DE112019007889T5

DE112019007889T5 - Bearbeitungsprogramm-umwandlungseinrichtung, numerische-steuereinrichtung und bearbeitungsprogramm-umwandlungsverfahren

Info

Publication number: DE112019007889T5
Application number: DE112019007889.5T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Kaneko; Kenji Iriguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2022-08-25
Also published as: CN114730171A; JP7175403B2; JPWO2021095170A1; US20220382253A1; WO2021095170A1

Abstract

Eine Bearbeitungsprogramm-Umwandlungseinrichtung (100) enthält: eine numerische Steuerungssimulationseinheit (106), die ein numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis erzeugt, indem sie auf der Grundlage eines Bearbeitungsprogramms die numerische Steuerungsverarbeitung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine simuliert, die durch das Bearbeitungsprogramm gesteuert wird; eine Änderungsbereicherkennungseinheit (107), die einen Änderungsbereich in dem Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage einer Änderungsbedingung und des numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnisses erkennt, wobei die Änderungsbedingung eine Bedingung zum Bestimmen ist, ob es einen Änderungsbereich in dem Bearbeitungsprogramm gibt; eine Änderungssektionsbestimmungseinheit (109), die eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Blöcken, die den Änderungsbereich enthalten, als einen Änderungsbereich bezeichnet; eine Schneidpunktberechnungseinheit (108), die auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, der Bearbeitungszielform und der Werkzeuginformation einen Schneidpunkt des Werkzeugs in Bezug auf die Bearbeitungszielform in dem Bewegungsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm identifiziert; und eine Bearbeitungsprogrammänderungseinheit (111), die auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, des Änderungsbereichs und des Schneidpunkts den Bewegungsbefehl in Bezug auf den Änderungsbereich so ändert, dass sich der Schneidpunkt nicht ändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung, die ein Bearbeitungsprogramm zur Steuerung einer Werkzeugmaschine zur Werkstückzerspanung, eine numerische Steuereinrichtung und ein Bearbeitungsprogramm-Umwandlungsverfahren umsetzt.
Die Bearbeitung mit einer numerischen-Steuereinrichtung, die eine Werkzeugmaschine zum Fräsen von Werkstücken steuert, erfordert ein numerisches Steuerungs-Bearbeitungsprogramm, das Bewegungsbefehle zum Bewegen des Werkzeugs oder Werkstücks auf einer vorgegebenen Bahn beschreibt. Nachfolgend werden numerische Bearbeitungsprogramme einfach als Bearbeitungsprogramme bezeichnet. Bearbeitungsprogramme werden z. B. von handelsüblichen computergestützten Konstruktions- (CAD) und Fertigungssystemen (CAM) erstellt. Bearbeitungsprogramme werden in G-Code, Makrosätzen und dergleichen beschrieben. G-Code ist ein Befehlscode, der in einem Bearbeitungsprogramm für die Positionierung, lineare Interpolation, zirkuläre Interpolation und Ebenenbestimmung durch numerische Steuerung beschrieben wird.
Für die Bearbeitung von Formen mit einer Freiformfläche oder von Formen, die mit einer dreiachsigen Steuerung nur schwer zu bearbeiten sind, werden üblicherweise fünfachsige gesteuerte Werkzeugmaschinen verwendet, die einen Mechanismus für die Translations- und Rotationsbewegung des Werkstücks oder Werkzeugs beinhalten. Ein CAD/CAM-Gerät erzeugt Werkzeugbahndaten. Die Werkzeugbahndaten beinhalten eine Bahn, die durch Annäherung erhalten wird, indem Befehlspunkte für das Werkzeugende aus einer Folge von Punkten auf einer Bahn erzeugt werden, entlang der das Werkzeug virtuell in Kontakt mit dem Werkstück oder der gekrümmten Bearbeitungsfläche bewegt wird, und dann die Befehlspositionen mit einer geraden Linie verbunden werden. Die Werkzeugbahndaten enthalten auch Drehachsenwinkelbefehle zur Bestimmung einer relativen Haltung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück an jeder Befehlsposition.
Die von der CAD/CAM-Einrichtung ausgegebenen Werkzeugbahndaten werden in einem Bearbeitungsprogramm als G-Code-Bewegungsbefehle beschrieben, die von numerischen Steuereinrichtungen interpretierbar sind. Das Bearbeitungsprogramm wird in die in der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine vorgesehene numerische Steuereinrichtung eingegeben. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine führt das Fräsen nach diesem Bearbeitungsprogramm durch. Durch das Lesen und Interpretieren des Bearbeitungsprogramms interpoliert die numerische Steuereinrichtung die Werkzeugbahn in jedem Interpolationszyklus unter Verwendung der Bewegungsbefehle, um Interpolationsdaten zu erzeugen. Die numerische Steuereinrichtung steuert mit den erzeugten Interpolationsdaten jede Achse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine führt die Bearbeitung durch, indem sie das Werkzeug unter der Kontrolle der numerischen Steuereinrichtung an die gewünschten Positionen bewegt.
Bei der Bearbeitung mit dem durch das oben beschriebene Verfahren erzeugten Bearbeitungsprogramm kann die Geschwindigkeit der Drehachse, die die Haltung des Werkzeugs bestimmt, durch einen Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm abrupt geändert werden, was eine große Beschleunigung verursacht, die die Bearbeitungsqualität verschlechtern kann. In einem solchen Fall korrigiert die numerische Steuereinrichtung die Drehachsenbefehle im Bewegungsbefehl, um das Auftreten einer großen Beschleunigung zu verhindern.
Das Patentdokument 1 beschreibt ein Verfahren zum Ändern von Drehachsenbefehlen in Bezug auf eine Kugelmittelpunktsbahn eines Kugelfräsers, um korrigierte Bahndaten zu erzeugen, so dass eine Bahn bestimmt werden kann, die die größte der maximalen Beschleunigungen einer Vielzahl von Antriebsachsen minimiert.
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2010-612 97 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Die in Patentdokument 1 beschriebene konventionelle Technik kann jedoch nur die Kugelmittenbahnen eines Kugelfräsers steuern: Die Anwendung der Technik auf jedes andere Werkzeug kann zu einem übermäßigen oder unzureichenden Fräsen des Werkstücks führen. Aus diesem Grund kann die Technik nicht auf Bearbeitungsprogramme angewandt werden, die sich von Bearbeitungsprogrammen unterscheiden, die als Kugelfräser-Mittelpunktsbahnen erstellt wurden, was problematisch ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht, und ein Ziel davon ist es, eine Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung zu erhalten, die nicht nur auf Bearbeitungsprogramme anwendbar ist, die sich auf Kugelmittelpunktsbahnen eines Kugelfräsers beziehen, sondern auch auf andere Bearbeitungsprogramme, um eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität zu verhindern.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um das obige Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, weist eine Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit, um ein Bearbeitungsprogramm zu speichern, das Bewegungsbefehle beschreibt, die Befehle zum Bewegen eines Werkzeugs gemäß einem vorbestimmten Weg ist; eine Bearbeitungszielform-Speichereinheit, um eine Bearbeitungszielform zu speichern, die eine fertige Form eines Werkstücks ist, das durch die Bewegung des Werkzeugs bearbeitet werden soll; eine Werkzeuginformations-Speichereinheit, um Werkzeuginformationen über eine Form des Werkzeugs zu speichern; eine numerische Steuerungssimulationseinheit, um ein numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis zu erzeugen, indem auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms eine numerische Steuerungsverarbeitung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine simuliert wird, die durch das Bearbeitungsprogramm gesteuert wird; eine Änderungsbereicherkennungseinheit zum Erkennen eines Änderungsbereichs in dem Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage einer Änderungsbedingung und des Ergebnisses der numerischen Steuerungsverarbeitung, wobei die Änderungsbedingung eine Bedingung zum Bestimmen ist, ob es einen Änderungsbereich in dem Bearbeitungsprogramm gibt; eine Änderungssektionsbestimmungseinheit zum Bezeichnen einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Sätzen, die den Änderungsbereich enthalten, als einen Änderungsbereich; eine Schneidpunktberechnungseinheit, um auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, der Bearbeitungszielform und der Werkzeuginformation einen Schneidpunkt des Werkzeugs in Bezug auf die Bearbeitungszielform in dem Bewegungsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm zu identifizieren, und eine Bearbeitungsprogrammänderungseinheit, um auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, des Änderungsbereichs und des Schneidpunkts den Bewegungsbefehl in Bezug auf den Änderungsbereich so zu ändern, dass sich der Schneidpunkt nicht ändert.
