DE112019003702T5

DE112019003702T5 - Werkzeugwegkorrekturvorrichtung, werkzeugwegkorrekturverfahren und numerische steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019003702T5
Application number: DE112019003702.1T
Authority: DE
Inventors: entfällt Savilleramadhona; Hiroki Kaneko; Kenji Iriguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2021-04-08
Also published as: WO2020021793A1; CN112470089A; JPWO2020021793A1; JP6884283B2; CN112470089B

Abstract

Eine Werkzeugwegkorrekturvorrichtung (100) korrigiert Werkzeugwegdaten, die den Bewegungsweg eines Werkzeugs in Bezug auf ein mit Hilfe des Werkzeugs zu bearbeitendes Werkstück darstellen. Bei den Werkzeugwegdaten handelt es sich um Daten einschließlich eines Befehlspunkts, der die Position eines Werkzeugzentrums darstellt und mit der Ausrichtung des Werkzeugs an der Position verknüpft ist. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung (100) enthält eine Korrekturziel-Extraktionseinheit (18), die aus den Werkzeugwegdaten einen Befehlspunkt extrahiert, der auf der Grundlage eines Betrags der Bewegung des Werkzeugzentrums und eines Betrags der Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs zwischen benachbarten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg als Korrekturziel beurteilt wird. Die Vorrichtung (100) enthält auch eine Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit (21), die die Position des Werkzeugzentrums und die Ausrichtung des Werkzeugs an jedem Befehlspunkt innerhalb eines Bereichs unter Bezugnahme auf Bearbeitungsformdaten korrigiert, die eine Zielbearbeitungsform darstellen, in der das Werkstück zu bearbeiten ist, wobei der Bereich so definiert ist, dass der Bereich den Befehlspunkt einschließt, der durch die Korrekturziel-Extraktionseinheit (18) extrahiert wird.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwegkorrekturvorrichtung, ein Werkzeugwegkorrekturverfahren und eine numerische Steuerungsvorrichtung zur Korrektur von Werkzeugwegdaten für die Bearbeitung mit einem Werkzeug.
Hintergrund
Eine Werkzeugmaschine mit fünf Achsen ist eine Werkzeugmaschine, die eine fünfachsige Steuerungsbearbeitung mit einem Bewegungsmechanismus, der eine Translationsbewegung jeder der drei Achsen ermöglicht, und einem Bewegungsmechanismus, der eine Rotation um jede der beiden Achsen ermöglicht, ermöglicht. Die fünfachsige Steuerungsbearbeitung wird zur Bearbeitung einer Freiformfläche oder zur Bearbeitung eines Objekts wie eines Laufrads verwendet, dessen Form mit der dreiachsigen Steuerungsbearbeitung schwer zu bearbeiten ist. Eine numerische Steuerungsvorrichtung (NC-Vorrichtung) steuert eine Werkzeugmaschine mit fünfachsiger Steuerung in Übereinstimmung mit Werkzeugwegdaten, die bei der Konstruktionsarbeit unter Verwendung von CAD- (Computer Aided Design) und CAM- (Computer Aided Manufacturing) Vorrichtungen erzeugt werden. Die Werkzeugwegdaten für die fünfachsige Steuerungsbearbeitung enthalten einen Befehl bezüglich einer Werkzeugausrichtung, die die Ausrichtung eines Werkzeugs in Bezug auf ein Werkstück ist.
In der Patentliteratur 1 wird eine NC-Vorrichtung offenbart, die es einem Spitzenabschnitt eines Werkzeugs ermöglicht, sich durch Glätten des Betrags der Änderung des Winkels einer Drehachse reibungslos zu bewegen, so dass eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität verhindert wird, wenn die Werkzeugwegdaten eine intermittierende Änderung der Werkzeugausrichtung oder eine Änderung der Werkzeugausrichtung mit einem diskontinuierlichen Änderungsbetrag umfassen.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 4467625
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Leider kann bei der herkömmlichen Technik der Patentliteratur 1 die Spitze eines Werkzeugs bei Verwendung eines Kugelfräsers mit einem Werkstück in Kontakt gebracht werden, während die Spitze eines Werkzeugs bei Verwendung eines Werkzeugs wie eines Radiusfräsers oder eines Flachfräsers außer Kontakt mit dem Werkstück kommen oder in das Werkstück einschneiden kann. Ein Kugelfräser ist ein Werkzeug, dessen Spitze kugelförmig ist. Ein Radiusfräser und ein Flachfräser sind Werkzeuge, deren Spitzen eine andere Form als Kugeln haben. Daher besteht ein Problem mit der herkömmlichen Technik der Patentliteratur 1 darin, dass die Spitze eines Werkzeugs, die nicht mit einem Werkstück in Kontakt kommt, einen Teil des Werkstücks ungeschnitten lassen kann oder die Spitze des Werkzeugs, die in ein Werkstück schneidet, das Werkstück übermäßig schneiden kann, was zu einer Verschlechterung der Bearbeitungsqualität führt.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben Gesagte gemacht, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugwegkorrekturvorrichtung zu erhalten, die eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität verhindern kann.
Lösung des Problems
Um das oben beschriebene Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, korrigiert eine erfindungsgemäße Werkzeugwegkorrekturvorrichtung Werkzeugwegdaten, die einen Bewegungsweg eines Werkzeugs in Bezug auf ein mit Hilfe des Werkzeugs zu bearbeitendes Werkstück darstellen. Bei den Werkzeugwegdaten handelt es sich um Daten, die einen Befehlspunkt enthalten, der eine Position eines Werkzeugzentrums darstellt und mit einer Ausrichtung des Werkzeugs an der Position verknüpft ist. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist folgende Merkmale auf: eine Korrekturziel-Extraktionseinheit, um aus den Werkzeugwegdaten einen Befehlspunkt zu extrahieren, der auf der Grundlage eines Betrags der Bewegung des Werkzeugzentrums und eines Betrags der Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs zwischen benachbarten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg als Korrekturziel beurteilt wird; und eine Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit, um die Position des Werkzeugzentrums und die Ausrichtung des Werkzeugs an jedem Befehlspunkt innerhalb eines Bereichs unter Bezugnahme auf Bearbeitungsformdaten zu korrigieren, die eine Zielbearbeitungsform darstellen, in der das Werkstück zu bearbeiten ist, wobei der Bereich so definiert ist, dass der Bereich den von der Korrekturziel-Extraktionseinheit extrahierten Befehlspunkt einschließt.
Vorteile der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung hat die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung die Wirkung, eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität zu verhindern.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Konfiguration einer Werkzeugwegkorrekturvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für den Betrieb der in 1 veranschaulichenden Werkzeugwegkorrekturvorrichtung veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das Werkzeugwegdaten beschreibt, die in die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegkorrekturvorrichtung einzugeben sind.
5 ist ein Diagramm, das Werkzeugwegdaten beschreibt, die in die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegkorrekturvorrichtung einzugeben sind.
6 ist ein Diagramm, das Bearbeitungsformdaten beschreibt, die in die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegkorrekturvorrichtung einzugeben sind.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für einen Betrieb beschreibt, der von einer Korrekturziel-Extraktionseinheit der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung durchgeführt werden soll.
8 ist ein Diagramm, das das von der Korrekturziel-Extraktionseinheit der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung durchzuführende Verfahren beschreibt.
9 ist ein Diagramm, das den Betrieb beschreibt, der von einer Korrekturbereich-Definitionseinheit der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung durchgeführt werden soll.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren beschreibt, das von der in 1 dargestellten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung zur Korrektur der Werkzeugwegdaten durchgeführt werden soll.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für den Betrieb veranschaulicht, der durchgeführt werden soll, wenn eine Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung einen Werkzeugachsenvektor unter Verwendung eines ersten Verfahrens korrigiert.
12 ist ein Diagramm, das die Korrektur des Werkzeugachsenvektors beschreibt, die gemäß dem in 11 veranschaulichten Verfahren durchgeführt werden soll.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren beschreibt, das durchgeführt werden soll, wenn die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung den Werkzeugachsenvektor unter Verwendung eines zweiten Verfahrens korrigiert.
14 ist ein erstes Diagramm, das die Korrektur des Werkzeugachsenvektors beschreibt, die gemäß dem in 13 veranschaulichenden Verfahren durchgeführt werden soll.
15 ist ein zweites Diagramm, das die Korrektur des Werkzeugachsenvektors beschreibt, die gemäß dem in 13 veranschaulichenden Verfahren durchgeführt werden soll.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen einer gekrümmten Bearbeitungsfläche und einem Werkzeug in den Schritten S24 bis S26 bei dem in 10 veranschaulichten Verfahren zeigt.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche und dem Werkzeug in Schritt S27 bei dem in 10 veranschaulichten Verfahren zeigt.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche und dem Werkzeug in Schritt S28 bei dem in 10 veranschaulichten Verfahren zeigt.
