zum Speichern von Parametern, die für verschiedene Steuerungen notwendig sind, einen Bearbeitungsprogrammspeicherbereich 6, der ein Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten eines Werkstücks speichert, einen geteilten Bereich 7, der durch entsprechende Steuervorrichtungen in angemessener Weise während der Steuerung der numerischen Steuervorrichtung 1 geteilt und verwendet wird, und einen Bildschirmanzeigedatenbereich 8 zum Speichern von auf einer Anzeigeeinheit 10 anzuzeigenden Informationen. Eine Bildschirmverarbeitungseinheit 9 ist eine Schnittstelle zum Anzeigen von Bildschirmanzeigedaten auf der Anzeigeeinheit 10.
Eine Analyseverarbeitungseinheit 11 analysiert das Bearbeitungsprogramm. Beispielsweise beinhaltet die Analyseverarbeitungseinheit 11 einen virtuellen Y-Achsen-Befehlsprozessor 12, einen D-Schnitt-Befehlsprozessor 13 und einen virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehlsprozessor (Analysator) 16.
Der virtuelle Y-Achsen-Befehlsprozessor 12 analysiert einen virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus-Befehl (”M111” oder ”M101”, die beispielsweise in 7(b) gezeigt sind). Der D-Schnitt-Befehlsprozessor 13 analysiert den D-Schnitt-Bearbeitungsbefehl (”G01 Y-50 F1000”, der beispielsweise in 7(b) gezeigt ist). Der virtuelle Y-Achsen-Eilgangbefehlsprozessor 16 analysiert den virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl (”G00 Y50”, gezeigt beispielsweise in 7(b)).
Eine Interpolationsverarbeitungseinheit 14 berechnet kontinuierliche Bewegungsbeträge pro Steuereinheitszeit der gesteuerten Achsen, basierend auf dem Steuermodus. Beispielsweise beinhaltet die Interpolationsverarbeitungseinheit 14 einen virtuellen Y-Achsen-Interpolationsprozessor 15, einen C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor (C-Achsen-Interpolationsprozessor) 17 und einen C-Achsen-Konstantgeschwindigkeits-Zeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor (X-Achsen-Interpolationsprozessor) 18.
Der virtuelle Y-Achsen-Interpolationsprozessor 15 interpoliert die Y-Achsen-Position in Reaktion auf einen virtuellen Y-Achsen-Bewegungsbefehl. Der C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 interpoliert den C-Achsen-Winkel in Reaktion auf den analysierten virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl. Der C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor 18 interpoliert die X-Achsen-Position, basierend auf dem vom C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 interpolierten C-Achsenwinkel. Zu dieser Zeit interpoliert der C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor 18 die X-Achsen-Position, um beispielsweise so die C-Achse zu rotieren, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf einer Konstantgeschwindigkeit gehalten wird, und der virtuellen Y-Achse ermöglicht wird, sich im Wesentlichen linear zu bewegen. Diese Interpolationsprozesse werden später detailliert beschrieben.
eine virtuelle Y-Achsen-Steuerverarbeitungseinheit 20 beinhaltet eine X/Y-Ebenen-Berechnungseinheit 21, einen X/Y→X/C-Koordinatenwandler 22, und eine D-Schnitt-Zeit Y-Achsen-Eilgangsteuervorrichtung 26. Die D-Schnittszeit Y-Achsen-Eilgangsteuervorrichtung 26 beinhaltet einen C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator 23, einen C-Achsen-Teilungspositionsentsprechungs-X-Achsen-Kalkulator 24 und einen X-Achsen-Bewegungsbetragkalkulator 25.