Effekt der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann den Effekt erzielen, eine Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung zu erhalten, die nicht nur auf Werkzeugbahndaten, die sich auf Kugelfräser-Mittelpunktsbahnen beziehen, sondern auch auf andere Werkzeugbahndaten anwendbar ist, um eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität zu verhindern.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels von Werkzeugendpositionen und Werkzeugachsenrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Bearbeitungszielform gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Schaubild, das einen Querschnitt der Form des Bearbeitungsziels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für ein Werkzeug gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Werkzeug und der Bearbeitungszielform zeigt, wobei das Werkzeug auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
9 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein erstes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisch gesteuertes Verarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist ein zweites Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerverarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein drittes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerverarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
13 ist ein viertes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerverarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 ist ein erstes Schaubild, das die Bestimmung von Änderungsbereichen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ist ein zweites Schaubild zur Veranschaulichung der Bestimmung von Änderungsbereichen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist ein drittes Schaubild zur Veranschaulichung der Bestimmung von Änderungsbereichen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ist ein erstes Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Kugelfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein zweites Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Kugelfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Kugelfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ist ein erstes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Radiusfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist ein zweites Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Radiusfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Radiusfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ist ein erstes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Schaftfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 ist ein zweites Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Schaftfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Schaftfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung von Schneidpunkten auf den gekrümmten Bearbeitungsflächen der Bearbeitungszielform, wo das Werkzeug auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm angeordnet ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27 ist ein erstes Schaubild, das die Identifizierung von geänderten Drehachsenbefehlen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
28 ist ein zweites Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung von geänderten Drehachsenbefehlen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
29 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung von geänderten Drehachsenbefehlen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
30 ist ein viertes Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung von geänderten Drehachsenbefehlen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
31 ist ein erstes Schaubild zur Veranschaulichung der Änderung eines Drehachsenbefehls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
32 ist ein zweites Schaubild zur Veranschaulichung der Änderung eines Drehachsenbefehls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
33 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung von geänderten Werkzeugendpositionen basierend auf den geänderten Werkzeugachsenrichtungen und den Schneidpunkten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
34 ist ein erstes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
35 ist ein zweites Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerverarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
36 ist ein drittes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerverarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
37 ist ein viertes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerverarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
38 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer numerischen Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
39 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden eine Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung, eine numerische Steuereinrichtung und ein Bearbeitungsprogramm-Umwandlungsverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Ausführungsform 1
1 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 beinhaltet eine Maschinenwerkzeugsinformations-Speichereinheit 101, eine Änderungsbedingungs-Speichereinheit 102, eine Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 103, eine Bearbeitungszielform-Speichereinheit 104, eine Werkzeuginformations-Speichereinheit 105, eine numerische Steuerungssimulationseinheit 106, eine Änderungsbereicherkennungseinheit 107, eine Schneidpunktberechnungseinheit 108, eine Änderungssektionsbestimmungseinheit 109, eine Kollisionsüberprüfungseinheit 110, eine Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111, und eine Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme 112.
Die Maschinenwerkzeugsinformations-Speichereinheit 101 empfängt eine externe Eingabe von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschineninformationen, d.h. Informationen über eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die ein Werkstück bearbeitet. Die externe Eingabe ist z.B. durch eine Bedienereingabe auf einer Tastatur (nicht dargestellt) o.ä. oder eine Eingabe durch Datenausgabe von einer numerischen-Steuereinrichtung 113. Es sei darauf hingewiesen, dass die externe Eingabe hier nicht abgebildet ist. Zu den Informationen der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gehören z.B. Informationen über die Konfiguration der Komponenten und Antriebsachsen der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, Informationen über das Koordinatensystem und die Werkzeugaufspannlänge, Informationen über Parameter der numerischen-Steuereinrichtung und dergleichen.
Die Änderungsbedingungs-Speichereinheit 102 speichert eine Änderungsbedingung, d.h. eine Bedingung zur Feststellung, ob es einen Änderungsbereich in einem Bearbeitungsprogramm gibt. Das Bearbeitungsprogramm enthält Befehle für die Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück. Die Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 103 speichert das Bearbeitungsprogramm. Die Bearbeitungszielform-Speichereinheit 104 speichert die fertige Form, d.h. die Bearbeitungszielform, des Werkstücks. Die Werkzeuginformations-Speichereinheit 105 speichert Informationen über die Form des Werkzeugs. Die numerische Steuerungssimulationseinheit 106 simuliert die numerische Steuerungsverarbeitung der numerisch-gesteuerten Werkzeugmaschine auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms und gibt die Ergebnisse der numerischen Steuerungsverarbeitung aus.
Die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 erkennt einen Änderungsbereich im Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage der Änderungsbedingung und der numerischen Steuerungsbearbeitungsergebnisse. Die Schneidpunktberechnungseinheit 108 identifiziert die Schneidpunkte des Werkzeugs in Bezug auf die Bearbeitungszielform in jedem Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, der Bearbeitungszielform und den Werkzeuginformationen. Die Änderungsselektionsbestimmungseinheit 109 bezeichnet als Änderungsbereich eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Sätzen, die den Änderungsbereich im Bearbeitungsprogramm enthalten. Die Kollisionsüberprüfungseinheit 110 erkennt eine Kollision zwischen dem Werkzeug, dem Werkstück und den Komponenten der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine. Die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 ändert den auf den Änderungsbereich bezogenen Bewegungsbefehl so, dass sich die Schneidpunkte auf der Basis des Bearbeitungsprogramms, des Änderungsbereichs und der Schneidpunkte nicht ändern. Die Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme 112 speichert das geänderte Bearbeitungsprogramm.
Die numerische Steuerungssimulationseinheit 106, die Änderungsbereicherkennungseinheit 107, die Schneidpunktberechnungseinheit 108, die Änderungssektionsbestimmungseinheit 109, die Kollisionsüberprüfungseinheit 110 und die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden durch eine Verarbeitungsschaltung, d.h. eine elektronische Schaltung, die den jeweiligen Prozess durchführt, realisiert.
Bei der Verarbeitungsschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es sich um dedizierte Hardware oder eine Steuerschaltung mit einem Speicher und einer Zentraleinheit (CPU) handeln, die in dem Speicher gespeicherte Programme ausführt. Der hier verwendete Speicher ist zum Beispiel ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Festwertspeicher (ROM) oder ein Flash-Speicher. 2 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerschaltung 500 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem Fall, in dem der Verarbeitungsschaltkreis eine dedizierte Hardware ist, ist der Verarbeitungsschaltkreis zum Beispiel ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Kombination davon.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Steuerschaltung 500 einen Prozessor 500a, der eine CPU ist, und einen Speicher 500b. In dem Fall, in dem die numerische Steuerungssimulationseinheit 106, die Änderungsbereicherkennungseinheit 107, die Schneidpunktberechnungseinheit 108, die Änderungssektionsbestimmungseinheit 109, die Kollisionsüberprüfungseinheit 110 und die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 von der in 2 dargestellten Steuerschaltung 500 implementiert werden, liest der Prozessor 500a Programme, die den jeweiligen Prozessen entsprechen, die im Speicher 500b zur Implementierung gespeichert sind, und führt sie aus. Der Speicher 500b wird auch als Zwischenspeicher für jeden vom Prozessor 500a ausgeführten Vorgang verwendet. Die Maschinenwerkzeuginformations-Speichereinheit 101, die Änderungsbedingungs-Speichereinheit 102, die Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 103, die Bearbeitungszielform-Speichereinheit 104, die Werkzeuginformations-Speichereinheit 105 und die Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme 112 werden durch den Speicher 500b implementiert.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 arbeitet gemäß dem in 3 dargestellten Ablaufdiagramm.
Die numerische Steuerungssimulationseinheit 106 führt eine numerische Steuerungssimulation gemäß einem Bewegungsbefehl aus, der in dem in der Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 103 gespeicherten Bearbeitungsprogramm und den in der Maschinenwerkzeugsinformations-Speichereinheit 101 gespeicherten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschineninformationen beschrieben ist, und berechnet die numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnisse (Schritt S1). Die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 erkennt einen Änderungsbereich, d.h. einen Bereich des zu ändernden Bewegungsbefehls, gemäß den berechneten numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnissen und der in der Änderungsbedingungs-Speichereinheit 102 gespeicherten Änderungsbedingung (Schritt S2).