19 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Konfiguration einer NC-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für die von der in 19 veranschaulichten NC-Vorrichtung durchzuführende Bearbeitung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden eine Werkzeugwegkorrekturvorrichtung, ein Werkzeugwegkorrekturverfahren und eine numerische Steuerungsvorrichtung nach Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Beachten Sie, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform 1 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Konfiguration einer Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 korrigiert Werkzeugwegdaten für die Bearbeitung mit einem Werkzeug. In der ersten Ausführungsform bezieht sich der Begriff „Werkzeugwegdaten“ auf Werkzeugwegdaten für die spanabhebende Bearbeitung mit einem Schneidwerkzeug.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 enthält eine Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit 10 und eine Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11. Die Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit 10 ist eine Funktionseinheit zum Empfang von Werkzeugwegdaten von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100. Die Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 ist eine Funktionseinheit, die die in die Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit 10 eingegebenen Werkzeugwegdaten speichert. Die Werkzeugwegdaten sind Daten, die den Bewegungsweg eines Werkzeugs in Bezug auf ein mit dem Werkzeug zu bearbeitendes Werkstück darstellen. Bei den Werkzeugwegdaten handelt es sich um Daten, die einen Befehlspunkt enthalten, der die Position eines Werkzeugzentrums darstellt und mit der Ausrichtung des Werkzeugs an dieser Position verknüpft ist. Das Werkzeugzentrum und die Ausrichtung des Werkzeugs werden im Folgenden beschrieben.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 enthält eine Bearbeitungsformdaten-Eingabeeinheit 12 und eine Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13. Die Bearbeitungsformdaten-Eingabeeinheit 12 ist eine funktionelle Einheit zum Empfang von Bearbeitungsformdaten-Eingaben von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100. Die Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13 ist eine Funktionseinheit, die die in die Bearbeitungsformdaten-Eingabeeinheit 12 eingegebenen Bearbeitungsformdaten speichert. Die Bearbeitungsformdaten sind Daten, die eine Ziel-Bearbeitungsform darstellen, in der ein Werkstück bearbeitet werden soll. Beispiele für Bearbeitungsformdaten sind CAD-Daten.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 umfasst eine Werkzeugdaten-Eingabeeinheit 14 und eine Werkzeugdaten-Speichereinheit 15. Die Werkzeugdaten-Eingabeeinheit 14 ist eine Funktionseinheit zum Empfang von Werkzeugdaten-Eingaben von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100. Die Werkzeugdaten-Speichereinheit 15 ist eine Funktionseinheit, die die in die Werkzeugdaten-Eingabeeinheit 14 eingegebenen Werkzeugdaten speichert. Die Werkzeugdaten sind Informationen, die ein Werkzeug zur Verwendung bei der Bearbeitung eines Werkstücks definieren. Die Werkzeugdaten umfassen Informationen, die den Typ eines Werkzeugs darstellen, und Informationen, die die Form des Werkzeugs darstellen, wie z.B. einen Werkzeugradius, einen Werkzeugkantenradius und eine Werkzeuglänge.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 umfasst eine Einstellungs-Eingabeeinheit 16 und eine Einstellungs-Speichereinheit 17. Die Einstellungs-Eingabeeinheit 16 ist eine Funktionseinheit zum Empfangen von Konfigurationsdaten-Eingaben von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100. Die Einstellungs-Speichereinheit 17 ist eine Funktionseinheit, die die in die Einstellungs-Eingabeeinheit 16 eingegebenen Konfigurationsdaten speichert. Bei den Konfigurationsdaten handelt es sich um verschiedene Einstelldaten bezüglich der von der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 durchzuführenden Bearbeitung. Die Konfigurationsdaten umfassen Daten, die eine Einstellung bezüglich der Bestimmung durch eine Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 darstellen, die nachstehend beschrieben wird, und Daten, die eine Einstellung bezüglich der Bereichsdefinition durch eine Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 darstellen, die nachstehend beschrieben wird. Die Einzelheiten der Konfigurationsdaten, die in die Einstellungs-Eingabeeinheit 16 eingegeben werden können, können von einem Benutzer der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 spezifiziert und geändert werden.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 umfasst die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 und die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahiert aus den Werkzeugwegdaten einen Befehlspunkt, der auf der Grundlage des Betrags der Bewegung des Werkzeugzentrums und des Betrags der Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs zwischen benachbarten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg als Korrekturziel beurteilt wird. Die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 definiert den Bereich der Befehlspunkte einschließlich des von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkts. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 umfasst eine Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20, bei der es sich um eine Funktionseinheit handelt, die Informationen über den durch die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkt und Informationen über den durch die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 definierten Bereich speichert.
Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 liest Werkzeugwegdaten aus der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 und liest auch Konfigurationsdaten aus der Einstellungs-Speichereinheit 17. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 gibt Informationen über den extrahierten Befehlspunkt an die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 aus. Die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 liest die Werkzeugwegdaten aus der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 und liest auch die Konfigurationsdaten aus der Einstellungs-Speichereinheit 17.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 enthält eine Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 und eine korrigierte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 22. Unter Bezugnahme auf Bearbeitungsformdaten korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Position des Werkzeugzentrums und die Ausrichtung des Werkzeugs an jedem Befehlspunkt innerhalb des Bereichs, der durch die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 in den Werkzeugwegdaten definiert ist. Die korrigierte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 22 ist eine Funktionseinheit, die die von der Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigierten Werkzeugwegdaten speichert.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 liest Bearbeitungsformdaten aus der Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13 und liest auch Werkzeugdaten aus der Werkzeugdaten-Speichereinheit 15. Darüber hinaus liest die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 aus der Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20 die Informationen über den von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkt und die Informationen über den von der Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 definierten Bereich. Darüber hinaus liest die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Werkzeugwegdaten aus der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 und korrigiert die gelesenen Werkzeugwegdaten.
Hier wird die Hardware-Konfiguration der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 beschrieben. Jede in 1 veranschaulichte Funktionseinheit der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 wird durch Hardware implementiert, die ein Werkzeugwegkorrekturprogramm durchführt, bei dem es sich um ein Programm zur Implementierung einer Werkzeugwegkorrekturform der ersten Ausführungsform handelt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Hardware-Konfiguration der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 umfasst eine Zentraleinheit (CPU) 31, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 32, einen Festwertspeicher (ROM) 33, eine externe Speichervorrichtung 34 und eine Ein-/Ausgabeschnittstelle 35. Die CPU 31 führt verschiedene Arten der Verarbeitung aus. Der RAM 32 enthält einen Datenspeicherbereich. Das ROM 33 ist ein nichtflüchtiger Speicher. Die Ein-/Ausgabeschnittstelle 35 dient zur Eingabe von Informationen in die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 und zur Ausgabe von Informationen aus der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100. Die in 2 veranschaulichten Einheiten der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 sind über einen Bus 36 miteinander verbunden.
Die CPU 31 führt Programme aus, die im ROM 33 und in der externen Speichervorrichtung 34 gespeichert sind. Die in 1 veranschaulichten Funktionen der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, der Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 und der Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 werden mit Hilfe der CPU 31 implementiert. Bei der externen Speichervorrichtung 34 handelt es sich um ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder ein Solid-State-Laufwerk (SSD). Die externe Speichervorrichtung 34 speichert das Werkzeugwegkorrekturprogramm und verschiedene Daten. Die Funktionen der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11, der Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13, der Werkzeugdaten-Speichereinheit 15, der Einstellungs-Speichereinheit 17, der Korrekturzielbereichsdaten-Speichereinheit 20 und der korrigierten Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 22, die in 1 dargestellt sind, werden unter Verwendung der externen Speichervorrichtung 34 implementiert. Im ROM 33 ist Software oder ein Programm zur Steuerung der Hardware gespeichert, bei dem es sich um einen Bootloader handelt, wie z.B. das Basic Input/Output System (BIOS) oder das Unified Extensible Firmware Interface (UEFI), das ein Programm zur grundlegenden Steuerung eines Computers oder einer Steuerung als Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 ist. Beachten Sie, dass das Werkzeugwegkorrekturprogramm im ROM 33 gespeichert sein kann.
Die im ROM 33 gespeicherten Programme und die externe Speichervorrichtung 34 werden in den RAM 32 geladen. Die CPU 31 setzt das Werkzeugwegkorrekturprogramm im RAM 32 ein und führt verschiedene Verarbeitungsarten aus. Die Ein-/Ausgabeschnittstelle 35 ist eine Verbindungsschnittstelle zwischen der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 und einer externen Vorrichtung. Die in 1 veranschaulichten Funktionen der Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit 10, der Bearbeitungsformdaten-Eingabeeinheit 12, der Werkzeugdaten-Eingabeeinheit 14 und der Einstellungs-Eingabeeinheit 16 werden unter Verwendung der Ein-/Ausgabeschnittstelle 35 implementiert. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 kann Eingabevorrichtungen wie eine Tastatur und eine Zeigevorrichtung sowie eine Ausgabevorrichtung wie einen Bildschirm enthalten.
Das Werkzeugwegkorrekturprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 kann das auf dem Speichermedium gespeicherte Werkzeugwegkorrekturprogramm in der externen Speichervorrichtung 34 speichern. Das Speichermedium kann ein tragbares Speichermedium sein, das eine flexible Platte ist, oder ein Flash-Speicher, der ein Halbleiterspeicher ist. Das Werkzeugwegkorrekturprogramm kann von einem anderen Computer oder einer Servervorrichtung über ein Kommunikationsnetz als Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 auf dem Computer installiert werden.
Die Funktionen der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 können durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert werden, bei der es sich um dedizierte Hardware zur Korrektur eines Werkzeugweges handelt. Bei der Verarbeitungsschaltung handelt es sich um eine einzelne Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, einen programmierten Prozessor, einen parallel programmierten Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Kombination davon. Einige der Funktionen der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 können durch dedizierte Hardware implementiert werden, und einige der anderen Funktionen können durch Software oder Firmware implementiert werden.
Als nächstes wird der durch die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 durchzuführende Betrieb beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für den Betrieb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 veranschaulicht, die in 1 dargestellt ist. Schritt S1 ist ein Schritt, in dem die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 Werkzeugwegdaten, Bearbeitungsformdaten, Werkzeugdaten und Konfigurationsdaten aufnimmt.