Eine Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 gibt aus der Interpolationsverarbeitungseinheit 14 ausgegebenen Bewegungsdaten zu den entsprechenden gesteuerten Achsen über die Y-Achsen-Steuerverarbeitungseinheit 20 an eine X-Achsen-Servosteuereinheit 31, eine H-Achsen-Servosteuereinheit 32 und eine C-Achsen-Servosteuereinheit 33 aus. Die X-Achsen Servosteuereinheit 31, die H-Achsen-Servosteuereinheit 32 und die C-Achsen-Servosteuereinheit 33 wandeln die eingegebenen Bewegungsdaten in Motorantriebsstrom um und treiben die Servomotoren 41, 42 und 43 für die X-Achse, die H-Achse bzw. die C-Achse an. Weiterhin werden Rückkopplungsdaten aus Gebern oder dergleichen der jeweiligen Achsenservomotoren aus den jeweiligen Achsensteuervorrichtungen 31, 32 und 33 über die Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 und die Y-Achsen-Steuerverarbeitungseinheit 20 in den Speicher 4 geladen.
Als Nächstes werden durch die numerische Steuervorrichtung 1, die wie in 2 gezeigt konfiguriert ist, durchgeführte Operationen erläutert. Weil der C-Achsen-Rotationswinkel gleich dem Revolverachsen-(der H-Achse)Rotationswinkel bei einer D-Schnittsteuerung ist, werden die Operationen erläutert, während lediglich die C-Achse verwendet wird.
Ein Bediener bedient die Eingabebetriebseinheit 2 gemäß Informationen wie etwa einer auf der Anzeigeeinheit angezeigten Führung und stellt Informationen, welche für die Beobachtungsoperation als Parameter notwendig sind, vor der Bearbeitung ein und selektiert sie. Weiterhin trifft der Bediener Vorbereitungen für die Bearbeitungsoperation, wie etwa Eingabe des Bearbeitungsprogramms aus einer Eingabevorrichtung (nicht gezeigt) in den Bearbeitungsprogrammspeicherbereich 6 des Speichers 4 oder Auswählen eines gewünschten Bearbeitungsprogramms aus einer Mehrzahl von Bearbeitungsprogramm, und Eingeben des ausgewählten Bearbeitungsprogramms in den Bearbeitungsprogrammspeicherbereich 6.
Wenn die Vorbereitung der Bearbeitungsoperation abgeschlossen ist, startet der Bediener die numerische Steuervorrichtung 1, um die numerische Steuervorrichtung 1 dazu zu bringen, das Bearbeitungsprogramm sequentiell einzulesen und das Bearbeitungsprogramm zu analysieren und auszuführen. Die Analyseverarbeitungseinheit 11 analysiert einen Programmblock (das heißt jede Zeile des Bearbeitungsprogramms), der aus dem Bearbeitungsprogrammspeicherbereich 6 eingelesen ist. Beispielsweise liest im D-Schnittmodus für die virtuelle Y-Achsen-Steuerung, wenn die Analyseverarbeitungseinheit 11 ”N104 M111” (wobei N eine Sequenznummer ist und M111 als beispielsweise ein virtueller Y-Achsen-Interpolationsmodusbefehl angenommen wird) im in 7(b) gezeigten Bearbeitungsprogramm liest, betreibt und betätigt der virtuelle Y-Achsen-Befehlsprozessor 12 den virtuellen Analysen-Interpolationsprozessor 15, wenn immer die Analyseverarbeitungseinheit 11 einen Y-Achsen-Befehl liest, bis die Analyseverarbeitungseinheit 11 beispielsweise M101 liest, was ein virtueller Y-Achsen-Interpolationsaufhebbefehl ist. In diesem Fall, wenn das D-Schnitt-Programm eingegeben wird, wie durch N106 bis N109 angezeigt, arbeitet der D-Schnitt-Befehlsprozessor 13 und lädt die X/Y-Ebenen-Berechnungseinheit 21 Programmbefehlswerte zu X-Achsen- und Y-Achsen-Koordinatenwerten, die eine Werkzeugkorrektur beinhalten.
Als Nächstes wandelt der X/Y→X/C-Koordinatenwandler 22 die X-Achsen- und Y-Achsen-Koordinatenwerte in den C-Achsen-Rotationswinkel und die X-Achsen-Position entsprechend den X- und Y-Befehlswerten um. Der virtuelle Y-Achsen-Interpolationsprozessor 15 wandelt den umgewandelten C-Achsen-Rotationswinkel und die X-Achsen-Position in Bewegungsbeträge pro Steuereinheitszeit um und gibt die Bewegungsbeträge über die Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 an die jeweiligen Servosteuereinheiten aus. Die entsprechenden Servomotoren werden dann angetrieben, um eine gewünschte Bearbeitung durchzuführen.