Die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 bestimmt, ob ein Änderungsbereich erkannt wurde (Schritt S3). Als Reaktion auf das Erkennen eines Änderungsbereichs durch die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 (Schritt S3: JA) identifiziert die Schneidpunktberechnungseinheit 108 die Schneidpunkte des Werkzeugs in Bezug auf die gekrümmte Bearbeitungsfläche auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche der Bearbeitungszielform gemäß dem Bewegungsbefehl in dem in der Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 103 gespeicherten Bearbeitungsprogramm, der in der Bearbeitungszielform-Speichereinheit 104 gespeicherten Bearbeitungszielform und den in der Werkzeuginformations-Speichereinheit 105 gespeicherten Werkzeuginformationen (Schritt S4). Wenn die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 kein Änderungsbereich erkennt (Schritt S3: NEIN), endet der Vorgang. Die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 ändert den auf den Änderungsbereich bezogenen Bewegungsbefehl so, dass sich die Schneidpunkte basierend auf dem Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm, dem ermittelten Änderungsbereich und den berechneten Schneidpunkten nicht ändern (Schritt S5).
Es werden nun Bewegungsbefehle in einem Bearbeitungsprogramm beschrieben. Die Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit 103 empfängt eine externe Eingabe eines Bearbeitungsprogramms, das Bewegungsbefehle zum Bewegen eines Werkstücks oder Werkzeugs entlang einer vorgegebenen Bahn beschreibt. Die externe Eingabe ist z.B. eine Eingabe von Daten, die mit Hilfe von CAD-Daten konvertiert wurden, oder eine grafische Eingabeoperation eines Bedieners auf einer Tastatur oder dergleichen.
4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für Werkzeugendpositionen und Werkzeugachsenrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 4 steht die horizontale Richtung für die X-Achse und die vertikale Richtung für die Z-Achse. Der in 4 dargestellte Bewegungsbefehl TP1 beinhaltet eine Vielzahl von Positionsbefehlen, die verschiedene Werkzeugendpositionen P0 bis P9 angeben, durch die das Ende des Werkzeugs verläuft, und eine Vielzahl von Drehachsenbefehlen, die verschiedene Werkzeugachsenrichtungen V0 bis V9 angeben, d. h. Richtungen der Drehachse des Werkzeugs mit seinem Ende an den jeweiligen Werkzeugendpositionen P0 bis P9.
Die Bearbeitungszielform-Speichereinheit 104 empfängt eine externe Eingabe einer Bearbeitungszielform, d.h. einer Zielform eines Werkstücks mit einer gekrümmten Bearbeitungsfläche, die eine gekrümmte Fläche ist, die durch das Werkzeug bearbeitet werden soll.
5 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Bearbeitungszielform gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 5 dargestellte Bearbeitungszielform D1 beinhaltet gekrümmte Bearbeitungsflächen E0 bis E2. 6 ist ein Schaubild, das einen Querschnitt der Bearbeitungszielform D1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 6 dargestellten schwarzen Punkte sind Grenzpunkte zwischen den Bearbeitungskrümmungsflächen E0 bis E2.
Die Werkzeuginformations-Speichereinheit 105 empfängt eine externe Eingabe von Werkzeuginformationen, d.h. von Informationen, die eine Werkzeugform für die Bearbeitung des Werkstücks definieren. Bei den Werkzeuginformationen handelt es sich um Informationen, aus denen eine Werkzeugform erzeugt werden kann, z.B. Informationen wie Werkzeugtyp, Werkzeugdurchmesser, Werkzeuglänge und dergleichen. Zum Beispiel kann im Falle einer konischen Werkzeugform oder ähnlichem die Neigung der Werkzeugaußendurchmesser-Erzeugenden in Bezug auf die Werkzeugmittelachse als Werkzeuginformation angegeben werden, oder es können Informationen über ein asymmetrisches Werkzeug wie ein Drehwerkzeug verwendet werden.
7 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für ein Werkzeug gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in 7 dargestellte Werkzeug T1 basiert auf Werkzeuginformationen, die einen Radiusfräser darstellen. Die gestrichelte Linie, die durch die Mitte des in 7 dargestellten Werkzeugs T1 verläuft, ist die Mittellinie des Werkzeugs T1.
8 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Werkzeug und der Bearbeitungszielform zeigt, wobei das Werkzeug auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. In 8 zeigen mehrere schwarze Kreise jeweils eine durch den Bewegungsbefehl festgelegte Endposition des Werkzeugs an. Die dicke Linie, die die schwarzen Kreise verbindet, zeigt den Weg des Werkzeugendes an, den das Ende des Werkzeugs während der Bearbeitung durchläuft. Die Pfeile, die sich von den schwarzen Kreisen aus erstrecken, zeigen jeweils die Richtung der Werkzeugachse an, die durch einen Drehachsenbefehl vorgegeben ist. Das Werkzeug T1 wird auf der Bearbeitungszielform D1 basierend auf jeder Werkzeugendposition und jeder Werkzeugachsenrichtung angeordnet.
9 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 9 dargestellte numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine M1 weist drei lineare Achsen X, Y und Z auf. Die numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine M1 weist auch eine Drehachse parallel zur Y-Achse zum Drehen des Werkzeugs und eine Drehachse parallel zur Z-Achse zum Drehen des Tisches auf. In 9 zeigt der Pfeil B die Drehung des Werkzeugs und der Pfeil C die Drehung des Tisches an. In der folgenden Beschreibung kann die Drehachse zum Drehen des Werkzeugs als Achse B und die Drehachse zum Drehen des Tisches als Achse C bezeichnet werden, um zwischen der Drehachse zum Drehen des Werkzeugs und der Drehachse zum Drehen des Tisches zu unterscheiden.
10 ist ein erstes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 11 ist ein zweites Schaubild, das ein beispielhaftes Verarbeitungsergebnis der numerischen Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 12 ist ein drittes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 13 ist ein viertes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Insbesondere veranschaulichen die 10 bis 13 Beispiele der numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnisse, die in Schritt S1 von der numerischen Steuersimulationseinheit 106 auf der Grundlage des Bewegungsbefehls TP1 und der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschineninformation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 berechnet werden.
10 zeigt die Position der linearen Achsen X und Z der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten als berechnetes Ergebnis der numerischen Steuerungsverarbeitung. In 10 stellt die vertikale Achse die Position (mm) und die horizontale Achse die Zeit (sec) dar. 11 zeigt die Position der Drehachse B der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten. In 11 steht die vertikale Achse für die Position (Grad) und die horizontale Achse für die Zeit (Sek.). 12 zeigt die Beschleunigung der linearen Achsen X und Z der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten. In 12 steht die vertikale Achse für die Beschleunigung (mm/s²) und die horizontale Achse für die Zeit (sec). 12 zeigt auch einen oberen Grenzwert A1 für die Beschleunigung der linearen Achsen und einen unteren Grenzwert A2 für die Beschleunigung der linearen Achsen. 13 zeigt die Beschleunigung der Drehachse B der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten. In 13 steht die vertikale Achse für die Beschleunigung und die horizontale Achse für die Zeit. 13 zeigt auch eine obere Grenze A3 für die Beschleunigung der Drehachse und eine untere Grenze A4 für die Beschleunigung der Drehachse.
Gemäß den berechneten Ergebnissen der numerischen Steuerungsverarbeitung und der in der Änderungsbedingungs-Speichereinheit 102 gespeicherten Änderungsbedingung erkennt die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 einen Änderungsbereich, d.h. einen Bereich des zu ändernden Bewegungsbefehls, dessen Einzelheiten wie folgt sind. Die Änderungsbedingungs-Speichereinheit 102 empfängt eine externe Eingabe einer Änderungsbedingung zur Erkennung eines Änderungsbereichs auf der Grundlage der Ergebnisse der numerischen Steuerungsverarbeitung. Die Änderungsbedingung zur Erkennung kann beispielsweise der zulässige Bereich der Positions-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- oder Beschleunigungsänderung jeder Antriebsachse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine sein, oder ein Wert, der den Bereich der Positions-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- oder Beschleunigungsänderung jeder Antriebsachse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine überschreitet. Alternativ kann die Änderungsbedingung für die Erkennung der zulässige Bereich sein, der mit einer Berechnungsformel berechnet wird. Alternativ kann die Änderungsbedingung für die Erfassung aus einer Liste von Änderungsbedingungen ausgewählt werden, die im Voraus erstellt wurde.