In Schritt S1 nimmt die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit 10 in Schritt S1 Werkzeugwegdaten von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 auf. Die in 1 veranschaulichte Bearbeitungsformdaten-Eingabeeinheit 12 nimmt Bearbeitungsformdaten von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 auf. Die in 1 veranschaulichte Werkzeugdaten-Eingabeeinheit 14 nimmt Werkzeugdaten von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 auf. Die in 1 veranschaulichte Einstellungs-Eingabeeinheit 16 nimmt Konfigurationsdaten von außerhalb der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 auf. Jedes Datenelement wird von einer externen Vorrichtung, die an die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 angeschlossen ist, in eine entsprechende Eingabeeinheit eingegeben. Jedes Datenelement kann vom Benutzer manuell eingegeben werden. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 kann Daten eines NC-Programms konvertieren, um dadurch Werkzeugwegdaten zu erhalten.
Die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 speichert die in Schritt S1 in die Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit 10 eingegebenen Werkzeugwegdaten. Die in 1 veranschaulichte Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13 speichert die in Schritt S1 in die Bearbeitungsformdaten-Eingabeeinheit 12 eingegebenen Bearbeitungsformdaten. Die in 1 veranschaulichte Werkzeugdaten-Speichereinheit 15 speichert die in Schritt S1 in die Werkzeugdaten-Eingabeeinheit 14 eingegebenen Werkzeugdaten. Die in 1 veranschaulichte Einstellungs-Speichereinheit 17 speichert die in Schritt S1 in die Einstellungs-Eingabeeinheit 16 eingegebenen Konfigurationsdaten.
Schritt S2 ist ein Schritt, in dem die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 aus den Werkzeugwegdaten einen Befehlspunkt extrahiert, der als Korrekturziel beurteilt wird. In Schritt S2 liest die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 die in der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 gespeicherten Werkzeugwegdaten. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 bestimmt, ob jeder in den gelesenen Werkzeugwegdaten beschriebene Befehlspunkt ein Korrekturziel ist, und extrahiert einen Befehlspunkt, der als Korrekturziel beurteilt wird. Die Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20 speichert den in Schritt S2 extrahierten Befehlspunkt. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 gibt Informationen über den extrahierten Befehlspunkt an die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 aus.
Schritt S3 ist ein Schritt, in dem die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 den Bereich einer Vielzahl von zu korrigierenden Befehlspunkten definiert. In Schritt S3 liest die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 die in der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 gespeicherten Werkzeugwegdaten. Auf der Grundlage der Informationen über den von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 ausgegebenen Befehlspunkt unter den gelesenen Werkzeugwegdaten definiert die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 den Bereich einer Vielzahl von Befehlspunkten einschließlich des von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkts. Somit definiert die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 den Bereich der Vielzahl der zu korrigierenden Befehlspunkte. Die Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20 speichert einen Korrekturzielbereich, der dem Bereich der in Schritt S3 definierten Korrekturziele entspricht.
Schritt S4 ist ein Schritt, in dem die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Position des Werkzeugzentrums und die Ausrichtung des Werkzeugs korrigiert. In Schritt S4 liest die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die in der Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13 gespeicherten Bearbeitungsformdaten, die in der Werkzeugdaten-Speichereinheit 15 gespeicherten Werkzeugdaten und die in der Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20 gespeicherten Korrekturzielinformationen. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert die Position des Werkzeugzentrums und die Ausrichtung des Werkzeugs für einen Befehlspunkt innerhalb des in Schritt S3 definierten Korrekturzielbereichs unter den Werkzeugwegdaten unter Bezugnahme auf die gelesenen Bearbeitungsformdaten und Werkzeugdaten. Die korrigierte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 22 speichert die in Schritt S4 korrigierten Werkzeugwegdaten. Infolgedessen beendet die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 den Betrieb, der gemäß dem in 3 veranschaulichten Verfahren durchgeführt wurde. Beachten Sie, dass die Einzelheiten der Schritte S2 bis S4 im Folgenden beschrieben werden.
Als nächstes werden die Werkzeugdaten, die Werkzeugwegdaten und die Bearbeitungsformdaten beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das die Werkzeugdaten beschreibt, die in die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 einzugeben sind. 4 veranschaulicht ein Beispiel für die Form einer Werkzeug-TL, die durch die Werkzeugdaten dargestellt ist. In diesem Beispiel ist das Werkzeug TL ein Radiusfräser. Ein Ende des Werkzeugs TL, das einem Werkstück zugewandt ist, kann als Spitze bezeichnet werden, und ein Ende des Werkzeugs TL auf einer der Spitze gegenüberliegenden Seite kann als Fuß bezeichnet werden. Die Fußseite des Werkzeugs TL ist an einer Werkzeugmaschine befestigt.
Das Werkzeug TL hat eine zylindrische Form mit einer abgerundeten Kante an der Unterseite. Ein Werkzeugkantenradius R2 ist der Radius der Rundheit. Ein Werkzeugradius R1 ist der Radius des Zylinders. Das Werkzeug TL hat an seiner Spitze einen kreisförmigen Boden TB. Der Wert des Werkzeugradius R1 und der Wert des Werkzeugkantenradius R2 sind in den Informationen enthalten, die die Form des Werkzeugs TL in den Werkzeugdaten darstellen. Eine Werkzeugmittelachse TX ist die Mittelachse des Zylinders und ist eine Achse, um die sich das Werkzeug TL während der Bearbeitung dreht. Das Zentrum des unteren TB und ein Werkzeugzentrum CL liegen auf der Werkzeugmittelachse TX. Das Werkzeugzentrum CL befindet sich auf der Fußseite in Bezug auf den unteren TB in einem Abstand, der dem Werkzeugkantenradius R2 vom unteren TB entspricht. Ein Werkzeugachsenvektor TV ist ein Vektor, der parallel zur Werkzeugmittelachse TX verläuft und in einer Richtung vom Werkzeugzentrum CL zur Fußseite hin ausgerichtet ist. Die Ausrichtung des Werkzeugs wird durch den Werkzeugachsenvektor TV dargestellt.
5 ist ein Diagramm, das Werkzeugwegdaten beschreibt, die in die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 einzugeben sind. X-Achse, Y-Achse und Z-Achse sind drei Achsen, die das Koordinatensystem der Werkzeugwegdaten darstellen. Die Werkzeugwegdaten stellen eine Position des Werkzeugs relativ zum Werkstück dar, wenn das Werkstück mit dem Werkzeug bearbeitet wird. Die Position des Werkzeugzentrums CL und die Richtung des Werkzeugachsenvektors TV werden durch X-, Y- und Z-Koordinaten dargestellt. 5 veranschaulicht das Werkzeugzentrum CL und den Werkzeugachsenvektor TV, die auf eine Ebene parallel zur X- und Z-Achse projiziert werden.
Ein Befehlspunkt CP, der die Position des Werkzeugzentrums CL darstellt, stellt einen Befehl dar, der mit dem Werkzeugachsenvektor TV an dieser Position verknüpft ist. Die Werkzeugwegdaten, bei denen es sich um Daten handelt, die einen Bewegungsweg TP des Werkzeugs darstellen, werden durch eine Reihe von mehreren Befehlspunkten CP definiert. Koordinaten, die die Position des Werkzeugzentrums CL des Befehlspunkts CP darstellen, stellen eine Position auf dem Bewegungsweg TP dar, wo das Werkzeug in einem virtuellen Raum bewegt wird, der durch das Koordinatensystem der Werkzeugwegdaten dargestellt ist. In der folgenden Beschreibung kann sich der Befehlspunkt CP auf die Position des Werkzeugzentrums CL in dem Fall beziehen, wenn das Werkzeug in Übereinstimmung mit den Werkzeugwegdaten bewegt wird. 5 veranschaulicht die Reihe von mehreren Befehlspunkten CP in den Werkzeugwegdaten.
6 ist ein Diagramm, das Bearbeitungsformdaten beschreibt, die in die in 1 veranschaulichte Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 einzugeben sind. 6 veranschaulicht ein Beispiel für eine Bearbeitungsform CT, die durch die Bearbeitungsformdaten dargestellt ist. Die in 6 beispielhaft dargestellte Bearbeitungsform CT enthält eine gekrümmte Bearbeitungsfläche CS, die eine Freiformfläche ist. Die Werkzeugwegdaten für die Bearbeitung der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS werden als Ergebnis der Annäherung des Wegs des Werkzeugs TL an ein differentielles Liniensegment, das eine Gerade oder Kurve ist, erzeugt, wobei die Spitze des in 4 veranschaulichten Werkzeugs TL virtuell mit der Spitze des Werkzeugs TL in Kontakt mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS bewegt wird. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 gleicht das Koordinatensystem der Bearbeitungsformdaten mit dem Koordinatensystem der Werkzeugwegdaten ab.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für den von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 durchzuführenden Betrieb darstellt. 7 veranschaulicht ein Betriebsverfahren für die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 zum Extrahieren eines Befehlspunkts, der als Korrekturziel beurteilt wird. Das in 7 veranschaulichte Verfahren beschreibt Einzelheiten des in 3 dargestellten Schritts S2.
In Schritt S11 liest die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 die in der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 gespeicherten Werkzeugwegdaten. In Schritt S12 berechnet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 den Betrag der Bewegung der Position des Werkzeugzentrums CL zwischen zwei benachbarten Befehlspunkten CP auf dem Bewegungsweg TP in den in Schritt S11 gelesenen Werkzeugwegdaten-Korrektureinheiten.
8 ist ein Diagramm, das das von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 durchzuführende Verfahren beschreibt. 8 veranschaulicht eine Reihe von zehn Befehlspunkten CP in den Werkzeugwegdaten. Ein Befehlspunkt CP5 ist ein fünfter Befehlspunkt CP unter den zehn Befehlspunkten CP, die in 8 veranschaulicht sind. Ein Befehlspunkt CP6 ist ein sechster Befehlspunkt CP unter den zehn Befehlspunkten CP, die in 8 veranschaulicht sind. Die Befehlspunkte CP5 und CP6 sind zwei Befehlspunkte, die auf dem Bewegungsweg TP nebeneinanderliegen.