Der virtuelle Y-Achsen-Eilgangbefehlsprozessor 16 arbeitet, wenn ein Eilgangbefehl während des virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus und des D-Schnittprogramms der Y-Achse erteilt wird. Ähnlich wie bei einem allgemeinen D-Schnitt werden der virtuelle Y-Achsen-Interpolationsprozessor 15, die X/Y-Ebenen-Berechnungseinheit 21 und der X/Y→X/C-Koordinatenwandler 22 betätigt, um eine Koordinatenumwandlung auf der X-Achse und der C-Achse durchzuführen. Der Modus wird zu einem C-Achsen-Prioritätssteuermodus gewechselt und X-Achsen- und C-Achsen-Koordinatendaten (Rotationswinkel) werden am C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 eingegeben. Der virtuelle Y-Achsen-Eilgangbefehlsprozessor 16 betätigt den C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator 23, der in der D-Schnittszeit-Y-Achsen-Eilgangsteuervorrichtung 26 enthalten ist. Der C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator 23 dividiert die C-Achsen-Rotationswinkeldaten durch einen Rotationswinkel (angenommen als θdT) pro Steuereinheitszeit entsprechend einer vorgegebenen Konstantgeschwindigkeit (beispielsweise der G0-Geschwindigkeit), erhält eine C-Achsen-Teilungsnummer (rundet den Rest) und speichert darin die C-Achsen-Teilungsnummer. Die vorgegebene Konstantgeschwindigkeit wird beispielsweise am C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator 23 voreingestellt.
Zu einer Zeit des Ausführens des D-Schnitts addiert der C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 sequentiell θdT zu einer C-Achsen-Ist-Position (Winkel) um soviel wie eine Teilungsnummer für jede Steuereinheitszeit und gibt θdT an die Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 aus. Der C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 verwendet den verbleibenden Winkel nur in der letzten Runde.
Der C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor 18 betätigt den C-Achsen-Teilungspositionsentsprechungs-X-Achsen-Kalkulator 24, um die, der, sich bei einem Intervall bei einer Zeit dT ändernden C-Achsen-Teilungsposition entsprechenden X-Achsen-Position zu berechnen. Zu dieser Zeit berechnet der C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor 18 die X-Achsen-Position durch eine vorgegebene Umwandlungsgleichung, um so den virtuellen X-Achsen-Lokus linear zu machen. Der X-Achsen-Bewegungsbetragskalkulator 25 berechnet einen Bewegungsbetrag (als FdT angenommen) pro Steuereinheitszeit aus der Differenz zwischen einer aktuell erhaltenen X-Achsen-Position und einer vorherigen X-Achsen-Position und gibt den berechneten Bewegungsbetrag an die Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 aus.
Wie am Anfang dieser Erläuterung beschrieben, wird die H-Achse in Reaktion auf dieselben Befehlswerte wie jene an die C-Achse gesteuert. Daher wird die H-Achse angetrieben, zu rotieren, so dass eine Bodenfläche des Werkzeugs stets rechtwinklig zur Y-Achsen-Oberfläche des von der C-Achse gehaltenen Werkstücks WK eingestellt werden kann, und dadurch wird die Position des Werkzeugs relativ zum Werkstück WK genau gesteuert.
6 stellt einen Verarbeitungsinhalt des virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehls G0 zur Zeit der D-Schnitt-Bearbeitung während der virtuellen Y-Achsen-Steuerung in der wie in 2 gezeigt konfigurierten NC-Vorrichtung dar. Ähnlich zum Obigen, weil die H-Achse Berechnungsergebnisse der C-Achse verwendet, werden Erläuterungen der H-Achse weggelassen.
