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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Damit eine Werkzeugmaschine ein Werkstück unter Verwendung eines Werkzeugs bearbeiten kann, wird eine Zielform (Produktform), die das Werkstück nach der Bearbeitung aufweisen sollte, durch ein CAD-System oder dergleichen erstellt und an eine numerische Steuerung gerichtete Befehle werden erzeugt, um das Werkzeug zu veranlassen, eine Relativbewegung in Übereinstimmung mit der Zielform vorzunehmen. Da das Werkzeug eine dreidimensionale Form aufweist, stimmt das Profil einer Bewegungsbahn, entlang derer sich das Werkzeug bewegt, nicht vollständig mit der Oberflächenform des Werkstücks nach der Bearbeitung überein. Aus diesem Grund wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Bewegungsbahn eines Werkzeugs unter Berücksichtigung der Form des Werkzeugs korrigiert (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
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Patentdokument 1:
japanisches Patent Nr. 6157781 -
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Für gewöhnlich werden Informationen bezüglich einer Werkzeugbahn, entlang derer sich ein Werkzeug bewegt, als Sammlung von Koordinaten einer Vielzahl von Befehlspunkten ausgedrückt, die das Werkzeug durchlaufen sollte. Mit anderen Worten bewegt sich ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine entlang einer Bahn, die aus einer Vielzahl von Befehlspunkten, die in Werkzeugbahninformationen enthalten sind, und geraden Linien, welche die Vielzahl von Befehlspunkten verbinden, zusammengesetzt ist. Daher trennt sich in einem Fall, in dem eine Zielform eines Werkstücks eine gekrümmte Oberfläche aufweist, wenn sich ein Werkzeug entlang einer Werkzeugbahn bewegt, die aus einer Vielzahl von Befehlspunkten und geraden Linien zusammengesetzt ist, welche die Befehlspunkte verbinden, das Werkzeug von der Zielform oder dringt in das Innere der Zielform zwischen den Befehlspunkten ein. Ferner trennt sich, wenn ein Befehlspunkt an einer ungeeigneten Position eingestellt ist, das Werkzeug von der Zielform oder dringt selbst an dem Befehlspunkt in das Innere der Zielform ein. Dies führt zu einem Fehler in der Form des bearbeiteten Werkstücks in Bezug auf die Zielform. Unter den oben beschriebenen Umständen besteht ein Bedarf nach einer Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung, die imstande ist, eine Werkzeugbahn zu korrigieren, entlang derer sich ein Werkzeug bewegt, um es so zu ermöglichen, dass ein Werkstück genau zu einer Zielform bearbeitet wird.
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Mittel zur Lösung der Probleme
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung, aufweisend: eine Werkzeugbahnerfassungseinheit, die konfiguriert ist, Werkzeugbahninformationen zu erfassen, die eine Werkzeugbahn, entlang derer sich ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks bewegt, mittels einer Vielzahl von Befehlspunkten festlegen, die das Werkzeug durchlaufen soll; eine Werkzeugformerfassungseinheit, die konfiguriert ist, Werkzeugforminformationen zu erfassen, die eine Form des Werkzeugs festlegen; eine Zielformerfassungseinheit, die konfiguriert ist, Zielforminformationen zu erfassen, die eine Zielform des Werkstücks nach der Bearbeitung festlegen; und eine Befehlspunkthinzufügungseinheit, die konfiguriert ist, einen zusätzlichen Befehlspunkt zu einer Position nahe einem Merkmalsänderungspunkt hinzuzufügen, an dem sich ein Merkmal der Zielform ändert, wobei der zusätzliche Befehlspunkt als neuer Befehlspunkt dient, der in der Vielzahl von Befehlspunkten enthalten ist.