Um ein Beispiel bezüglich der Befehlspunkte CP5 und CP6 zu geben, berechnet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 einen Betrag D5 der Bewegung des Werkzeugzentrums CL zwischen den Befehlspunkten CP5 und CP6 auf dem Bewegungsweg TP. Der Bewegungsbetrag D5 bezeichnet einen Abstand zwischen den Koordinaten eines Werkzeugzentrums CL5, dargestellt durch den Befehlspunkt CP5, und den Koordinaten eines Werkzeugzentrums CL6, dargestellt durch den Befehlspunkt CP6.
Im Schritt S13 berechnet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 den Betrag der Änderung des Winkels des Werkzeugachsenvektors TV zwischen den beiden benachbarten Befehlspunkten CP auf dem Bewegungsweg TP in den im Schritt S11 gelesenen Werkzeugwegdaten-Korrektureinheiten. Der Betrag der Änderung des Winkels des Werkzeugachsenvektors TV ist der Betrag der Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs.
Zum Beispiel berechnet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 in Bezug auf die Befehlspunkte CP5 und CP6 einen Winkeländerungsbetrag AC5 von der Richtung eines Werkzeugachsenvektors TV5 am Befehlspunkt CP5 zur Richtung eines Werkzeugachsenvektors TV6 am Befehlspunkt CP6.
Schritt S14 ist ein Schritt, in dem die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 bestimmt, ob die beiden Befehlspunkte CP Korrekturziele sind. In Schritt S14 berechnet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 das Verhältnis des Winkeländerungsbetrags zum Betrag der Bewegung des Werkzeugzentrums CL zwischen den beiden Befehlspunkten und bestimmt, ob das berechnete Verhältnis gleich oder größer als ein Schwellenwert ist. Wenn das berechnete Verhältnis gleich oder größer als der Schwellenwert ist, bestimmt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, dass die beiden Befehlspunkte Korrekturziele sind. Wenn das berechnete Verhältnis kleiner als der Schwellenwert ist, bestimmt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, dass die beiden Befehlspunkte keine Korrekturziele sind.
Zum Beispiel berechnet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 in Bezug auf die Befehlspunkte CP5 und CP6 AC5/D5, ein Verhältnis des Winkeländerungsbetrags AC5 zum Bewegungsbetrag D5. Wenn das berechnete Verhältnis AC5/D5 gleich oder größer als der Schwellenwert ist, bestimmt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, dass ein Teil EP5, das eine Kombination der Befehlspunkte CP5 und CP6 auf dem Bewegungsweg TP ist, ein Korrekturziel ist. Wenn das berechnete Verhältnis AC5/D5 kleiner als der Schwellenwert ist, bestimmt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, dass das Teil EP5 kein Korrekturziel ist.
Wenn das Verhältnis gleich oder größer als der Schwellenwert ist (Schritt S14, Ja) und bestimmt wird, dass die beiden Befehlspunkte Korrekturziele sind, extrahiert die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 diese beiden Befehlspunkte aus den Werkzeugwegdaten in Schritt S15. Die Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20 speichert die in Schritt S15 extrahierten Befehlspunkte. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 gibt Informationen über den extrahierten Befehlspunkt an die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 aus. Nach dem Extrahieren der beiden Befehlspunkte fährt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 mit dem Betriebsverfahren in Schritt S16 fort. Wenn das Verhältnis kleiner als der Schwellenwert ist (Schritt S14, Nein) und bestimmt wird, dass die beiden Befehlspunkte keine Korrekturziele sind, fährt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 ebenfalls mit dem Betriebsverfahren in Schritt S16 fort.
In Schritt S16 bestimmt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, ob die Bestimmung, ob Befehlspunkte Korrekturziele sind, für alle Kombinationen von zwei benachbarten Befehlspunkten in den Werkzeugwegdaten abgeschlossen ist. Wenn die Bestimmung nicht abgeschlossen ist (Schritt S16, Nein), führt die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 das Verfahren gemäß den Schritten S12 bis S16 für die nächste Kombination von zwei Befehlspunkten aus. Wenn die Bestimmung abgeschlossen ist (Schritt S16, Ja), beendet die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 das Verfahren zum Extrahieren von Befehlspunkten.
Von den in der Einstellungs-Speichereinheit 17 gespeicherten Konfigurationsdaten enthalten die Daten, die die Einstellung zur Verwendung bei der von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 vorgenommenen Bestimmung darstellen, den Schwellenwert. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 erfasst den Schwellenwert aus den Konfigurationsdaten und führt die Bestimmung in Schritt S14 durch. Infolge der Aufnahme des Schwellenwerts in die Konfigurationsdaten kann der Benutzer den Schwellenwert frei einstellen. Auf diese Weise kann die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 den Wunsch des Benutzers bei der Korrektur der Werkzeugwegdaten widerspiegeln.
Der für die Bestimmung in Schritt S14 zu verwendende Schwellenwert ist nicht auf den in den Konfigurationsdaten eingestellten Wert beschränkt. Der Schwellenwert kann durch eine in der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 durchgeführte Berechnung bestimmt werden. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 kann den Mittelwert der Winkeländerungsbeträge auf der Grundlage von Winkeländerungsbetragsdaten berechnen und als Schwellenwert einen Wert verwenden, der durch Verdoppelung einer auf den Mittelwert zentrierten Standardabweichung erhalten wird. Die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 kann ein drittes Quartil von Winkeländerungsbeträgen auf der Grundlage der Daten der Winkeländerungsbetragsdaten berechnen und als Schwellenwert einen Wert verwenden, der dem dritten Quartil plus dem 1,5-fachen eines Interquartilbereichs entspricht. Die Theorie der Ausreißerdetektion in der Statistik wurde auf solche Verfahren zur Berechnung des Schwellenwertes angewandt. Beachten Sie, dass das Verfahren zur Berechnung des Schwellenwertes nicht auf das oben genannten Verfahren beschränkt ist und jedes Verfahren verwendet werden kann.
Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben, der von der Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 zur Definition eines Korrekturzielbereichs durchgeführt werden soll. 9 ist ein Diagramm, das das von der Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 durchzuführende Verfahren beschreibt. 9 veranschaulicht den Betrieb, der von der Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 zur Definition eines Korrekturzielbereichs durchgeführt werden soll.
Die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 liest die in der Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 11 gespeicherten Werkzeugwegdaten. Darüber hinaus erfasst die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 die Informationen über die von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkte. Die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 umfasst im Korrekturzielbereich die von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkte, einen oder mehrere Befehlspunkte, die sich vor den extrahierten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg TP befinden, und einen oder mehrere Befehlspunkte, die sich nach den extrahierten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg TP befinden.
Beispielsweise erfasst die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 Informationen über die Befehlspunkte CP5 und CP6, die von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahiert wurden. Nehmen wir an, dass die Anzahl der Befehlspunkte, die in einen Korrekturzielbereich aufgenommen werden sollen, d.h. vier Befehlspunkte in einem Bereich vor den extrahierten Befehlspunkten und vier Befehlspunkte in einem Bereich nach den extrahierten Befehlspunkten, in den Konfigurationsdaten festgelegt ist. Zusätzlich zu den Befehlspunkten CP5 und CP6 umfasst die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 in einem Korrekturzielbereich die Befehlspunkte CP1, CP2, CP3 und CP4, CP7, CP8, CP9 und CP10. Die Befehlspunkte CP1 bis CP4 sind die vier Befehlspunkte in einem Bereich RB vor dem Befehlspunkt CP5, und die Befehlspunkte CP7 bis CP10 sind die vier Befehlspunkte in einem Bereich RF nach dem Befehlspunkt CP6. Somit definiert die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 einen Bereich RG einschließlich der zehn Befehlspunkte vom Befehlspunkt CP1 bis zum Befehlspunkt CP10 als Korrekturzielbereich. Die Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20 speichert den durch die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 definierten Korrekturzielbereich.
Von den Konfigurationsdaten, die in der Einstellungs-Speichereinheit 17 gespeichert sind, enthalten die Daten, die die Einstellung zur Verwendung in der Bereichsdefinition durch die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 darstellen, Informationen über die Anzahl der Befehlspunkte, die in den Bereich der zu korrigierenden Befehlspunkte aufzunehmen sind. Die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 entnimmt diese Informationen über die Anzahl aus den Konfigurationsdaten und definiert einen Bereich. Infolge der Aufnahme der Information über die Anzahl in die Konfigurationsdaten kann der Benutzer die Anzahl der in den Bereich aufzunehmenden Befehlspunkte frei festlegen. Auf diese Weise kann die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 den Wunsch des Benutzers bei der Korrektur der Werkzeugwegdaten widerspiegeln.
Die Anzahl der in den Korrekturzielbereich aufzunehmenden Befehlspunkte ist nicht auf die in den Konfigurationsdaten festgelegte Anzahl beschränkt. Die Anzahl der Befehlspunkte, die in den Korrekturzielbereich aufzunehmen sind, kann durch Berechnung in der Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 bestimmt werden. Die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 kann als Anzahl der in den Korrekturzielbereich aufzunehmenden Befehlspunkte eine Zahl verwenden, die 5% der Anzahl der Befehlspunkte in einem Zyklusweg entspricht. In dem Fall, dass ein Bereich von einem Ende zum anderen Ende auf der Kontur der Bearbeitungsform durch die Bewegung des Werkzeugs in einer Richtung oder durch eine Hin- und Herbewegung des Werkzeugs bearbeitet wird, bezieht sich ein Zyklusweg auf einen Bewegungsweg einer einzelnen Bewegung von einem Ende zum anderen Ende auf dem Bewegungsweg TP. Das Äquivalent von 5% davon basiert auf der Prüfung der Signifikanztheorie in der Statistik. Die Anzahl der in den Bereich einzubeziehenden Befehlspunkte kann gleich oder größer als eine Zahl sein, die 5% der Anzahl der Befehlspunkte in einem Zyklusweg entspricht, oder kann eine Zahl sein, die 10% der Anzahl der Befehlspunkte in einem Zyklusweg entspricht. Beachten Sie, dass das Verfahren zur Bestimmung der Anzahl Befehlspunkte, die in den Korrekturzielbereich aufzunehmen sind, nicht auf das oben genannte Verfahren beschränkt ist und jedes beliebige Verfahren verwendet werden kann.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für den Betrieb der in 1 dargestellten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 zur Korrektur der Werkzeugwegdaten veranschaulicht. Das in 10 veranschaulichte Verfahren beschreibt Einzelheiten des in 3 dargestellten Schrittes S4.