In Schritt 1 liest die NC-Vorrichtung 1 das Bearbeitungsprogramm und liest den virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodusbefehl (in diesem Beispiel M111) oder den virtuellen Y-Achsen-Interpolationsaufhebbefehl (in diesem Beispiel M101).
In Schritt 2 verarbeitet die NC-Vorrichtung 1 den sich auf die virtuelle Y-Achsen-Steuerung beziehenden Befehl, wie etwa Einstellen eines virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodusflags in Reaktion auf den virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodusbefehl, oder Rücksetzen des virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodusflags in Reaktion auf den virtuellen Y-Achsen-Interpolationsaufhebbefehl. Die NC-Vorrichtung 1 berechnet auch X-Achsen- und Y-Achsen-Befehlspositionen.
In Schritt 3 berechnet die NC-Vorrichtung 1 X-Achsen- und Y-Achsen-Koordinatenpositionen, an denen die Werkzeugkorrekturen an den X-Achsen- und Y-Achsen-Befehlspositionen vorgenommen werden, und berechnet weiter einen C-Achsen-Winkel und eine X-Achsen-Position entsprechend diesen X-Achsen- und Y-Achsen-Koordinatenpositionen.
In Schritt 4 berechnet beispielsweise die NC-Vorrichtung die C-Achsen-Teilungsnummer (rundet den Rest) durch Teilen des dem Y-Achsen-G0-Bewegungsbefehlwert entsprechenden C-Achsen-Winkel durch den Bewegungsbetrag (Drehwinkel) pro Steuereinheitszeit, wobei θ0dT der C-Achsen-G0-Geschwindigkeit oder einer anderen eingestellten Geschwindigkeit entspricht, und stellt die C-Achsen-Teilungsnummer am C-Achsen-Teilungszähler CTc (der gleiche wie der Steuerzähler CTc), der im Speicher 4 enthalten ist, ein.
In Schritt 5 überprüft die NC-Vorrichtung 1, ob ein Inhalt des C-Achsen-Teilungszählers CTc ”0” ist und bestimmt, ob ein Teilungsprozess zum ersten Mal durchgeführt wird und keine Daten vorliegen oder die Teilung der C-Achse abgeschlossen ist. Wenn der Inhalt ”0” ist (JA in Schritt 5), bestimmt die NC-Vorrichtung 1, dass der Prozess unnötig ist, weil die Teilung abgeschlossen ist, und beendet den Prozess. Wenn der Inhalt nicht ”0” ist (NEIN in Schritt 5), schreitet der Prozess zu Schritt 6 fort.
In Schritt 6 überprüft die NC-Vorrichtung, ob der Inhalt des C-Achsen-Teilungszählers CTc ”1” ist. Dies soll dazu dienen, festzustellen, ob der Teilungsprozess, der ein anderer Prozess ist, zum letzten Mal durchgeführt wird. Daher, wenn der Inhalt nicht ”1” ist (NEIN in Schritt 6), ist der Teilungsprozess nicht der letzte Teilungsprozess und der Prozess schreitet zu Schritt 7 fort. Wenn der Inhalt ”1” ist (JA in Schritt 6), schreitet der Prozess zu Schritt 10 fort, an welchem der verbleibende Distanzprozess durchgeführt wird.
Die Schritte 7 bis 9 sind Prozesse zum Ausgeben von Teilungsdaten um so viel wie die zuvor berechnete Nummer, wobei C-Achsen bei der Konstantgeschwindigkeit in Reaktion auf den Y-Achsen-G0-Befehl eingestellt wird.
In Schritt 7 stellt die NC-Vorrichtung 1 θ₀dT entsprechend der G0-Geschwindigkeit an einem Ausgaberegister ein, während angenommen wird, dass die C-Achse angetrieben wird, um beispielsweise bei der G0-Geschwindigkeit zu rotieren. Weiterhin addiert die NC-Vorrichtung 1 das auszugebende θ₀dT zur C-Achsen-Ist-Position (Winkel) und aktualisiert Positionsinformationen. Darüber hinaus berechnet die NC-Vorrichtung 1 die X-Achsenposition entsprechend dem aktualisierten C-Achsen-Winkel und stellt die Differenz zwischen der vorherigen X-Achsen-Position und der aktuellen X-Achsen-Position am Ausgaberegister als den Bewegungsbetrag FdT der X-Achse pro Steuereinheitszeit ein.