Ein beispielhafter Fall, in dem der zulässige Bereich der Beschleunigung jeder Antriebsachse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine als Änderungsbedingung angegeben ist, wird unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben. 12 zeigt eine Prüfung, ob die Beschleunigung der linearen Achsen X und Z der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 die Obergrenze A1 des zulässigen Bereichs und die Untergrenze A2 des zulässigen Bereichs überschreitet. In ähnlicher Weise zeigt 13 eine Prüfung, ob die Beschleunigung der Drehachse B der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 die Obergrenze des zulässigen Bereichs und die Untergrenze des zulässigen Bereichs überschreitet.
Dabei wird, wie in 13 dargestellt, festgestellt, dass die Beschleunigung der B-Achse den zulässigen Bereich teilweise überschreitet. Die Änderungsbereicherkennungseinheit 107 erkennt die Bereiche, in denen die Beschleunigung der B-Achse den zulässigen Bereich überschreitet, als die im Bewegungsbefehl zu ändernden Bereiche.
14 ist ein erstes Schaubild, das die Bestimmung von Änderungsbereichen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 15 ist ein zweites Schaubild zur Veranschaulichung der Bestimmung von Änderungsbereichen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 16 ist ein drittes Schaubild zur Veranschaulichung der Bestimmung von Änderungsbereichen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt, dass die beiden Bereiche, in denen die Beschleunigung der B-Achse den zulässigen Bereich überschreitet, als ein Änderungsbereich L0 und ein Änderungsbereich L1 erkannt werden. Wie in Schritt S2 von 3 angedeutet, bestimmt die Änderungssektionsbestimmungseinheit 109 einen Änderungsbereich, in dem der Bewegungsbefehl entsprechend den erkannten Änderungsbereichen zu ändern ist. Beispielsweise bestimmt die Änderungssektionsbestimmungseinheit 109 einen Änderungsbereich, indem sie einen vorbestimmten Zeitbereich mit den erkannten Änderungsbereichen angibt, einen vorbestimmten Bereich der Anzahl der Befehlspunkte mit den erkannten Änderungsbereichen angibt oder den Bereich der Befehlspunkte mit den erkannten Änderungsbereichen angibt und die Bearbeitung der gleichen gekrümmten Bearbeitungsfläche angibt. Wenn mehrere Änderungsbereiche bestimmt werden und zwei oder mehr der Änderungsbereiche einander überlappen, können die Änderungsbereiche zu einem einzigen Änderungsbereich zusammengefasst werden.
15 zeigt, dass die Änderungsbereiche R0 und R1 aus den erkannten Änderungsbereichen L0 und L1 ermittelt werden. 16 zeigt, dass der Änderungsbereich R0 und der Änderungsbereich R1, die sich überlappen, zu einem Änderungsbereich R2 kombiniert werden.
Der Vorgang in Schritt S4 von 3, bei dem die Schneidpunktberechnungseinheit 108 Schneidpunkte identifiziert, wird nun im Detail beschrieben. Die Werkzeugendposition ist eine relative Position des Werkzeugs, das das Werkstück bearbeitet, in Bezug auf das Werkstück. Die Werkzeugachsenrichtung ist eine relative Richtung des das Werkstück bearbeitenden Werkzeugs in Bezug auf die Oberfläche des Werkstücks. Daher ist das Werkzeug, das auf der Grundlage der Werkzeugendposition und der Werkzeugachsenrichtung positioniert ist, idealerweise in Kontakt mit der gekrümmten Bearbeitungsoberfläche der Bearbeitungszielform. In diesem Fall wird der Punkt auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche der Zielform, an dem das Werkzeug und die gekrümmte Bearbeitungsfläche miteinander in Kontakt stehen, als Schneidpunkt identifiziert. Die gegebene Endposition des Werkzeugs und die Richtung der Werkzeugachse können jedoch einen Fehler aufweisen, der dazu führen kann, dass kein Kontakt zwischen dem Werkzeug und der gekrümmten Oberfläche der zu bearbeitenden Zielform besteht. In einem solchen Fall kann der Schneidpunkt mit dem folgenden Verfahren identifiziert werden.
17 ist ein erstes Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung eines Schneidpunktes für einen Kugelfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 17 zeigt, dass ein Werkzeug 10, das sich mit seinem Ende an einer Werkzeugendposition 12 befindet und dessen Rotationsachse in einer Werkzeugachsenrichtung 11 liegt, von einer gekrümmten Bearbeitungsfläche 14 getrennt ist. In diesem Fall identifiziert die Schneidpunktberechnungseinheit 108 als Schneidpunkt 13 einen Punkt auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche, an dem der Abstand zwischen dem Werkzeug 10 und der gekrümmten Bearbeitungsfläche 14 am geringsten ist.
18 ist ein zweites Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung eines Schneidpunktes für einen Kugelfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 18 zeigt, dass das Werkzeug 10, das sich mit seinem Ende an der Werkzeugendposition 12 befindet und dessen Drehachse in Richtung der Werkzeugachse 11 verläuft, in Kontakt mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche 14 ist. In diesem Fall ist der Schneidpunkt 13 der Kontaktpunkt zwischen dem Werkzeug 10 und der gekrümmten Bearbeitungsfläche 14.
19 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunktes für einen Kugelfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 19 zeigt, dass das Werkzeug 10, das sich mit seinem Ende an der Werkzeugendposition 12 befindet und dessen Drehachse in Richtung der Werkzeugachse 11 verläuft, in die zu bearbeitende gekrümmte Fläche 14 eingreift. In diesem Fall wird das Werkzeug 10 nach innen versetzt, bis das Werkzeug 10 als Versatzwerkzeug 15 mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche 14 in Kontakt kommt, und ein Punkt, an dem das Versatzwerkzeug 15 mit der gekrümmten Bearbeitungsfläche 14 in Kontakt ist, wird als Schneidpunkt 13 bezeichnet.
20 ist ein erstes Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Radiusfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 20 zeigt, dass ein Werkzeug 20, das sich mit seinem Ende an einer Werkzeugendposition 22 befindet und dessen Drehachse in einer Werkzeugachsenrichtung 21 liegt, von einer gekrümmten Bearbeitungsfläche 24 getrennt ist. In diesem Fall identifiziert die Schneidpunktberechnungseinheit 108 als Schneidpunkt 23 einen Punkt auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche, bei dem der Abstand zwischen dem Werkzeug 20 und der gekrümmten Bearbeitungsfläche 24 am geringsten ist.
21 ist ein zweites Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunktes für einen Radiusfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 22 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Radiusfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 21 und 22 sind ähnlich wie 18 und 19, außer dass die Schneidpunktberechnungseinheit 108 den Schneidpunkt 23 für den Radiusfräser identifiziert.
23 ist ein erstes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Schaftfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 23 zeigt, dass ein Werkzeug 30, das mit seinem Ende an einer Werkzeugendposition 32 und seiner Drehachse in einer Werkzeugachsenrichtung 31 angeordnet ist, von einer gekrümmten Bearbeitungsfläche 34 getrennt ist. In diesem Fall identifiziert die Schneidpunktberechnungseinheit 108 als Schneidpunkt 33 einen Punkt auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche, an dem der Abstand zwischen dem Werkzeug 30 und der gekrümmten Bearbeitungsfläche 34 am geringsten ist.
24 ist ein zweites Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunktes für einen Schaftfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 25 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung eines Schneidpunkts für einen Schaftfräser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 24 und 25 sind ähnlich wie 18 und 19, außer dass die Schneidpunktberechnungseinheit 108 den Schneidpunkt 33 für den Schaftfräser identifiziert.
26 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung von Schneidpunkten auf den gekrümmten Bearbeitungsflächen der Bearbeitungszielform, wo das Werkzeug auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm angeordnet ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 26 zeigt die Identifizierung von Schneidpunkten auf den gekrümmten Bearbeitungsflächen der Bearbeitungszielform D1 für den Fall, dass das Werkzeug T1 auf der Grundlage der Werkzeugendpositionen P0 bis P9 und der durch den Bewegungsbefehl TP1 festgelegten Werkzeugachsenrichtungen V0 bis V9 angeordnet ist. Für die Werkzeugendpositionen P0 bis P9 werden jeweils die Schneidpunkte C0 bis C9 als Punkte identifiziert, an denen das Werkzeug T1 in Kontakt mit den gekrümmten Bearbeitungsflächen steht.
Nachfolgend wird das Verfahren in Schritt S5 von 3, in dem die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 den Bewegungsbefehl auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm, des ermittelten Änderungsbereichs und der berechneten Schneidpunkte ändert, im Detail beschrieben.