In Schritt S21 liest die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 Informationen über den Korrekturzielbereich aus der Korrekturzielbereich-Speichereinheit 20. In Schritt S22 liest die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Bearbeitungsformdaten, die in der Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit 13 gespeichert sind. In Schritt S23 liest die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die in der Werkzeugdaten-Speichereinheit 15 gespeicherten Werkzeugdaten. Beachten Sie, dass die Reihenfolge, in der die Schritte S21 bis S23 durchgeführt werden, nicht auf die in 10 veranschaulichte Reihenfolge beschränkt ist, und die Schritte S21 bis S23 können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
In Schritt S24 simuliert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Anordnung der Bearbeitungsform CT und des Werkzeugs TL für jeden Befehlspunkt innerhalb des in Schritt S21 gelesenen Korrekturzielbereichs. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 simuliert die Anordnung der Bearbeitungsform CT und des Werkzeugs TL durch eine Berechnung, die die Anordnung der Bearbeitungsform CT und des Werkzeugs TL in einem virtuellen Raum simuliert, wobei die Bearbeitungsform CT durch die in Schritt S22 eingelesenen Bearbeitungsformdaten und das Werkzeug TL durch die in Schritt S23 eingelesenen Werkzeugdaten dargestellt ist.
Im Schritt S25 berechnet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Position eines Kontaktpunktes für jeden Befehlspunkt innerhalb des Korrekturzielbereichs. Der Kontaktpunkt ist ein Punkt, an dem die Bearbeitungsform CT mit der Kontur des Werkzeugs TL übereinstimmt. Die Position des Kontaktpunktes ist die Position eines Bearbeitungspunktes, an dem die Bearbeitung durch das Werkzeug TL auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS erfolgt.
Im Schritt S26 berechnet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Position eines Werkzeugbezugspunktes für jeden Befehlspunkt innerhalb des Korrekturzielbereichs. Der Werkzeugbezugspunkt, der sich auf der Werkzeugmittelachse TX an dem Fuß des Werkzeugs TL befindet, ist eine Position, an der das Werkzeug TL von der Werkzeugmaschine gehalten wird. Die Ausrichtung des Werkzeugs ändert sich entsprechend der Drehbewegung des Werkzeugs TL um den Werkzeugbezugspunkt. Der Werkzeugbezugspunkt dient auch als Grundlage für eine Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs.
Im Schritt S27 korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 den Werkzeugachsenvektor TV für jeden Befehlspunkt innerhalb des Korrekturzielbereichs. Im Schritt S28 korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Position des Werkzeugzentrums CL für jeden Befehlspunkt innerhalb des Korrekturzielbereichs. Infolgedessen beendet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 das Verfahren zur Korrektur der Werkzeugwegdaten.
Als nächstes wird die Korrektur des Werkzeugachsenvektors TV in Schritt S27 beschrieben. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert den Werkzeugachsenvektor TV durch ein erstes Verfahren mit Filterverarbeitung oder durch ein zweites Verfahren, bei der eine Näherungskurve erstellt wird.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb veranschaulicht, der durchgeführt werden soll, wenn die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 den Werkzeugachsenvektor TV nach dem ersten Verfahren korrigiert. Im Schritt S31 glättet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Koordinaten, die die Positionen des im obigen Schritt S26 berechneten Werkzeugbezugspunktes darstellen, und korrigiert dadurch die Koordinaten. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert die Positionen des Werkzeugbezugspunkts, indem sie eine Filterverarbeitung an den Koordinaten durchführt, die die Positionen des Werkzeugbezugspunkts an den Befehlspunkten innerhalb des Korrekturzielbereichs darstellen.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 verwendet einen Glättungsfilter, um die Koordinaten zu glätten, die die Positionen des Werkzeugbezugspunktes darstellen. Als Glättungsfilter kann ein bekannter Dreieck-Glättungsfilter verwendet werden. Der Glättungsfilter verwendet die Koordinaten von fünf aufeinanderfolgenden Befehlspunkten auf dem Verfahrweg TP, um die Koordinaten zu glätten, die die Position des Werkzeugbezugspunkts an einem Befehlspunkt von Interesse in der Mitte der fünf Befehlspunkte darstellen.
Der Glättungsfilter berechnet eine geglättete Koordinate P'_n für den Befehlspunkt von Interesse auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung (1) unter Verwendung der Koordinaten P_n-2, P_n-1, P_n, P_n+1 und P_n+2 des Werkzeugbezugspunkts für die fünf Befehlspunkte. Die Koordinate P_n bezieht sich auf die Koordinate des Werkzeugbezugspunkts für den Befehlspunkt von Interesse. Die Koordinaten P_n-2 und P_n-1 beziehen sich auf die Koordinaten des Werkzeugbezugspunkts für einen Befehlspunkt, der zwei Punkte vor dem Befehlspunkt von Interesse liegt, bzw. auf die Koordinaten des Werkzeugbezugspunkts für einen Befehlspunkt, der einen Punkt vor dem Befehlspunkt von Interesse liegt. Die Koordinaten P_n+1 und P_n+2 beziehen sich auf die Koordinaten des Werkzeugbezugspunktes für einen Befehlspunkt, der sich einen Punkt nach dem Befehlspunkt von Interesse befindet, bzw. auf die Koordinaten des Werkzeugbezugspunktes für einen Befehlspunkt, der sich zwei Punkte nach dem Befehlspunkt von Interesse befindet. Der Glättungsfilter führt die Glättung auf der Grundlage von Gleichung (1) für jeweils eine X-Koordinate, eine Y-Koordinate und eine Z-Koordinate aus. ${P'}_{n} = (P_{n - 2} + 2 P_{n - 1} + 3 P_{n} + P_{n + 2}) / 9$
Die Glättung auf der Grundlage von Gleichung (1) wird für die Befehlspunkte innerhalb des Korrekturzielbereichs durchgeführt, mit Ausnahme von vier Befehlspunkten, d.h. zwei Befehlspunkte, die sich an beiden Enden des Korrekturzielbereichs befinden, und zwei Befehlspunkte, die daran angrenzen. In dem Fall, dass der Korrekturzielbereich der Bereich RG einschließlich der Befehlspunkte CP1 bis CP10 gemäß dem obigen Beispiel ist, wird die Glättung auf der Grundlage von Gleichung (1) für sechs Befehlspunkte der Befehlspunkte CP3 bis CP8 durchgeführt.
Die Glättung wird nicht für die beiden Befehlspunkte durchgeführt, die sich an beiden Enden des Korrekturzielbereichs befinden. Für einen Befehlspunkt, der neben einem Befehlspunkt liegt, der an einem Ende des Korrekturzielbereichs liegt, an dem der Korrekturzielbereich beginnt, berechnet der Glättungsfilter die Koordinate P'_n auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung (2). Für einen Befehlspunkt, der sich neben einem Befehlspunkt befindet, der sich am anderen Ende des Korrekturzielbereichs befindet, berechnet der Glättungsfilter die Koordinate P'_n auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung (3). Im Falle des obigen Beispiels wird die Glättung auf der Grundlage von Gleichung (2) für den Befehlspunkt CP2 durchgeführt. Außerdem wird für den Befehlspunkt CP9 eine Glättung auf der Grundlage von Gleichung (3) durchgeführt. ${P'}_{n} = ({2P}_{n - 1} + 3 P_{n} + P_{n + 1} + P_{n + 2}) / 8$
${P'}_{n} = (P_{n - 2} + 2 P_{n - 1} + 3 P_{n} + 2 P_{n + 1}) / 8$
Die Glättung ist nicht auf die Glättung auf der Grundlage der obigen Gleichungen (1) bis (3) beschränkt. Details der Berechnung, die mit Hilfe des Glättungsfilters durchgeführt werden soll, können frei eingestellt werden. Als Glättungsfilter kann sowohl ein Savitzky-Golay-Filter oder ein Gauß-Filter als auch der oben beschriebene Dreiecksglättungsfilter verwendet werden.
Im Schritt S32 korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 den Werkzeugachsenvektor TV so, dass der Werkzeugachsenvektor TV für jeden Befehlspunkt innerhalb des Korrekturzielbereichs in einer Richtung von dem Werkzeugzentrum CL zum Werkzeugbezugspunkt ausgerichtet ist, der im Schritt S31 geglättet wurde. Infolgedessen beendet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 das Verfahren zur Korrektur des Werkzeugachsenvektors TV.
12 ist ein Diagramm, das die Korrektur des Werkzeugachsenvektors TV beschreibt, die gemäß dem in 11 veranschaulichten Verfahren durchgeführt werden soll. 12 veranschaulicht die Reihe von zehn Befehlspunkten CP in den Werkzeugwegdaten. Gestrichelte Pfeile stellen jeweils den Vorkorrektur-Werkzeugachsenvektor TV dar. Durchgezogene Pfeile stellen jeweils einen korrigierten Werkzeugachsenvektor TV dar.