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Wirkungen der Erfindung
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Die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in der Lage, eine Werkzeugbahn zu korrigieren, entlang derer sich ein Werkzeug bewegt, um es so zu ermöglichen, dass ein Werkstück genau zu einer Zielform bearbeitet wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Bearbeitungssystems, aufweisend eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein schematisches Schaubild zur Veranschaulichung einer mit einem CAM-System erstellten Werkzeugbahn;
- 3 ist ein schematisches Schaubild entsprechend 2 zur Veranschaulichung eines Punkts, der am nächsten an einem Merkmalsänderungspunkt liegt;
- 4 ist ein schematisches Schaubild entsprechend 3 zur Veranschaulichung einer Platzierung eines zusätzlichen Befehlspunkts, der in Entsprechung zu dem nächstgelegenen Punkt eingefügt wird;
- 5 ist ein schematisches Schaubild entsprechend 4 zur Veranschaulichung einer Neuanordnung von Befehlspunkten basierend auf dem zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition; und
- 6 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Bearbeitungssystems, aufweisend eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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BEVORZUGTE FORM ZUR VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
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<Erste Ausführungsform>
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Bearbeitungssystems, aufweisend eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das in 1 veranschaulichte Bearbeitungssystem weist ein CAD-System 1, ein CAM-System 2, eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, einen Postprozessor 4, eine numerische Steuerung 5 und eine Werkzeugmaschine 6 auf.
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Das CAD-System 1 ist ein bekanntes System zur Produktion eines Entwurfs mit Hilfe eines Computers. Konkret wird das CAD-System 1 verwendet, um eine Zielform (Produktform, Bauteilform usw.) zu entwerfen, die ein Werkstück nach der Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 6 aufweisen sollte. Die Zielform kann durch eine flache Ebene, eine zylindrische Fläche, eine sphärische Fläche, eine Bezierfläche, eine gekrümmte NURBS-Fläche oder dergleichen festgelegt sein.
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Das CAM-System 2 ist ein bekanntes System zur Erzeugung eines Bearbeitungsprogramms oder dergleichen, das die numerische Steuerung 5 ausführt, um die Werkzeugmaschine 6 zu steuern, um dadurch ein Werkstück zu einer mit dem CAD-System 1 entworfenen Zielform zu bearbeiten. Das CAM-System 2 erzeugt Werkzeugbahninformationen, die eine Werkzeugbahn festlegen, entlang derer sich ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks bewegt, mittels einer Vielzahl von Befehlspunkten, die das Werkzeug durchlaufen sollte. Zu diesem Zweck kann das CAM-System 2 eine Form eines Bearbeitungsbereichs erzeugen, die der durch das CAD-System 1 erstellten Zielform entspricht. Die Werkzeugbahninformationen können in einem Cutter-Location(CL)-Datenformat erzeugt werden, in dem die für die Werkzeugmaschine 6 spezifische Konfiguration und Einstellung nicht berücksichtigt werden.
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Die Werkzeugbahninformationen können Informationen umfassen, die angeben, welcher Abschnitt des Werkzeugs sich entlang der Werkzeugbahn bewegt. Beispiele eines solchen Werkzeugabschnitts, der sich entlang der Werkzeugbahn bewegt (kann im Folgenden als Bezugspunkt bezeichnet werden), umfassen eine Werkzeugspitze, eine Mitte einer Werkzeugform (z.B. eine Mitte einer Kugel eines Kugelkopffräsers) usw. Des Weiteren können die Werkzeugbahninformationen Informationen umfassen, die angeben, ob das Werkzeug, das entlang der Werkzeugbahn verfährt, eine Bewegung mit Schnitt oder eine Bewegung ohne Schnitt vornimmt (Eilgang, Annäherung, Rückzug usw.). Darüber hinaus können die Werkzeugbahninformationen Informationen umfassen, die eine konkrete Vorschubgeschwindigkeit angeben, falls sich das Werkzeug entlang der Werkzeugbahn bewegt.