Zunächst ändert die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 die Drehachsenbefehle im Änderungsbereich. Die Änderung erfolgt beispielsweise mit einem Verfahren zum Ersetzen von Positionsbefehlen, so dass die Bewegungsbahn des Werkzeugs im Änderungsbereich eine glatte Kurve aufweist, und zum Umordnen von Drehachsenbefehlen auf der Kurve, oder mit einem Verfahren zum Glätten von Drehachsenbefehlen unter Verwendung eines gleitenden Durchschnitts. Im Falle der Verwendung des Verfahrens zum Umordnen von Drehachsenbefehlen auf der Kurve kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 die Positionsbefehle durch Positionsbefehle ersetzen, die eine Ableitung haben, die den zulässigen Bereich der Geschwindigkeit, Beschleunigung und Beschleunigungsänderung der Drehachse nicht überschreitet, der als die oben erwähnte Änderungsbedingung gegeben ist, so dass die geänderten Drehachsenbefehle die Änderungsbedingung erfüllen.
Alternativ kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 Rotationsachsenbefehle so ändern, dass die Differenz zwischen dem Winkel, der zwischen der Werkzeugachsenrichtung, die durch jeden ursprünglichen Rotationsachsenbefehl spezifiziert ist, und dem Normalenvektor der gekrümmten Bearbeitungsfläche am entsprechenden Schneidpunkt gebildet wird, und dem Winkel, der zwischen der Werkzeugachsenrichtung, die durch den geänderten Rotationsachsenbefehl spezifiziert ist, und dem Normalenvektor der gekrümmten Bearbeitungsfläche am Schneidpunkt gebildet wird, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Alternativ kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 aus den Bewegungsbefehlen aller Änderungsbereiche erste Informationen extrahieren, d.h. Bewegungsbefehle, die Schneidpunkte auf derselben gekrümmten Bearbeitungsfläche haben, und Rotationsachsenbefehle so ändern, dass die Rotationsachsenbefehle der Bewegungsbefehle, die in Verfahrrichtung und in der Nachbarrichtung des Werkzeugs nahe beieinander liegen, gleichmäßig glatt werden. Ein mögliches Änderungsverfahren hierfür besteht darin, aus den Bewegungsbefehlen, die Schneidpunkte auf derselben gekrümmten Bearbeitungsfläche haben, den Bewegungsbefehl am weitesten entfernten Ende und den Bewegungsbefehl am gegenüberliegenden Ende zu extrahieren und zwischen den von den identifizierten Bewegungsbefehlen angegebenen Werkzeugachsenrichtungen allmählich variierende Werkzeugachsenrichtungen einzustellen. Ein anderes mögliches Änderungsverfahren besteht darin, aus den Bewegungsbefehlen, die Schneidpunkte auf derselben gekrümmten Bearbeitungsfläche haben, den Normalenvektor der gekrümmten Bearbeitungsfläche an jedem Schneidpunkt zu berechnen und den Bewegungsbefehlen Werkzeugachsenrichtungen zuzuweisen, die sich entsprechend dem Betrag der Änderung zwischen nahe beieinander liegenden Normalenvektoren in der Verfahrrichtung und der benachbarten Richtung des Werkzeugs ändern.
27 ist ein erstes Schaubild zur Veranschaulichung der Identifizierung von geänderten Rotationsachsenbefehlen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 27 stellt die vertikale Achse die Position und die horizontale Achse die Zeit dar. 27 zeigt, wie die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 die im ermittelten Änderungsbereich R2 enthaltenen Drehachsenbefehle B1 bis B8 aus den Drehachsenbefehlen B0 bis B9 des Bewegungsbefehls TP1 im Bearbeitungsprogramm extrahiert. Die Rotationsachsenbefehle B0 bis B9 sind die Rotationsachsenbefehle, die verwendet werden, um die Werkzeugachsenrichtungen V0 bis V9 des Bewegungsbefehls TP1 zu definieren.
28 ist ein zweites Schaubild, das die Identifizierung geänderter Rotationsachsenbefehle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 28 stellt die vertikale Achse die Position und die horizontale Achse die Zeit dar. 28 zeigt, wie die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 eine glatte Kurve U0 erzeugt, die die extrahierten Drehachsenbefehle B1 bis B8 ersetzt. In diesem Fall hat die Kurve U0 Endpunkte bei B1 und B8.
29 ist ein drittes Schaubild, das die Identifizierung geänderter Rotationsachsenbefehle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 29 stellen die vertikale Achse die Position und die horizontale Achse die Zeit dar. 29 zeigt, wie die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 auf der erzeugten Kurve U0 neue Drehachsenbefehle B2' bis B7' identifiziert, die die ursprünglichen Drehachsenbefehle B2 bis B7 ersetzen. In diesem Fall identifiziert die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 Punkte auf der Kurve U0, die den Zeiten der ursprünglichen Drehachsenbefehle B2 bis B7 entsprechen, als neue Drehachsenbefehle B2' bis B7'.
30 ist ein viertes Schaubild, das die Identifizierung geänderter Rotationsachsenbefehle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 30 stellen die vertikale Achse die Position und die horizontale Achse die Zeit dar. 30 zeigt die für die B-Achse geänderten endgültigen Drehachsenbefehle B0, B1, B2' bis B7', B8 und B9. Anschließend werden die Werkzeugendpositionen auf der Grundlage der geänderten Drehachsenbefehle geändert. In diesem Fall ändert die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 die Werkzeugendposition so, dass sich die Positionen der zuvor berechneten Schneidpunkte nicht verändern. Die neuen Werkzeugachsenrichtungen, die durch die geänderten Drehachsenbefehle und die Schneidpunkte bestimmt werden, definieren die Werkzeugendpositionen eindeutig.
31 ist ein erstes Schaubild, das die Änderung eines Drehachsenbefehls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 31 zeigt den Schneidpunkt des Werkzeugs, der auf der Grundlage der ursprünglichen Position des Werkzeugendpunkts und der durch den Drehachsenbefehl definierten Werkzeugachsenrichtung angeordnet ist.
32 ist ein zweites Schaubild, das die Änderung eines Drehachsenbefehls gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 32 zeigt, wie die geänderte Werkzeugendposition so identifiziert wird, dass sich der Schneidpunkt nicht ändert, wenn das Werkzeug in der durch den geänderten Drehachsenbefehl definierten geänderten Werkzeugachsenrichtung ausgerichtet ist. Um den Schneidpunkt nicht zu verändern, wird hier das Werkzeug, das sich an der ursprünglichen Position des Werkzeugendpunkts in der ursprünglichen Werkzeugachsenrichtung befindet, um den Schneidpunkt gedreht, so dass die Rotationsachse mit einer geänderten Werkzeugachsenrichtung 26 ausgerichtet ist, und die resultierende Position wird als geänderte Werkzeugendposition 27 bezeichnet.
33 ist ein Schaubild, das die Identifizierung von geänderten Werkzeugendpositionen basierend auf den geänderten Werkzeugachsenrichtungen und den Schneidpunkten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 33 zeigt, wie die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 die geänderten Werkzeugendpositionen auf der Grundlage der Schneidpunkte und der geänderten Drehachsenbefehle identifiziert. Zunächst werden die durch die geänderten Drehachsenbefehle B2' bis B7' definierten geänderten Werkzeugachsenrichtungen W2 bis W7 ermittelt. Da sich in diesem Fall die Drehachsenbefehle B0, B1, B8 und B9 nicht ändern, ändern sich auch die Werkzeugachsenrichtungen V0, V1, V8 und V9 nicht. Anschließend dreht die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 das an den Positionen der Werkzeugendposition P2 bis P7 angeordnete Werkzeug jeweils um die Schneidpunkte C2 bis C7, so dass die Drehachse des Werkzeugs mit den geänderten Werkzeugachsenrichtungen W2 bis W7 fluchtet.