In Schritt 8 gibt die NC-Vorrichtung 1 die Bewegungsbeträge θ₀dT und FdT der C-Achse bzw. der X-Achse pro Steuereinheitszeit, die am Ausgaberegister in Schritt 7 eingestellt sind, an die Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 aus. Die NC-Vorrichtung 1 steuert auch den C-Achsen-Teilungszähler CTc, zu dekrementieren.
In Schritt 9 überprüft die NC-Vorrichtung 1, ob der Inhalt des C-Achsen-Teilungszählers CTc ”1” ist. Daher, wenn der Inhalt nicht ”1” ist (NEIN in Schritt 9), ist die C-Achsen-Teilungssteuerung noch nicht abgeschlossen (außer bezüglich dem letzten Teilungsprozess) und der Prozess kehrt zu Schritt 7 zurück. Die NC-Vorrichtung 1 führt den Teilungsprozess für die nächste Steuereinheitszeit in den Schritten 7 und 8 durch. Wenn der Inhalt ”1” ist (JA in Schritt 9), schreitet der Prozess zu Schritt S10 fort, um so den letzten Prozess durchzuführen.
In Schritt 10 prozessiert die NC-Vorrichtung 1 einen Teilungswinkel ähnlich zu demjenigen in Schritt 7. Weil Schritt 10 der letzte Prozess ist, gibt die NC-Vorrichtung 1 die verbleibende Distanz (Winkel), die ein Bruchteil in Bezug auf den Befehlswinkel ist, aus. Die NC-Vorrichtung 1 berechnet ähnlicher Weise den Bewegungsbetrag FdT der X-Achse, um den sich die X-Achse bewegt, bis zur Position entsprechend dem C-Achsen-Befehlswinkel.
In Schritt 11 gibt die NC-Vorrichtung 1 einen Bewegungsbetrag θ1dT (als Restwinkel dienend) und den FdT der C-Achse bzw. der X-Achse pro Steuereinheitszeit, die am Ausgaberegister in Schritt 10 eingestellt ist, an die Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit 27 aus. Die NC-Vorrichtung 1 steuert auch den C-Achsen-Teilungszähler CTc, zu dekrementieren.
Durch die obigen Prozesse führt die NC-Vorrichtung 1 den virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl (G0) während des D-Schnittprogramms für die virtuelle Y-Achsen-Steuerung in einer kürzesten Zeit ohne jeglichen Einfluss der Geschwindigkeitsspannung oder dergleichen durch, weil die C-Achse angetrieben wird, bei der G0-Geschwindigkeit oder der, der G0 entsprechenden Konstantgeschwindigkeit zu rotieren. Auch in den obigen Beschreibungen, weil die H-Achse unter Verwendung der für die C-Achse berechneten Befehlswerte gesteuert wird und ähnlich zur C-Achse arbeitet, werden Erläuterungen der H-Achse weggelassen.
Wie oben beschrieben, analysiert in der NC-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der virtuelle Y-Achsen-Eilgangbefehlsprozessor 16 den an die Y-Achse im D-Schnittmodus durch die virtuelle Y-Achse gesendeten Y-Achsen-Eilgangbefehl, und interpoliert der C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 den C-Achsen-Winkel in Reaktion auf den analysierten virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl. Beispielsweise interpoliert die C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 den C-Achsen-Winkel mit der Konstantgeschwindigkeit Vc (siehe 3(b)), an welcher die Geschwindigkeitsspannung inaktiv ist. Der C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor 18 interpoliert die X-Achsen-Position, basierend auf dem durch den C-Achsen-G0-Interpolationsprozessor 17 interpolierten C-Achsen-Winkel. Beispielsweise interpoliert der C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor 18 die X-Achsen-Position durch Berechnen von X-Koordinatenwerten entsprechend jeweiligen Interpolationspositionen (Winkeln) auf der C-Achse, so dass ein Steuerpunkt auf einem Y-Achsen-Pfad lokalisiert sein kann.