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Die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 weist eine Zielformerfassungseinheit 31, eine Werkzeugformerfassungseinheit 32, eine Werkzeugbahnerfassungseinheit 33, eine Befehlspunkthinzufügungseinheit 34, eine Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 und eine Werkzeugbahnausgabeeinheit 36 auf. Die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 kann zum Beispiel implementiert werden, indem ein Computer, der eine CPU, einen Speicher, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle und dergleichen aufweist, veranlasst wird, ein geeignetes Steuerprogramm auszuführen. Die Zielformerfassungseinheit 31, die Werkzeugformerfassungseinheit 32, die Werkzeugbahnerfassungseinheit 33, die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34, die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 und die Werkzeugbahnausgabeeinheit 36 der Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 sind funktionell voneinander unterscheidbar und müssen hinsichtlich einer physischen Konfiguration und Programmkonfiguration nicht eindeutig voneinander unterscheidbar sein. Die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 kann mit einer anderen Vorrichtung wie etwa dem CAM-System 2 und dem Postprozessor 4 integriert sein. Das heißt, die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 kann durch Hinzufügen eines Steuerprogramms zu dem CAM-System 2, dem Postprozessor 4 oder dergleichen implementiert werden.
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Die Zielformerfassungseinheit 31 erfasst Zielforminformationen, die eine Zielform eines Werkstücks nach der Bearbeitung festlegen. Die Zielforminformationen können Informationen bezüglich einer durch das CAD-System 1 erzeugten Produktform oder Informationen bezüglich einer durch das CAM-System 2 erstellten Form eines Bearbeitungsbereichs (z.B. einer Form einer zu bearbeitenden Oberfläche, die als Sammlung einer Vielzahl von Ebenen angenähert wird) sein. Das heißt, die Zielformerfassungseinheit 31 kann die Zielforminformationen wie in der Figur veranschaulicht von dem CAD-System 1 erfassen oder kann die Zielforminformationen von dem CAM-System 2 erfassen. Die Zielformerfassungseinheit 31 kann die Zielforminformationen von einer anderen Vorrichtung oder einem Aufzeichnungsmedium erfassen.
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Die Werkzeugformerfassungseinheit 32 erfasst Werkzeugforminformationen, die eine Form eines Werkzeugs festlegen. Die Werkzeugformerfassungseinheit 32 kann konfiguriert sein, von dem CAM-System 2 die Werkzeugforminformationen zu erfassen, die durch das CAM 2 verwendet werden, um die Werkzeugbahninformationen zu erzeugen. Die Werkzeugformerfassungseinheit 32 kann konfiguriert sein, die Werkzeugforminformationen von einem Server (nicht dargestellt), einem Aufzeichnungsmedium oder dergleichen zu erfassen.
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Ein Werkzeug zur Verwendung in dem Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform ist nicht notwendigerweise auf ein bestimmtes beschränkt, sondern ist üblicherweise ein Fräswerkzeug. Konkrete Beispiele des Fräswerkzeugs umfassen einen Kugelkopffräser, einen Radiusfräser, einen Vierkantfräser, einen Fräser vom Linsentyp, einen Fräser vom Tonnentyp und einen Kegelfräser.
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Die Werkzeugbahnerfassungseinheit 33 erfasst die durch das CAM-System 2 erzeugten Werkzeugbahninformationen. Die Werkzeugbahnerfassungseinheit 33 kann die Werkzeugbahninformationen über einen Server (nicht dargestellt), ein Aufzeichnungsmedium oder dergleichen erfassen.
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Die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34 fügt einen zusätzlichen Befehlspunkt als neuen Befehlspunkt zu einer Position nahe einem Merkmalsänderungspunkt hinzu, an dem sich das Merkmal der Zielform ändert. Ein Abschnitt, in dem sich das Merkmal der Zielform ändert, wie etwa eine Grenze zwischen einer flachen Fläche und einer gekrümmten Fläche, erfordert des Öfteren eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Eine Platzierung eines Befehlspunkts an einer solchen Position ist wirksam beim Reduzieren von Fehlern zwischen der Werkzeugbahn und der Zielform und beim Verbessern einer Bearbeitungsgenauigkeit. Konkret ermöglicht es eine Platzierung eines Befehlspunkts, den das Werkzeug durchlaufen soll, an einer Position nahe dem Merkmalsänderungspunkt der Zielform, zwischen den Befehlspunkten ein Ausmaß zu reduzieren, in dem sich das Werkzeug von der Zielform trennt oder in das Innere der Zielform eindringt. Es sei angemerkt, dass sich „nahe“ auf eine Lage in kurzer Distanz bezieht, die zum Beispiel gleich oder kleiner als der Durchmesser des Werkzeugs ist, und einen Fall umfasst, in dem die Distanz null ist.