Die Nachrotations-Werkzeugendpositionen können als geänderte Werkzeugendpositionen P2 bis P7 identifiziert werden. Bei der Identifizierung der Nachrotations-Werkzeugendposition ermittelt die Kollisionsüberprüfungseinheit 110 anhand der in der Maschinenwerkzeugsinformations-Speichereinheit 101 gespeicherten numerisch gesteuerten Werkzeugmaschineninformationen, der Werkzeugendposition und der Werkzeugachsenrichtungen, ob eine Kollision zwischen dem Werkzeug, dem Werkstück und den Komponenten der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine vorliegt. Folglich kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 beispielsweise die Verwendung der geänderten Werkzeugendpositionen und Werkzeugachsenrichtungen vermeiden, wenn auf der Grundlage der geänderten Werkzeugendpositionen und Werkzeugachsenrichtungen das Auftreten einer Kollision vorhergesagt wird. Alternativ kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111, wenn auf der Grundlage der geänderten Werkzeugendpositionen und Werkzeugachsenrichtungen das Auftreten einer Kollision vorhergesagt wird, im Voraus einen veränderbaren Bereich identifizieren, der ein Bereich von Rotationsachsenbefehlen ist, in dem keine Kollision auftritt, wenn Rotationsachsenbefehle geändert werden, und Rotationsachsenbefehle innerhalb des veränderbaren Bereichs ändern. Wenn es nicht möglich ist, Drehachsenbefehle zu ändern, ohne dass eine Kollision auftritt, kann die Kollisionsüberprüfungseinheit 110 den Bediener über diese Tatsache informieren.
Schließlich ändert die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 den Bewegungsbefehl auf der Grundlage der geänderten Werkzeugendpositionen und Drehachsenbefehle und speichert das geänderte Bearbeitungsprogramm in der Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme 112. In diesem Fall kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 eine numerische Steuerungssimulation auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im geänderten Bearbeitungsprogramm durchführen und die Ergebnisse der numerischen Steuerungsverarbeitung überprüfen. Darüber hinaus kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 den Bediener über die Ergebnisse der numerischen Steuerungsverarbeitung informieren.
34 ist ein erstes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 34 zeigt ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis, das auf der Grundlage des geänderten Bewegungsbefehls TP1 und der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschineninformation der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 berechnet wurde. 34 zeigt die Position der linearen Achsen X und Z der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten als berechnetes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis.
35 ist ein zweites Schaubild, das ein beispielhaftes numerisch gesteuertes Verarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 35 zeigt die Position der Drehachse B der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten. 36 ist ein drittes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisch gesteuertes Bearbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 36 zeigt die Beschleunigung der linearen Achsen X und Z der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten. 37 ist ein viertes Schaubild, das ein beispielhaftes numerisches Steuerungsverarbeitungsergebnis aus dem geänderten Bearbeitungsprogramm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 37 zeigt die Beschleunigung der Drehachse B der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine M1 zu allen Zeitpunkten.
Aus 36 und 37 ist ersichtlich, dass die Beschleunigung jeder der Linear- und Rotationsachsen innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. In der oben beschriebenen Weise kann die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 die geänderten Werkzeugendpositionen und Drehachsenbefehle identifizieren, den Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm basierend auf den geänderten Werkzeugendpunktpositionen und Drehachsenbefehlen ändern und das geänderte Bearbeitungsprogramm erstellen. Das in der Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme 112 gespeicherte geänderte Bearbeitungsprogramm wird zur Bearbeitung in die numerische Steuereinrichtung 113 eingegeben. Dies ist der Betrieb der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie oben beschrieben, ändert die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Bewegungsbefehl so, dass sich die Schneidpunkte nicht ändern, und erzielt so den Effekt, dass sie in der Lage ist, Rotationsachsenbefehle zu ändern und dabei übermäßiges Fräsen und unzureichendes Fräsen selbst in Bearbeitungsprogrammen zu verhindern, die Bahnen spezifizieren, die sich von den Kugelmittelpunktsbahnen eines Kugelfräsers unterscheiden. Darüber hinaus erreicht die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 den Effekt der Verbesserung der Arbeitseffizienz, indem sie einen Änderungsbereich im Voraus bestimmt, um die für die Änderung erforderliche Zeit zu verkürzen.
Darüber hinaus erzielt die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Effekt der Verbesserung der Bearbeitungsqualität, indem ein Bereich, bei dem die Beschleunigung oder Beschleunigungsänderung einen zulässigen Bereich überschreitet, erkannt und geändert wird, um eine abrupte Bewegung der Antriebsachsen zu verhindern. Darüber hinaus erreicht die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 den Effekt der Verbesserung der Bearbeitungsqualität, indem sie durch Änderung Drehachsenbefehle einstellt, bei denen der zulässige Bereich der Beschleunigung oder der zulässige Bereich der Beschleunigungsänderung nicht überschritten wird, um eine abrupte Bewegung der Drehachse zu verhindern. Darüber hinaus erzielt die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 den Effekt der Verbesserung der Arbeitseffizienz, indem sie das Auftreten von Kollisionen durch die Änderung eines Bewegungsbefehls verhindert, um eine Reduzierung der Arbeitsstunden für die Überprüfung des geänderten Bearbeitungsprogramms zu ermöglichen.
Darüber hinaus erzielt die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 den Effekt der Verbesserung der Bearbeitungsqualität, indem sie die Rotationsachsenbefehle auf derselben Bearbeitungsfläche gleichmäßig und sanft variiert, um eine glatte Bearbeitungsfläche zu erhalten. Darüber hinaus erzielt die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 den Effekt der Verbesserung der Arbeitseffizienz, da sich der Werkzeugachsenvektor in Bezug auf die Bearbeitungsfläche durch die Änderung nicht stark ändert, so dass sich die Eigenschaft der Bearbeitungsfläche durch die Bearbeitung nicht stark ändert, was eine Reduzierung der Arbeitsstunden für die Kontrolle ermöglicht.
Ausführungsform 2
Nachfolgend wird eine numerische Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. 38 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration einer numerischen Steuereinrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass Komponenten, die dieselben Funktionen wie in der ersten Ausführungsform haben, mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in der ersten Ausführungsform, und dass redundante Erläuterungen weggelassen werden. Die numerische Steuereinrichtung 200 enthält zusätzlich zu den in der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 vorgesehenen Funktionseinheiten eine Beschleunigungsinterpolationseinheit / Verzögerungsinterpolationseinheit 201.
Basierend auf dem in der Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme 112 gespeicherten geänderten Bearbeitungsprogramm erzeugt die Beschleunigungsinterpolationseinheit / Verzögerungsinterpolationseinheit 201 Interpolationspunkte, indem sie den Interpolationszyklus jeder Antriebsachse, d.h. den Betrag der Bewegung pro Zeiteinheit, gemäß dem Bewegungsbefehl identifiziert und eine Interpolation durchführt, und gibt die Interpolationspunkte an eine Motorantriebseinheit 202 aus. Die Motorantriebseinheit 202 steuert den Motor so an, dass jede Achse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine auf der Grundlage der Interpolationspunkte die gewünschten Positionen ansteuert. Die anderen Operationen sind ähnlich denen der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, und daher werden Erläuterungen dazu weggelassen. Die obige Darstellung ist ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuereinrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die numerische Steuereinrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Komponenten der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100; daher kann die numerische Steuereinrichtung 200 eine numerische Steuerung auf der Grundlage des geänderten Bewegungsbefehls durchführen. Somit ist keine temporäre externe Ausgabe des geänderten Bearbeitungsprogramms erforderlich, was die Arbeitseffizienz verbessern kann.
Ausführungsform 3
Nachfolgend wird eine Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. 39 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 300 beinhaltet zusätzlich zu den Komponenten der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 100 eine Zustandsüberwachungseinheit 301 und eine Lerneinheit 302.
Die Zustandsüberwachungseinheit 301 beobachtet als Zustandsgrößen Beobachtungsergebnisse wie die Bewegungsbefehle im Bearbeitungsprogramm und die von der Schneidpunktberechnungseinheit 108 berechneten Schneidpunkte.
Die Lerneinheit 302 erlernt ein Verfahren zur Änderung von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 auf der Grundlage eines Datensatzes, der auf der Basis der von der Zustandsüberwachungseinheit 301 beobachteten Zustandsgrößen erstellt wurde.
Die Lerneinheit 302 kann einen beliebigen Lernalgorithmus verwenden. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Beispiel beschrieben, in dem Verstärkungslernen angewendet wird. Beim Verstärkungslernen beobachtet ein Agent (Subjekt einer Handlung) in einer Umgebung den aktuellen Zustand und bestimmt die zu ergreifende Handlung/Maßnahme. Der Agent erhält eine Belohnung von der Umgebung, indem er eine Aktion auswählt und lernt, wie er diese Belohnung durch eine Reihe von Aktionen maximieren kann. Q-learning oder TD-learning ist als ein repräsentatives Verfahren des Reinforcement Learning bekannt. Im Falle des Q-Learnings wird ein allgemeiner Aktualisierungsausdruck für die Aktionswertfunktion Q (s, a) beispielsweise durch Formel (1) dargestellt. Die Aktionswertfunktion Q (s, a) wird auch als Aktionswerttabelle bezeichnet.