Die NC-Vorrichtung 1 gibt Berechnungsergebnisse dieser Bewegungsbeträge der entsprechenden Achsen an die jeweiligen Servosteuereinheiten 31 bis 33 für die C-Achse, die C-Achse, die H-Achse und die Z-Achse aus. Die NC-Vorrichtung 1 steuert dadurch die X-Achsen-Position (siehe 3(b) bis 3(d)), um so um die C-Achse zu rotieren, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf Konstantgeschwindigkeit gehalten wird, und die virtuelle Y-Achse freigegeben wird, sich im Wesentlichen linear zu bewegen. Es ist dadurch möglich, die C-Achsen-Geschwindigkeit insgesamt im Block, in welchem die virtuelle Y-Achsen-Bewegung, wie etwa die Rückkehroperation, nachdem die D-Schnitt-Bearbeitung im Eilgang gemacht ist, insgesamt auf der hohen Geschwindigkeit zu halten. Weil die virtuelle Y-Achsen-Eilgangbewegung bei der hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden kann, kann die Ausführungszeit des ausgeführt werdenden Blocks effektiv reduziert werden. Dies kann effizient die Bearbeitungszykluszeit der Werkzeugmaschine MT, welche keine Y-Achse aufweist, reduzieren und kann die Bearbeitungsproduktivität der numerischen Steuervorrichtung verbessern.
In der ersten Ausführungsform steuert die numerische Steuervorrichtung 1 die X-Achsen-Position so, dass die C-Achse rotiert wird, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf der Maximalgeschwindigkeit Vcmax (der G0-Geschwindigkeit) innerhalb des C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereichs gehalten wird, und die virtuelle Y-Achse in die Lage zu versetzen, sich im Wesentlichen linear zu bewegen. Es ist dadurch möglich, die virtuelle Eilgangbewegung bei einer beachtlich hohen Geschwindigkeit auszuführen.
In der ersten Ausführungsform steuert die NC-Vorrichtung 1 die C-Achsen-Interpolation, basierend auf der Teilungsnummer gemäß dem FdT (θ0dT), das als Konstantwert dient, entsprechend beispielsweise der C-Achsen-G0-Geschwindigkeit und dem Inhalt des C-Achsen-Teilungszählers CTc. Alternativ kann die NC-Vorrichtung 1 ein Verfahren des Berechnens des Bewegungsbetrags FdT pro Steuereinheitszeit aus dem Gesamtbefehlswert, welche die Restdistanz (Winkel) und das G0 jedes Mal beinhaltet, und des Ausgebens des berechneten Bewegungsbetrags FdT verwenden.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine NC-Vorrichtung 1i gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 erläutert. 8 stellt eine Konfiguration der NC-Vorrichtung 1i gemäß der zweiten Ausführungsform dar. Es werden unten hauptsächlich sich von der ersten Ausführungsform unterscheidende Merkmale erläutert.
In der ersten Ausführungsform wird die vorgegebene Konstantgeschwindigkeit, auf der die C-Achsen-Geschwindigkeit zu halten ist, an der NC-Vorrichtung 1 voreingestellt (beispielsweise der C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator 23). Im Gegensatz dazu kann in der zweiten Ausführungsform die Konstantgeschwindigkeit, an der die C-Achsen-Geschwindigkeit zu halten ist, aus jenen innerhalb des C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereichs ausgewählt werden.
Spezifisch beinhaltet eine Y-Achsen-Steuerverarbeitungseinheit 20i der NC-Vorrichtung 1i weiter einen Selektor 28i, wie in 8 gezeigt. Der Selektor 28i selektiert eine Geschwindigkeit aus dem C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereich.