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Der Merkmalsänderungspunkt umfasst vorzugsweise einen Minimalpunkt eines Krümmungsradius der Zielform und/oder einen Punkt der Unstetigkeit einer Änderung eines Krümmungsradius der Zielform und/oder einen Grenzpunkt zwischen gekrümmten Flächen, welche die Zielform bilden, und umfasst besonders bevorzugt den Minimalpunkt eines Krümmungsradius der Zielform. Der Krümmungsradius kann durch eine Änderungsrate der Normalenrichtung der Zielform dargestellt werden. Die Änderung des Krümmungsradius kann als Änderung der Position der Mitte des Krümmungsradius ausgedrückt werden. Der Merkmalsänderungspunkt kann einen Punkt mit einem anderen festgelegten Formmerkmal umfassen. Ein Rand der Zielform, d.h. ein Punkt, an dem sich die Normalenrichtung unstetig ändert, kann als Punkt interpretiert werden, an dem der Krümmungsradius aus Sicht des Grenzwerts null ist, und kann als Punkt interpretiert werden, an dem die Änderungsrate der Normalenrichtung unendlich ist.
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Die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34 kann aufweisen: eine Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit 341, die konfiguriert ist, einen Merkmalsabschnitt nahe dem Merkmalsänderungspunkt aus einer Vielzahl von Abschnitten festzulegen, die durch die Befehlspunkte der Werkzeugbahn begrenzt sind; eine Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342, die konfiguriert ist, eine zusätzliche Position zu berechnen, die für das Werkzeug ist und dem Merkmalsänderungspunkt entspricht; und eine Einheit zur Platzierung eines zusätzlichen Befehlspunkts 343, die konfiguriert ist, den zusätzlichen Befehlspunkt an der zusätzlichen Position zu platzieren.
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Die Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit 341 kann basierend auf einem Merkmalsbetrag der Zielform an einem Schneidpunkt, der für das Werkzeug berechnet wird, das an einem vorhergehenden Befehlspunkt positioniert ist, von dem aus der Abschnitt beginnt, und einem Merkmalsbetrag der Zielform an einem Schneidpunkt, der für das Werkzeug berechnet wird, das an einem nachfolgenden Befehlspunkt positioniert ist, an dem der Abschnitt endet, bestimmen, ob ein Abschnitt der Werkzeugbahn nahe an dem Merkmalsänderungspunkt liegt oder nicht. Der Merkmalsbetrag der Zielform umfasst zum Beispiel einen Krümmungsradius, eine Normalenrichtung und eine Mittelposition des Krümmungsradius an dem jeweiligen Schneidpunkt. Konkret kann zum Beispiel die Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit 341 bestimmen, dass ein Abschnitt nahe an dem Merkmalsänderungspunkt liegt, wenn ein Wert (Änderungsrate), der durch Dividieren eines Änderungsbetrags zwischen dem Merkmalsbetrag an dem vorhergehenden Befehlspunkt und dem Merkmalsbetrag an dem nachfolgenden Befehlspunkt durch eine Distanz zwischen dem vorhergehenden und dem nachfolgenden Befehlspunkt berechnet wird, größer als ein voreingestellter Schwellenwert ist. Der Schneidpunkt kann als Kontaktpunkt zwischen der Werkzeugform und der Zielform oder als nächstgelegener Punkt (d.h. ein Punkt, der auf der Zielform liegt und am nächsten an der Werkzeugform liegt) berechnet werden.