Wenn beispielsweise der Befehlspunkt CP6 ein Befehlspunkt von Interesse ist, führt die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 eine Glättung durch, so dass der Werkzeugbezugspunkt für den Befehlspunkt CP6 von einem Werkzeugbezugspunkt P zu einem Werkzeugbezugspunkt P' geändert wird, indem die Koordinaten der Werkzeugbezugspunkte für die fünf Befehlspunkte CP4, CP5, CP6, CP7 und CP8 verwendet werden. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert den Werkzeugachsenvektor TV so, dass der von dem Werkzeugzentrum CL zum Werkzeugbezugspunkt P gerichtete Werkzeugachsenvektor TV in den von dem Werkzeugzentrum CL zum geglätteten Werkzeugbezugspunkt P' gerichteten Werkzeugachsenvektor TV' geändert wird.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb veranschaulicht, der durchgeführt werden soll, wenn die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 der in 1 veranschaulichten Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 den Werkzeugachsenvektor TV nach dem zweiten Verfahren korrigiert. In Schritt S41 erzeugt die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 eine Näherungskurve für die Werkzeugbezugspunkte der Befehlspunkte im Korrekturzielbereich.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 erzeugt eine Näherungskurve auf der Grundlage der im obigen Schritt S26 berechneten Koordinaten des Werkzeugbezugspunkts und des Betrags der Bewegung des Werkzeugbezugspunkts zwischen zwei benachbarten Befehlspunkten. Beispielsweise erzeugt die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate eine kubische Polynomkurve als Näherungskurve.
14 ist ein erstes Diagramm, das die Korrektur des Werkzeugachsenvektors TV beschreibt, die gemäß dem in 13 veranschaulichten Verfahren durchgeführt werden soll. 14 veranschaulicht die Reihe von zehn Befehlspunkten CP in den Werkzeugwegdaten. Ein Bewegungsbetrag DP bezeichnet einen Abstand zwischen den Koordinaten der Werkzeugbezugspunkte P an zwei benachbarten Befehlspunkten CP. In Schritt S41 bestimmt die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 einen Parameter zur Erzeugung einer Näherungskurve SC für jede Position des Werkzeugbezugspunkts P unter Verwendung des Verhältnisses des Bewegungsbetrags DP zwischen benachbarten Positionen der Werkzeugbezugspunkte P zur Summe der Bewegungsbeträge DP innerhalb des Korrekturzielbereichs. Ein Parameter für den Werkzeugbezugspunkt P, der sich am Ende des Korrekturzielbereichs befindet, bei dem der Korrekturzielbereich beginnt, wird auf Null gesetzt. Ein Parameter für den Werkzeugbezugspunkt P, der sich am anderen Ende des Korrekturzielbereichs befindet, wird auf 1 gesetzt.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 bestimmt jeden Parameter, der die X-Koordinate, die Y-Koordinate und die Z-Koordinate darstellt, auf der Grundlage der Koordinaten jeder Position des Werkzeugbezugspunkts P und des für jede Position des Werkzeugbezugspunkts P bestimmten Parameters. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 erzeugt auf der Grundlage dieser Parameter und der oben beschriebenen Parameter eine kubische Polynomkurve, die die Näherungskurve SC ist.
Im in 13 veranschaulichten Schritt S42 berechnet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 den Betrag der Bewegung der Position des Werkzeugzentrums zwischen zwei benachbarten Befehlspunkten. Im Schritt S43 glättet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Koordinaten, die die Positionen der Werkzeugbezugspunkte darstellen.
15 ist ein zweites Diagramm, das die Korrektur des Werkzeugachsenvektors TV beschreibt, die gemäß dem in 13 veranschaulichten Verfahren durchgeführt werden soll. Im Schritt S43 berechnet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 das Verhältnis eines Betrags D der Bewegung des Werkzeugzentrums CL an jedem Befehlspunkt CP zur Summe der Bewegungsbeträge D innerhalb des Korrekturzielbereichs. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 wandelt den oben beschriebenen Parameter für den Werkzeugbezugspunkt P in einen neuen Parameter T um, indem sie den oben beschriebenen Parameter so korrigiert, dass er mit dem Verhältnis des Bewegungsbetrags D übereinstimmt. Der Parameter T für den Werkzeugbezugspunkt P, der sich am Ende des Korrekturzielbereichs befindet, bei dem der Korrekturzielbereich beginnt, wird auf Null gesetzt. Der Parameter T für den Werkzeugbezugspunkt P, der sich am anderen Ende des Korrekturzielbereichs befindet, wird auf 1 gesetzt. Infolgedessen wird für den Werkzeugbezugspunkt P, der sich an beiden Enden des Korrekturzielbereichs befindet, keine Positionsänderung vorgenommen.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 berechnet die Koordinaten des geglätteten Werkzeugbezugspunkts P', indem sie die Abstände zwischen den Positionen der Werkzeugbezugspunkte P auf der Näherungskurve SC des Korrekturzielbereichs so einstellt, dass das Verhältnis des Bewegungsbetrags DP mit dem neuen Parameter T übereinstimmt. Auf diese Weise korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 den Werkzeugbezugspunkt P so, dass der Werkzeugbezugspunkt P zum Werkzeugbezugspunkt P' geändert wird, und zwar auf der Grundlage der erzeugten Näherungskurve SC und des Verhältnisses des Bewegungsbetrags D. Beachten Sie, dass die Näherungskurve SC eine ungleichmäßige rationale B-Spline-Kurve (NURBS), eine Spline-Kurve oder eine Bezier-Kurve sowie die oben beschriebene kubische Polynomkurve sein kann.
In Schritt S44, veranschaulicht in 13, korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 den Werkzeugachsenvektor so, dass der Werkzeugachsenvektor in einer Richtung von dem Werkzeugzentrum zum geglätteten Werkzeugbezugspunkt ausgerichtet ist. Wie in 15 veranschaulicht, korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 den Werkzeugachsenvektor TV so, dass der von dem Werkzeugzentrum CL zum Werkzeugbezugspunkt P gerichtete Werkzeugachsenvektor TV in den von dem Werkzeugzentrum CL zum geglätteten Werkzeugbezugspunkt P' gerichteten Werkzeugachsenvektor TV' geändert wird.
Bevor der in 10 veranschaulichte Schritt S28 beschrieben wird, wird als nächstes der Zustand des Werkzeugs TL in einem virtuellen Raum in den Schritten von Schritt S27 und den vorhergehenden Schritten beschrieben.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und dem Werkzeug TL in den Schritten S24 bis S26 in dem in 10 veranschaulichten Verfahren darstellt. 16 veranschaulicht eine simulierte Anordnung der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und des Werkzeugs TL in einem virtuellen Raum. Das Werkzeug TL ist an jedem Befehlspunkt CP innerhalb des Korrekturzielbereichs angeordnet. Durch die im oben beschriebenen Schritt S24 durchgeführte Simulation verifiziert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und dem Werkzeug TL an jedem Befehlspunkt CP innerhalb des Korrekturzielbereichs RG. Beachten Sie, dass ein in 16 veranschaulichtes Teil EP, nämlich das in 8 dargestellte Teil EP5, die von der Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 extrahierten Befehlspunkte CP5 und CP6 angibt.
Ein Kontaktpunkt CC auf dem Werkzeug TL, der an jedem Befehlspunkt CP innerhalb des Korrekturzielbereichs RG angeordnet ist, ist ein Punkt, an dem die Bearbeitungsform CT mit der Kontur des Werkzeugs TL übereinstimmt. Im oben beschriebenen Schritt S25 berechnet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 Koordinaten, die die Position des Kontaktpunktes CC darstellen, auf der Grundlage des Ergebnisses der Überprüfung der Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und dem Werkzeug TL. Im oben beschriebenen Schritt S26 berechnet die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 Koordinaten, die die Position des Werkzeugbezugspunkts P im Werkzeug TL darstellen, das an jedem Befehlspunkt CP innerhalb des Korrekturzielbereichs RG angeordnet ist.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und dem Werkzeug TL Rist S27 bei dem in 10 veranschaulichten Verfahren darstellt. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert den Werkzeugachsenvektor TV für jeden Befehlspunkt CP im oben beschriebenen Schritt S27. 17 veranschaulicht den korrigierten Werkzeugachsenvektor TV'. Für das Werkzeug TL in jedem Befehlspunkt CP wird, während die Position des Werkzeugzentrums CL unverändert bleibt, die Richtung des Werkzeugzentrumslachse TX, wie oben beschrieben, von der Richtung des unkorrigierten Werkzeugachsenvektors TV in die Richtung des korrigierten Werkzeugachsenvektors TV' geändert.
Infolge der Änderung der Neigung des Werkzeugs TL ohne Änderung der Position des Werkzeugzentrums CL kann es zu einer Änderung des Kontakts zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und der Kontur des Werkzeugs TL kommen. Die Kontur des Werkzeugs TL kann an einigen der Befehlspunkte CP außer Kontakt mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS kommen, und die Kontur des Werkzeugs TL kann von der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS an einigen der Befehlspunkte CP in das Werkstück eindringen. Ein in 17 veranschaulichtes Teil UC ist ein Beispiel für ein Teil, bei dem die Kontur des Werkzeugs TL nicht in Kontakt mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS steht. Ein in 17 veranschaulichtes Teil OC ist ein Beispiel für ein Teil, bei dem die Kontur des Werkzeugs TL von der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS aus in das Werkstück eindringt.