Beispielsweise kann eine Mehrzahl von diskreten Geschwindigkeiten Vc, Vc' und Vc'', die in 9(b) gezeigt sind, in Form einer Tabelle oder dergleichen vorbereitet werden und kann der Selektor 28i eine Geschwindigkeit aus den Geschwindigkeiten Vc, Vc' und Vc'' auswählen. Vc, Vc' und Vc'' sind jene, die vorab experimentell ermittelt werden, beispielsweise jene, bei denen die C-Achse angetrieben werden kann, in kürzerer Zeit zu rotieren als da, wo die C-Achse bei der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 vor der Spannung in dem Vergleichsbeispielen 1 und 2 rotiert, wie in 9(a) bis (9d) gezeigt. Beispielsweise ist die Geschwindigkeit Vc von einem ähnlichen Wert wie diejenige gemäß der ersten Ausführungsform und ist sie die Maximalgeschwindigkeit Vcmax (die G0-Geschwindigkeit). Beispielsweise wird die Geschwindigkeit Vc ausgewählt, wenn eine hohe Priorität der Geschwindigkeit gegeben wird und wird Vc'' ausgewählt, wenn der Genauigkeit eine hohe Priorität gegeben wird.
Alternativ kann beispielsweise ein kontinuierlicher Auswahlbereich SR, wie in 9(b) gezeigt, vorbereitet werden und der Selektor 28i kann eine Geschwindigkeit aus dem Auswahlbereich SR auswählen. Beispielsweise wird der Auswahlbereich SR vorab als die Geschwindigkeiten experimentell bestimmt, bei denen die C-Achse angetrieben werden kann, in einer kürzeren Zeit zu rotieren als dann, wenn die C-Achse bei der C-Achsen-Geschwindigkeit Vc1 vor dem Spannen in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 rotiert. Beispielsweise ist die Geschwindigkeit Vc als eine obere Grenze des Auswahlbereichs SR wertmäßig ähnlich zu derjenigen gemäß der ersten Ausführungsform und ist beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit Vcmax (die G0-Geschwindigkeit). Beispielsweise wird eine Geschwindigkeit nahe der oberen Grenze des Auswahlbereichs SR ausgewählt, wenn der Geschwindigkeit eine hohe Priorität gegeben wird, und wird eine Geschwindigkeit nahe der unteren Grenze des Auswahlbereichs SR ausgewählt, wenn der Genauigkeit eine hohe Priorität gegeben wird.
Der C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator 23 teilt die durch den X/Y→X/C-Koordinatenwandler 22 umgewandelten C-Achsen-Rotationswinkeldaten durch den Rotationswinkel (als θdT angenommen) pro Steuereinheitszeit entsprechend der durch den Selektor 28i ausgewählten Geschwindigkeit und erhält die C-Achsen-Teilungsnummer (rundet den Rest). Die NC-Vorrichtung 1i steuert dadurch die X-Achsen-Position, um damit die C-Achse zu rotieren, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf einer Geschwindigkeit gehalten wird, die durch den Selektor 28i ausgewählt ist, und um die virtuelle Y-Achse in die Lage zu versetzen, sich im Wesentlichen linear zu bewegen.
Wie oben beschrieben, wählt in der NC-Vorrichtung 1i gemäß der zweiten Ausführungsform der Selektor 28i eine Geschwindigkeit aus dem C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereich aus. Die numerische Steuervorrichtung 1i rotiert die C-Achse, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf einer Geschwindigkeit gehalten wird, die durch den Selektor 28i ausgewählt ist, und steuert die X-Achsen-Position, um so die virtuelle Y-Achse in die Lage zu versetzen, sich im Wesentlichen linear zu bewegen. Es ist damit möglich, eine Steuerung zu realisieren, die einen hohen Freiheitsgrad für die Konstantgeschwindigkeit hat, auf der die C-Achsen-Geschwindigkeit zu erhalten ist, und einen anwendbaren Bereich der virtuellen Y-Achsen-Eilgangbewegung zu expandieren.
Wie oben beschrieben, ist die numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Steuerung von Werkzeugmaschinen nützlich.