Formel 1 $Q (s_{t}, a_{t}) \leftarrow Q (s_{t}, a_{t}) + α (r_{t + 1} + γ max Q (s_{t + 1}, a) - Q (s_{t}, a_{t}))$
In Formel (1) steht s_t für die Umgebung zum Zeitpunkt t und at für die Aktion zum Zeitpunkt t. Die Aktion at verändert die Umgebung zu st +1. Darüber hinaus steht r_t+1 für die Belohnung, die durch die Veränderung der Umgebung erzielt werden kann. Außerdem steht γ für eine Diskontierungsrate. Darüber hinaus steht α für einen Lernkoeffizienten. Man beachte, dass γ im Bereich von 0<γ≤1 und α im Bereich von 0<α≤1 liegen. Die Aktion at ist ein Verfahren zur Änderung von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111.
Der durch Formel (1) dargestellte Aktualisierungsausdruck erhöht die Aktionswertfunktion Q, wenn der Aktionswert der besten Aktion a zum Zeitpunkt t+1 größer ist als die Aktionswertfunktion Q der zum Zeitpunkt t ausgeführten Aktion a, und verringert andernfalls die Aktionswertfunktion Q. Mit anderen Worten, die Aktionswertfunktion Q (s, a) wird so aktualisiert, dass die Aktionswertfunktion Q der Aktion a zum Zeitpunkt t näher an den besten Aktionswert zum Zeitpunkt t+1 gebracht wird. Infolgedessen pflanzt sich der beste Aktionswert in einer bestimmten Umgebung sequentiell auf die Aktionswerte in den vorherigen Umgebungen fort.
Die Lerneinheit 302 beinhaltet eine Belohnungsberechnungseinheit 303 und eine Funktionsaktualisierungseinheit 304. Die Belohnungsberechnungseinheit 303 berechnet die Belohnung r auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Ergebnissen der numerischen Kontrollverarbeitung und den Änderungsbedingungen. Zum Beispiel erhöht die Belohnungsberechnungseinheit 303 die Belohnung r, wenn ein numerisches Kontrollverarbeitungsergebnis innerhalb des zulässigen Bereichs der Änderungsbedingung liegt. Zum Beispiel gibt die Belohnungsberechnungseinheit 303 eine Belohnung von „1“. Überschreitet hingegen ein numerisches Kontrollverarbeitungsergebnis den zulässigen Bereich der Änderungsbedingung, reduziert die Belohnungsberechnungseinheit 303 die Belohnung r. Die Belohnungsberechnungseinheit 303 gibt beispielsweise eine Belohnung von „-1“. Die Beziehung zwischen numerischen Kontrollverarbeitungsergebnissen und Änderungsbedingungen wird nach einem bekannten Verfahren extrahiert.
Die Funktionsaktualisierungseinheit 304 aktualisiert eine Funktion zur Bestimmung eines Verfahrens zur Änderung von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 entsprechend der von der Belohnungsberechnungseinheit 303 berechneten Belohnung. Im Falle des Q-Learnings wird beispielsweise die durch Formel (1) dargestellte Aktionswertfunktion Q (st, at) als Funktion zur Bestimmung eines Verfahrens zur Änderung von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 verwendet. Ein Verfahren zum Ändern von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 kann aus einer Vielzahl von im Voraus vorbereiteten Verfahren ausgewählt werden.
Die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 ändert einen Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage des Bewegungsbefehls im Bearbeitungsprogramm, des ermittelten Änderungsbereichs, der berechneten Schneidpunkte und des ermittelten Verfahrens zur Änderung von Bewegungsbefehlen. Die anderen Vorgänge sind denen der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich, so dass auf deren Erläuterung verzichtet wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl die vorliegende Ausführungsform den Fall beschrieben hat, in dem Verstärkungslernen auf den von der Lerneinheit 302 verwendeten Lernalgorithmus angewendet wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Als Lernalgorithmus kann anstelle des verstärkenden Lernens auch überwachtes Lernen, unüberwachtes Lernen, halbüberwachtes Lernen oder ähnliches angewendet werden. Der oben beschriebene Lernalgorithmus kann auch Deep Learning sein, das die Merkmalsextraktion direkt erlernt. Alternativ können auch andere bekannte Verfahren wie neuronale Netze, genetische Programmierung, funktionale Logikprogrammierung und Support-Vektor-Maschinen verwendet werden, um maschinelles Lernen durchzuführen.
Es ist zu beachten, dass die maschinelle Lernvorrichtung, die verwendet wird, um ein Verfahren zur Änderung von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 zu erlernen, eine Vorrichtung sein kann, die von der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 300 getrennt ist und mit der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung über ein Netzwerk verbunden ist. Alternativ kann die maschinelle Lernvorrichtung in die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 300 integriert sein. Weiterhin alternativ kann die maschinelle Lernvorrichtung auf einem Cloud-Server existieren.
Zusätzlich kann die Lerneinheit 302 ein Verfahren zum Ändern von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 basierend auf Datensätzen lernen, die für eine Vielzahl von Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtungen erstellt wurden. Es ist zu beachten, dass die Lerneinheit 302 ein Verfahren zum Ändern von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 erlernen kann, indem sie Datensätze von einer Vielzahl von Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtungen, die an demselben Standort verwendet werden, erfasst, oder indem sie Datensätze verwendet, die von einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen, die unabhängig voneinander an verschiedenen Standorten betrieben werden, erfasst werden.
Ferner ist es möglich, eine neue Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung zu einer Liste von Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtungen hinzuzufügen, von denen Datensätze gesammelt werden, oder einige Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtungen aus der Liste zu entfernen. Ferner kann die maschinelle Lernvorrichtung, die ein Verfahren zum Ändern von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 von einer Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gelernt hat, mit einer anderen Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung verbunden werden, um ein Verfahren zum Ändern von Bewegungsbefehlen in der Bearbeitungsprogrammänderungseinheit 111 von der anderen Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung neu zu lernen.
Das obige ist der Betrieb der Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bearbeitungsprogramm ändern, während sie ein Verfahren zum Ändern von Bewegungsbefehlen im Bearbeitungsprogramm erlernt, und erzielt somit den Effekt der Verbesserung der Bearbeitungsqualität durch Ändern von Bewegungsbefehlen unter Verwendung des optimalen Verfahrens zum Ändern von Bewegungsbefehlen, um die Bewegung der Antriebsachsen zu glätten.
Die in den oben genannten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen zeigen Beispiele für den Inhalt der vorliegenden Erfindung. Die Konfigurationen können mit einer anderen bekannten Technik kombiniert werden, und einige der Konfigurationen können weggelassen oder in einem Bereich verändert werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht.
Bezugszeichenliste

100,300: Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung
101: Maschinenwerkzeugsinformations-Speichereinheit
102: Änderungsbedingungsspeichereinheit
103: Bearbeitungsprogrammspeichereinheit
104: Bearbeitungszielformspeichereinheit
105: Werkzeuginformationsspeichereinheit
106: numerische Steuerungssimulationseinheit
107: Änderungsbereicherkennungseinheit
108: Schneidpunktberechnungseinheit
109: Änderungssektionsbestimmungseinheit
110: Kollisionsüberprüfungseinheit
111: Bearbeitungsprogrammänderungseinheit
112: Speichereinheit für geänderte Bearbeitungsprogramme
113: numerische-Steuereinrichtung
200: numerische-Steuereinrichtung
201: Beschleunigungsinterpolationseinheit / Verzögerungsinterpolationseinheit
202: Motorantriebseinheit
301: Zustandsüberwachungseinheit
302: Lerneinheit
303: Belohnungsberechnungseinheit
304: Funktionsaktualisierungseinheit
500: Steuerschaltung
500a: Prozessor
500b: Speicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010061297 A [0007]

Claims

Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung, die Folgendes aufweist: eine Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit zum Speichern eines Bearbeitungsprogramms, das einen Bewegungsbefehl beschreibt, der ein Befehl zum Bewegen eines Werkzeugs gemäß einem vorbestimmten Weg ist; eine Bearbeitungszielform-Speichereinheit zum Speichern einer Bearbeitungszielform, die eine fertige Form eines Werkstücks ist, das durch die Bewegung des Werkzeugs bearbeitet werden soll; eine Werkzeuginformations-Speichereinheit zum Speichern von Werkzeuginformationen über eine Form des Werkzeugs; eine numerische Steuerungssimulationseinheit zum Erzeugen eines numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnisses durch Simulieren, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, einer numerischen Steuerungsverarbeitung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, die durch das Bearbeitungsprogramm gesteuert wird; eine Änderungsbereicherkennungseinheit zum Erkennen eines Änderungsbereichs in dem Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage einer Änderungsbedingung und des numerischen Steuerverarbeitungsergebnisses, wobei die Änderungsbedingung eine Bedingung zum Bestimmen ist, ob es einen Änderungsbereich in dem Bearbeitungsprogramm gibt; eine Änderungssektionsbestimmungseinheit, um eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Blöcken, die den Änderungsbereich enthalten, als einen Änderungsbereich zu bezeichnen; eine Schneidpunktberechnungseinheit, um auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, der Bearbeitungszielform und der Werkzeuginformationen einen Schneidpunkt des Werkzeugs in Bezug auf die Bearbeitungszielform in dem Bewegungsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm zu identifizieren, und eine Bearbeitungsprogrammänderungseinheit, um auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, des Änderungsbereichs und des Schneidpunkts den auf den Änderungsbereich bezogenen Bewegungsbefehl so zu ändern, dass sich der Schneidpunkt nicht ändert.
Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: eine Änderungsbedingungs-Speichereinheit zum Speichern der Änderungsbedingung, wobei die Änderungsbedingungs-Speichereinheit einen zulässigen Bereich der Beschleunigung und/oder einen zulässigen Bereich der Beschleunigungsänderung jeder Antriebsachse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine speichert, und die Änderungsbereicherkennungseinheit auf der Grundlage der Änderungsbedingung einen Bereich erkennt, in dem jede Antriebsachse der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine den zulässigen Beschleunigungsbereich oder den zulässigen Bereich der Beschleunigungsänderung überschreitet.
Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit Rotationsachsenbefehle im Änderungsbereich durch eine Kurve mit einer Ableitung ersetzt, die den zulässigen Bereich der Beschleunigung oder den zulässigen Bereich der Beschleunigungsänderung nicht überschreitet, und neue Rotationsachsenbefehle auf der Kurve zur Änderung erzeugt.
Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die Folgendes aufweist: eine Kollisionsüberprüfungseinheit zum Erkennen einer Kollision zwischen dem Werkzeug, dem Werkstück und jeder Komponente der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, wobei die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit in dem Änderungsbereich einen änderbaren Bereich identifiziert, der ein Bereich von Rotationsachsenbefehlen ist, in dem die Kollision nicht auftritt, und die Rotationsachsenbefehle in dem Änderungsbereich so ändert, dass die Rotationsachsenbefehle in dem Änderungsbereich durch den änderbaren Bereich verlaufen.
Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schneidpunktberechnungseinheit erste Informationen berechnet, um zu identifizieren, auf welcher gekrümmten Bearbeitungsfläche der Bearbeitungszielform eine Vielzahl der Schneidpunkte vorhanden ist, und die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit die Schneidpunkte extrahiert, die unter Verwendung der ersten Informationen als auf einer gleichen gekrümmten Bearbeitungsfläche vorhanden identifiziert wurden, und Rotationsachsenbefehle in einer Vielzahl der Bewegungsbefehle ändert, die den extrahierten Schneidpunkten entsprechen, so dass die geänderten Rotationsachsenbefehle auf der gekrümmten Bearbeitungsfläche sanft variieren.
Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schneidpunktberechnungseinheit aus einer gekrümmten Bearbeitungsfläche der Bearbeitungszielform, auf der eine Vielzahl der Schneidpunkte vorhanden ist, einen Normalvektor der gekrümmten Bearbeitungsfläche an jedem der Schneidpunkte berechnet, und die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit in Bezug auf eine Vielzahl der Bewegungsbefehle einen Winkel identifiziert, der zwischen einem Werkzeugachsenvektor, der durch einen Rotationsachsenbefehl vor der Änderung spezifiziert ist, und dem Normalenvektor gebildet wird, und den Rotationsachsenbefehl so ändert, dass ein Änderungsbetrag eines Winkels, der nach der Änderung des Rotationsachsenbefehls gebildet wird, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Bearbeitungsprogrammumwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: eine Zustandsüberwachungseinheit, um als Zustandsvariablen den Bewegungsbefehl im Bearbeitungsprogramm, den Schneidpunkt, das Ergebnis der numerischen Steuerungsverarbeitung und ein Verfahren zur Änderung des Bewegungsbefehls zu beobachten; und eine Lerneinheit (302) zum Lernen eines Verfahrens zum Ändern des Bewegungsbefehls in dem Bearbeitungsprogramm gemäß einem auf der Grundlage der Zustandsvariablen erstellten Datensatz, wobei die Bearbeitungsprogrammänderungseinheit das Bearbeitungsprogramm gemäß dem Verfahren zum Ändern des Bewegungsbefehls im gelernten Bearbeitungsprogramm ändert.
Numerische Steuereinrichtung (200), die Folgendes aufweist: eine Bearbeitungsprogramm-Speichereinheit zum Speichern eines Bearbeitungsprogramms, das einen Bewegungsbefehl beschreibt, der ein Befehl zum Bewegen eines Werkzeugs gemäß einem vorbestimmten Weg ist; eine Bearbeitungszielform-Speichereinheit zum Speichern einer Bearbeitungszielform, die eine fertige Form eines Werkstücks ist, das durch die Bewegung des Werkzeugs bearbeitet werden soll; eine Werkzeuginformations-Speichereinheit zum Speichern von Werkzeuginformationen über eine Form des Werkzeugs; eine numerische Steuerungssimulationseinheit zum Erzeugen eines numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnisses durch Simulieren, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, einer numerischen Steuerungsverarbeitung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, die durch das Bearbeitungsprogramm gesteuert wird; eine Änderungsbereicherkennungseinheit zum Erkennen eines Änderungsbereichs in dem Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage einer Änderungsbedingung und des numerischen Steuerverarbeitungsergebnisses, wobei die Änderungsbedingung eine Bedingung zum Bestimmen ist, ob es einen Änderungsbereich in dem Bearbeitungsprogramm gibt; eine Änderungssektionsbestimmungseinheit, um eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Blöcken, die den Änderungsbereich enthalten, als einen Änderungsbereich zu bezeichnen; eine Schneidpunktberechnungseinheit, um auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, der Bearbeitungszielform und der Werkzeuginformation einen Schneidpunkt des Werkzeugs in Bezug auf die Bearbeitungszielform in dem Bewegungsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm zu identifizieren, und eine Bearbeitungsprogrammänderungseinheit, um auf der Grundlage des Bearbeitungsprogramms, des Änderungsbereichs und des Schneidpunkts den Bewegungsbefehl, der sich auf den Änderungsbereich bezieht, so zu ändern, dass sich der Schneidpunkt nicht ändert.
Bearbeitungsprogramm-Umwandlungsverfahren, das folgende Schritte aufweist: einen ersten Schritt des Speicherns eines Bearbeitungsprogramms, das einen Bewegungsbefehl beschreibt, der ein Befehl zum Bewegen eines Werkzeugs gemäß einer vorbestimmten Bahn ist; einen zweiten Schritt des Speicherns einer Bearbeitungszielform, die eine fertige Form eines Werkstücks ist, das durch die Bewegung des Werkzeugs bearbeitet werden soll; einen dritten Schritt zum Speichern von Werkzeuginformationen über eine Form des Werkzeugs; einen vierten Schritt des Erzeugens eines numerischen Steuerungsverarbeitungsergebnisses durch Simulieren, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, der numerischen Steuerungsverarbeitung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, die durch das Bearbeitungsprogramm gesteuert wird; einen fünften Schritt des Erkennens eines Änderungsbereichs in dem Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage einer Änderungsbedingung und des Ergebnisses der numerischen Steuerungsverarbeitung, wobei die Änderungsbedingung eine Bedingung zum Bestimmen ist, ob es einen Änderungsbereich in dem Bearbeitungsprogramm gibt; einen sechsten Schritt des Bezeichnens einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Blöcken, die den Änderungsbereich enthalten, als einen Änderungsbereich; einen siebten Schritt des Identifizierens, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, der Bearbeitungszielform und der Werkzeuginformation, eines Schneidpunkts des Werkzeugs in Bezug auf die Bearbeitungszielform in dem Bewegungsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm; und einen achten Schritt des Änderns, basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, dem Änderungsbereich und dem Schneidpunkt, des Bewegungsbefehls in Bezug auf den Änderungsbereich, so dass sich der Schneidpunkt nicht ändert.