Nachfolgend wird die Korrektur der Position des Werkzeugzentrums CL in Schritt S28 beschrieben. 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und dem Werkzeug TL in Schritt S28 bei dem in 10 veranschaulichten Verfahren darstellt. Die oben beschriebene Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert die Position des Werkzeugzentrums CL im Schritt S28, um dadurch eine solche Einstellung vorzunehmen, dass der im Schritt S25 berechnete Kontaktpunkt CC auf der Kontur des Werkzeugs TL liegt.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 verifiziert die Positionsbeziehung zwischen der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS und dem Werkzeug TL, um dadurch eine Abweichung der Kontur des Werkzeugs TL vom Kontaktpunkt CC auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS zu berechnen, wobei die Abweichung durch eine Richtungsänderung des Werkzeugachsenvektors TV verursacht wird. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 berechnet die Richtung und den Betrag der Bewegung der Position des Werkzeugzentrums CL, die die Abweichung des Werkzeugs TL vom Kontaktpunkt CC eliminieren kann. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 platziert den Kontaktpunkt CC auf der Kontur des Werkzeugs TL, indem sie die Position des Werkzeugzentrums CL entsprechend der berechneten Bewegungsrichtung und des Bewegungsbetrags korrigiert. Auf diese Weise korrigiert die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 die Position des Werkzeugzentrums CL auf der Grundlage des Ergebnisses der Berechnung der Abweichung der Kontur des Werkzeugs TL vom Kontaktpunkt CC, wobei die Abweichung durch die Korrektur der Ausrichtung des Werkzeugs verursacht wird.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert die Position des Werkzeugzentrums CL, um ein Problem zu beseitigen, bei dem das Werkzeug TL außer Kontakt mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche CS kommt und in die gekrümmte Bearbeitungsfläche CS eindringt. Infolgedessen kann die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 die Werkzeugwegkorrekturdaten so korrigieren, dass verhindert werden kann, dass die Spitze des für die Bearbeitung zu verwendenden Werkzeugs außer Kontakt mit dem Werkstück kommt und in das Werkstück eindringt.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 glättet eine Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs, indem sie die Richtung des Werkzeugachsenvektors TV korrigiert, um scharfe Änderungen in der Ausrichtung des Werkzeugs zu reduzieren. Infolgedessen kann die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 die Werkzeugwegdaten so korrigieren, dass sich die Ausrichtung des Werkzeugs weich bzw. sanft ändert.
Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100, die die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18 und die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19 umfasst, bestimmt und extrahiert einen zu korrigierenden Befehlspunkt und definiert einen Korrekturzielbereich auf der Grundlage der Werkzeugwegdaten und der Konfigurationsdaten. Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert die Werkzeugwegdaten auf der Grundlage der Bearbeitungsformdaten und der Werkzeugdaten. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 ist in der Lage, die Werkzeugwegdaten zu korrigieren, indem sie jedes Datenstück aufnimmt, auch wenn die NC-Steuerung nicht in Betrieb ist. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 kann die Werkzeugwegdaten korrigieren, bevor die eigentliche Bearbeitung durchgeführt wird. Darüber hinaus kann die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100, die die korrigierte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 22 enthält, die korrigierten Werkzeugwegdaten speichern, bevor die eigentliche Bearbeitung durchgeführt wird. Der Benutzer kann die korrigierten Werkzeugwegdaten bestätigen, indem er die korrigierten Werkzeugwegdaten aus der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 in einer Vorbereitungsphase vor der eigentlichen Bearbeitung liest. Darüber hinaus kann der Benutzer auch die unkorrigierten Werkzeugwegdaten mit den korrigierten Werkzeugwegdaten in der Vorbereitungsphase vergleichen.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 korrigiert die Ausrichtung des Werkzeugs für jeden Befehlspunkt, um dadurch eine Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs zu glätten. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 kann die Werkzeugwegdaten so korrigieren, dass die geglättete Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs ohne Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erfolgt.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 veranlasst die Korrekturziel-Extraktionseinheit 18, einen als Korrekturziel beurteilten Befehlspunkt zu extrahieren, und veranlasst die Korrekturbereich-Definitionseinheit 19, einen Korrekturzielbereich einschließlich des extrahierten Befehlspunkts zu definieren. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 kann die für die Korrektur der Werkzeugwegdaten erforderliche Zeit im Vergleich zum Fall der gleichmäßigen Durchführung der Korrekturverarbeitung für die gesamten Werkzeugwegdaten ohne eine solche Extraktion und Definition reduzieren.
Nach der ersten Ausführungsform ist die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 in der Lage, die Position des Werkzeugzentrums zu korrigieren, um dadurch die Werkzeugwegkorrekturdaten so zu korrigieren, dass verhindert wird, dass die Werkzeugspitze außer Kontakt mit dem Werkstück kommt und in das Werkstück einschneidet. Die Korrektur der Werkzeugwegkorrekturdaten ermöglicht es der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100, zu verhindern, dass ein Teil des Werkstücks ungeschnitten bleibt, weil die Werkzeugspitze nicht mit dem Werkstück in Kontakt kommt, und zu verhindern, dass das Werkstück übermäßig geschnitten wird, weil die Werkzeugspitze in das Werkstück einschneidet; als Folge davon kann eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität verhindert werden. Darüber hinaus ist die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 in der Lage, die Ausrichtung des Werkzeugs zu korrigieren, um dadurch die Werkzeugwegkorrekturdaten so zu korrigieren, dass sich die Ausrichtung des Werkzeugs reibungslos ändern kann. Die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 korrigiert die Werkzeugwegkorrekturdaten, um dadurch eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität aufgrund einer starken Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs zu verhindern. Infolgedessen hat die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 die Wirkung, eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität zu verhindern.
Zweite Ausführungsform
19 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Konfiguration einer NC-Vorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die NC-Vorrichtung 200 enthält eine Interpolationsverarbeitungseinheit 41 und eine Antriebssteuereinheit 42 anstelle der korrigierten Werkzeugwegdaten-Speichereinheit 22 der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform werden die gleichen Teile wie in der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und es wird hauptsächlich eine von der ersten Ausführungsform abweichende Konfiguration beschrieben. Die NC-Vorrichtung 200 korrigiert Werkzeugwegdaten und führt die numerische Steuerungsvorrichtung auf der Grundlage der korrigierten Werkzeugwegdaten aus. Eine Werkzeugmaschine bearbeitet ein Werkstück gemäß einem Befehl von der NC-Vorrichtung 200. Die Werkzeugmaschine ist in 19 nicht veranschaulicht.
Die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit 21 gibt die wie in der ersten Ausführungsform korrigierten Werkzeugwegdaten an die Interpolationsverarbeitungseinheit 41 aus. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 41 ist eine Funktionseinheit, die Positions- und Winkelinterpolationsverarbeitung durchführt. Auf der Grundlage der korrigierten Werkzeugwegdaten berechnet die Interpolationsverarbeitungseinheit 41 den Betrag, um den jede der drei Translationsachsen zur Änderung der Position eines Werkzeugs für jeden Steuerungszyklus bewegt wird, und erzeugt außerdem eine Position als Interpolationspunkt für jede Translationsachse. Auf der Grundlage der korrigierten Werkzeugwegdaten berechnet die Interpolationsverarbeitungseinheit 41 für jeden Steuerungszyklus einen Drehwinkel, um den jede von zwei Drehachsen zur Änderung der Ausrichtung des Werkzeugs gedreht wird, und erzeugt außerdem einen Winkel als Interpolationspunkt für jede Drehachse. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 41 gibt an die Antriebssteuereinheit 42 Informationen über den für jede Achse, d.h. jede Translationsachse und jede Drehachse, erzeugten Interpolationspunkt aus.
Die Antriebssteuereinheit 42 ist eine Funktionseinheit, die den Antrieb eines Servomotors für jede Achse steuert. Auf der Grundlage der Information über den Interpolationspunkt erzeugt die Antriebssteuereinheit 42 ein Motorantriebssteuersignal zur Steuerung des Antriebs des Servomotors jeder Achse. Die Antriebssteuereinheit 42 gibt das erzeugte Motorantriebssteuersignal an den Servomotor jeder Achse aus.
Die Hardware-Konfiguration der NC-Vorrichtung 200 ist ähnlich der in 2 veranschaulichten Hardware-Konfiguration der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100. Jede Funktionseinheit der in 19 veranschaulichten NC-Vorrichtung 200 wird durch Hardware implementiert, die ein NC-Programm zur Implementierung einer NC-Steuerungsform der zweiten Ausführungsform durchführt. Das NC-Programm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden. Die NC-Vorrichtung 200 kann das auf dem Speichermedium gespeicherte NC-Programm in der externen Speichervorrichtung 34 speichern. Bei dem Speichermedium kann es sich um ein tragbares Speichermedium in Form einer flexiblen Platte oder um einen Flash-Speicher in Form eines Halbleiterspeichers handeln. Das NC-Programm kann von einem anderen Computer oder einer Servervorrichtung über ein Kommunikationsnetz auf einem Computer wie der NC-Vorrichtung 200 installiert werden. Die Funktionen der NC-Vorrichtung 200 können durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert werden, bei der es sich um spezielle Hardware für die numerische Steuerungsvorrichtung handelt. Einige der Funktionen der NC-Vorrichtung 200 können durch dedizierte Hardware implementiert werden, und einige der anderen Funktionen können durch Software oder Firmware implementiert werden.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein in 19 veranschaulichtes Verfahren für den von der NC-Vorrichtung 200 durchzuführenden Betrieb darstellt. Die Schritte S1 bis S4 sind die gleichen wie die in 3 veranschaulichten Schritte S1 bis S4. In Schritt S51 führt die Interpolationsverarbeitungseinheit 41 eine Interpolationsverarbeitung zur Erzeugung von Interpolationspunkten durch. Im Schritt S52 erzeugt die Antriebssteuereinheit 42 Motorantriebssteuersignale und gibt die erzeugten Motorantriebssteuersignale aus. Infolgedessen beendet die NC-Vorrichtung 200 den Betrieb, der gemäß dem in 20 veranschaulichten Verfahren durchgeführt wurde. Da die Werkzeugwegdaten innerhalb der NC-Vorrichtung 200 korrigiert werden können, kann die NC-Vorrichtung 200 der Werkzeugmaschine ermöglichen, die Bearbeitung auf der Grundlage der korrigierten Werkzeugwegdaten unmittelbar nach Abschluss der Korrektur der Werkzeugwegdaten durchzuführen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann die NC-Vorrichtung 200 eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität verhindern, indem sie wie die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Position eines Werkzeugzentrums und die Ausrichtung des Werkzeugs korrigiert. Somit hat die NC-Vorrichtung 200 die Wirkung, eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität zu verhindern.