Bezugszeichenliste

1, 1i: Numerische Steuervorrichtung
2: Eingabebedieneinheit
3: Eingabesteuereinheit
4: Speicher
5: Parameterspeicherbereich
6: Bearbeitungsprogrammspeicherbereich
7: Geteilter Bereich
8: Bildschirmanzeigedatenbereich
9: Bildschirmverarbeitungseinheit
19: Anzeigeeinheit
11: Analyseverarbeitungseinheit
12: Virtueller Y-Achsen-Befehlsprozessor
13: D-Schnitt-Befehlsprozessor
14: Interpolationsverarbeitungseinheit
15: Virtueller Y-Achsen-Interpolationsprozessor
16: Virtueller Y-Achsen-Eilgangbefehlsprozessor
17: C-Achsen-Interpolationsprozessor
18: C-Achsen-Konstantgeschwindigkeitszeit-X-Achsen-Interpolationsprozessor
20, 20i: Y-Achsen-Steuerverarbeitungseinheit
21: X/Y-Ebenen-Berechnungseinheit
22: X/Y→X/C-Koordinatenwandler
23: C-Achsen-Teilungsnummernkalkulator
24: C-Achsen-Teilungspositionsentsprechungs-X-Achsen-Kalkulator
25: X-Achsen-Bewegungsbetragkalkulator
26: D-Schnittzeit-Y-Achsen-Eilgangsteuervorrichtung
27: Axialdaten-Eingabe/Ausgabe-Einheit
28i: Selektor
31: X-Achsen-Servosteuereinheit
32: H-Achsen-Servosteuereinheit
33: C-Achsen-Servosteuereinheit
41, 42, 43: Servomotor

Claims

Numerische Steuervorrichtung (1; 1i), die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine X-Achse zur Bewegung eines Revolvers, an dem ein Werkzeug angebracht ist, eine H-Achse zum Rotieren des Revolvers und eine C-Achse zum Rotieren eines Werkstücks beinhaltet, und die keine Y-Achse orthogonal zur X-Achse aufweist, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: einen Analysator (11), der einen virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl in einem virtuellen Y-Achsen-Interpolationsmodus analysiert, in welchem der X-Y-Achsenbewegungsbefehl in einem Bearbeitungsprogramm in einen Befehl in einem X-H-C-Koordinatensystem umgewandelt wird, ein Analyseergebnis des umgewandelten Befehls interpoliert wird, und die X-Achse, die H-Achse und die C-Achse kooperativ angetrieben werden; einen C-Achsen-Interpolationsprozessor (17), der einen C-Achsenwinkel in Reaktion auf den analysierten virtuellen Y-Achsen-Eilgangbefehl interpoliert; und einen X-Achsen-Interpolationsprozessor (18), der eine X-Achsen-Position basierend auf dem interpolierten C-Achsenwinkel interpoliert, wobei die numerische Steuervorrichtung (1; 1i) eine X-Achsenposition steuert, um so die C-Achse zu rotieren, während eine C-Achsengeschwindigkeit auf einer Konstantgeschwindigkeit gehalten wird, und einer virtuellen Y-Achse zu ermöglichen, sich im Wesentlichen linear zu bewegen.
Numerische Steuervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Konstantgeschwindigkeit eine Maximalgeschwindigkeit innerhalb eines C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereichs ist, und die numerische Steuervorrichtung (1) die X-Achsen-Position so steuert, dass die C-Achse rotiert wird, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf der Maximalgeschwindigkeit gehalten wird, und dass die virtuelle Y-Achse in die Lage versetzt wird, sich im Wesentlichen linear zu bewegen.
Numerische Steuervorrichtung (1i) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Selektor (28i), der eine Geschwindigkeit aus Geschwindigkeiten innerhalb des C-Achsen-Gestattungsgeschwindigkeitsbereichs auswählt, wobei die numerische Steuervorrichtung (1i) die X-Achsen-Position so steuert, dass die C-Achse rotiert wird, während die C-Achsen-Geschwindigkeit auf der ausgewählten Geschwindigkeit gehalten wird, und die virtuelle Y-Achse in die Lage versetzt wird, sich im Wesentlichen linear zu bewegen.