Die in den obigen Ausführungsformen dargestellten Konfigurationen zeigen Beispiele für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und es ist möglich, die Konfigurationen mit einer anderen, öffentlich bekannten Technik zu kombinieren, und es ist auch möglich, Auslassungen und Änderungen an einem Teil der Konfigurationen vorzunehmen, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Werkzeugwegdaten-Eingabeeinheit;
11: Werkzeugwegdaten-Speichereinheit;
12: Bearbeitungsformdaten Eingabeeinheit;
13: Bearbeitungsformdaten-Speichereinheit;
14: Werkzeugdaten-Eingabeeinheit;
15: Werkzeugdaten-Speichereinheit;
16: Einstellungs-Eingabeeinheit;
17: Einstellungs-Speichereinheit;
18: Korrekturziel-Extraktionseinheit;
19: Korrekturbereich-Definitionseinheit;
20: Korrekturzielbereich-Speichereinheit;
21: Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit;
22: korrigierte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit;
31: CPU;
32: RAM;
33: ROM;
34: externe Speichervorrichtung;
35: Ein-/Ausgabeschnittstelle;
36: Bus;
41: Interpolationsverarbeitungseinheit;
42: Antriebssteuereinheit;
100: Werkzeugwegkorrekturvorrichtung;
200: NC-Vorrichtung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4467625 [0004]

Claims

Werkzeugwegkorrekturvorrichtung zum Korrigieren von Werkzeugwegdaten, die einen Bewegungsweg eines Werkzeugs in Bezug auf ein unter Verwendung des Werkzeugs zu bearbeitendes Werkstück darstellen, wobei die Werkzeugwegdaten Daten sind, die einen Befehlspunkt enthalten, der eine Position eines Werkzeugzentrums darstellt und mit einer Ausrichtung des Werkzeugs an der Position verknüpft ist, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Korrekturziel-Extraktionseinheit, um aus den Werkzeugwegdaten einen Befehlspunkt zu extrahieren, der auf der Grundlage eines Betrags der Bewegung des Werkzeugzentrums und eines Betrags der Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs zwischen benachbarten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg als Korrekturziel beurteilt wird; und eine Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit zum Korrigieren der Position des Werkzeugzentrums und der Ausrichtung des Werkzeugs an jedem Befehlspunkt innerhalb eines Bereichs, unter Bezugnahme auf Bearbeitungsformdaten, die eine Zielbearbeitungsform darstellen, in der das Werkstück bearbeitet werden soll, wobei der Bereich so definiert ist, dass der Bereich den Befehlspunkt einschließt, der von der Korrekturziel-Extraktionseinheit extrahiert wird.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Korrekturbereich-Definitionseinheit zum Definieren eines Bereichs von einer Vielzahl von Befehlspunkten einschließlich des durch die Korrekturziel-Extraktionseinheit extrahierten Befehlspunkts, wobei die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit die Positionen des Werkzeugzentrums und die Ausrichtungen des Werkzeugs an den Befehlspunkten innerhalb des durch die Korrekturbereich-Definitionseinheit definierten Bereichs korrigiert.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit für jeden der Befehlspunkte einen Kontaktpunkt zwischen einer gekrümmten Bearbeitungsfläche, die durch die Bearbeitungsformdaten dargestellt ist, und einer Kontur des Werkzeugs findet, die durch Werkzeugdaten dargestellt ist, die eine Form des Werkzeugs darstellen, und die Position des Werkzeugzentrums auf der Grundlage eines Ergebnisses der Berechnung einer Abweichung der Kontur des Werkzeugs von dem Kontaktpunkt korrigiert, wobei die Abweichung durch die Korrektur der Ausrichtung des Werkzeugs verursacht wird.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Befehlspunkte jeweils mit einem Werkzeugachsenvektor verknüpft sind, der die Ausrichtung des Werkzeugs darstellt, wobei der Werkzeugachsenvektor ein Vektor ist, der eine Richtung von dem Werkzeugzentrum zu einem Werkzeugbezugspunkt darstellt, der als Grundlage für eine Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs dient, und die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit den Werkzeugachsenvektor durch Korrektur einer Position des Werkzeugbezugspunktes korrigiert.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit die Positionen der Werkzeugbezugspunkte an den Befehlspunkten innerhalb des definierten Bereichs durch Glätten der Positionen korrigiert.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit die Positionen der Werkzeugbezugspunkte durch Durchführen einer Filterverarbeitung an Koordinaten korrigiert, die die Positionen der Werkzeugbezugspunkte an den Befehlspunkten innerhalb des definierten Bereichs darstellen.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit die Positionen der Werkzeugbezugspunkte korrigiert, indem sie eine Näherungskurve auf der Grundlage der Positionen der Werkzeugbezugspunkte an den Befehlspunkten innerhalb des definierten Bereichs erzeugt und Intervalle zwischen den Positionen der Werkzeugbezugspunkte auf der Näherungskurve einstellt.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Befehlspunkte jeweils mit einem Werkzeugachsenvektor verknüpft sind, der die Ausrichtung des Werkzeugs darstellt, wobei der Werkzeugachsenvektor ein Vektor ist, der eine Richtung von dem Werkzeugzentrum zu einem Werkzeugbezugspunkt darstellt, der als Grundlage für eine Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs dient, und wenn ein Verhältnis eines Betrags der Änderung in einem Winkel des Werkzeugachsenvektors zu dem Betrag der Bewegung des Werkzeugzentrums zwischen zwei benachbarten Befehlspunkten gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, die Korrekturziel-Extraktionseinheit bestimmt, dass die beiden Befehlspunkte Korrekturziele sind.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 8, wobei Konfigurationsdaten, die Einstelldaten bezüglich der von der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung durchzuführenden Bearbeitung sind, in die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung eingegeben werden, und die Korrekturziel-Extraktionseinheit den Schwellenwert aus den Konfigurationsdaten erfasst.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach Anspruch 2, wobei Konfigurationsdaten, die Einstelldaten bezüglich der von der Werkzeugwegkorrekturvorrichtung durchzuführenden Bearbeitung sind, in die Werkzeugwegkorrekturvorrichtung eingegeben werden, und die Korrekturbereich-Definitionseinheit aus den Konfigurationsdaten Informationen über die Anzahl der Befehlspunkte erhält, die in den Bereich aufgenommen werden sollen.
Werkzeugwegkorrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: eine korrigierte Werkzeugwegdaten-Speichereinheit, um die von der Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit korrigierten Werkzeugwegdaten zu speichern.
Werkzeugwegkorrekturverfahren zum Korrigieren von Werkzeugwegdaten, die einen Bewegungsweg eines Werkzeugs in Bezug auf ein durch Verwendung des Werkzeugs zu bearbeitendes Werkstück darstellen, wobei die Werkzeugwegdaten Daten sind, die einen Befehlspunkt aufweisen, der eine Position eines Werkzeugzentrums darstellt und mit einer Ausrichtung des Werkzeugs an der Position verknüpft ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Extrahierens, aus den Werkzeugwegdaten, eines Befehlspunktes, der auf der Grundlage eines Betrags der Bewegung des Werkzeugzentrums und eines Betrags der Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs zwischen benachbarten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg als ein Korrekturziel beurteilt wird; und einen Schritt zum Korrigieren der Position des Werkzeugzentrums und der Ausrichtung des Werkzeugs an jedem Befehlspunkt innerhalb eines Bereichs, unter Bezugnahme auf Bearbeitungsformdaten, die eine Zielbearbeitungsform darstellen, in der das Werkstück bearbeitet werden soll, wobei der Bereich so definiert ist, dass der Bereich den Befehlspunkt einschließt, der im Schritt des Extrahierens des Befehlspunkts extrahiert wurde.
Numerische Steuerungsvorrichtung zum Durchführen einer numerischen Steuerung auf der Grundlage von Werkzeugwegdaten, die einen Bewegungsweg eines Werkzeugs in Bezug auf ein unter Verwendung des Werkzeugs zu bearbeitendes Werkstück darstellen, wobei die Werkzeugwegdaten Daten sind, die einen Befehlspunkt enthalten, der eine Position eines Werkzeugzentrums darstellt und mit einer Ausrichtung des Werkzeugs an der Position verknüpft ist, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Korrekturziel-Extraktionseinheit, um aus den Werkzeugwegdaten einen Befehlspunkt zu extrahieren, der auf der Grundlage eines Betrags der Bewegung des Werkzeugzentrums und eines Betrags der Änderung in der Ausrichtung des Werkzeugs zwischen benachbarten Befehlspunkten auf dem Bewegungsweg als Korrekturziel beurteilt wird; und eine Werkzeugwegdaten-Korrektureinheit zum Korrigieren der Position des Werkzeugzentrums und der Ausrichtung des Werkzeugs an jedem Befehlspunkt innerhalb eines Bereichs unter Bezugnahme auf Bearbeitungsformdaten, die eine Zielbearbeitungsform darstellen, in der das Werkstück zu bearbeiten ist, wobei der Bereich so definiert ist, dass der Bereich den durch die Korrekturziel-Extraktionseinheit extrahierten Befehlspunkt enthält, wobei die numerische Steuerungsvorrichtung eine numerische Steuerung auf der Grundlage der korrigierten Werkzeugwegdaten durchführt.