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In einem Fall, in dem die Zielform aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Flächen zusammengesetzt ist, kann die Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit 341 bestimmen, dass ein Abschnitt nahe an dem Merkmalsänderungspunkt liegt, wenn sich eine Fläche, die einen Schneidpunkt gemäß dem vorhergehenden Befehlspunkt aufweist, von einer Fläche unterscheidet, die einen Schneidpunkt gemäß dem nachfolgenden Befehlspunkt aufweist. Die Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit 341 kann bestimmen, dass ein Abschnitt nahe an dem Merkmalsänderungspunkt liegt, wenn andere voreingestellte Bedingungen erfüllt sind.
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Die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 kann die Position des Merkmalsänderungspunkts zum Beispiel durch dichotomische Suche berechnen. Konkret kann zum Beispiel die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 die Position eines Punkts festlegen, der am nächsten an dem Merkmalsänderungspunkt liegt, indem sie wiederholt einen Prozess durchführt, der umfasst: Berechnen eines Merkmalsbetrags an einem Mittelpunkt zwischen zwei Befehlspunkten, Vergleichen von Differenzen des Merkmalsbetrags zwischen den Enden von zwei durch den Mittelpunkt geteilten Unterabschnitten, Bestimmen, dass der am nächsten an dem Merkmalsänderungspunkt liegende Punkt in einem der zwei Unterabschnitte mit der größeren Differenz des Merkmalsbetrags enthalten ist, weiteres Unterteilen des Unterabschnitts, von dem bestimmt wurde, dass er den nächstgelegenen Punkt enthält, in zwei Teilunterabschnitte, und Auswählen eines, der den nächstgelegenen Punkt enthält, von den zwei Teilunterabschnitten. Wenn eine Differenz zwischen den Änderungsbeträgen des Merkmalsbetrags zwischen zwei Teilunterabschnitten gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass der Mittelpunkt zwischen den zwei Teilunterabschnitten der am nächsten an dem Merkmalsänderungspunkt liegende Punkt ist, und die Wiederholung des Prozesses kann beendet werden. Alternativ kann die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 in einem Fall bestimmen, dass ein Mittelpunkt der nächstgelegene Punkt ist, in dem die Länge eines Teilunterabschnitts gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
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Basierend auf der Position des berechneten nächstgelegenen Punkts, der als Bezugsposition dient, berechnet die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 eine zusätzliche Position, an der die Werkzeugform der dortigen Werkzeugposition mit der Zielform in Kontakt gelangt. Zum Beispiel kann die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 die zusätzliche Position berechnen, an der die Werkzeugform mit der Zielform in Kontakt gelangt, indem sie den nächstgelegenen Punkt in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs, einer Normalenrichtung der Zielform oder einer Richtung entlang einer Rückhaltefläche bewegt, die drei Befehlspunkte in der Nähe des nächstgelegenen Punkts aufweist.
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Die Einheit zur Platzierung eines zusätzlichen Befehlspunkts 343 fügt als zusätzlichen Befehlspunkt Informationen, welche die durch die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 berechnete zusätzliche Position angeben, in die Werkzeugbahninformationen ein. Da übermäßig enge Abstände zwischen den Befehlspunkten eine problemlose Bewegung des Werkzeugs verhindern können, kann die Einheit zur Platzierung eines zusätzlichen Befehlspunkts 343 konfiguriert sein, aus den Werkzeugbahninformationen Informationen bezüglich eines oder mehrerer Befehlspunkte innerhalb einer gewissen Distanz von der zusätzlichen Position zu löschen.
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Die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 ordnet Befehlspunkte in der Nähe des zusätzlichen Befehlspunkts neu an. Zum Beispiel ordnet die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 vorhergehende und nachfolgende Befehlspunkte neu an, die in einem Bereich vorhanden sind, in dem eine Werkzeugbahnlänge (die Summe der Distanzen zwischen den Befehlspunkten) von dem zusätzlichen Befehlspunkt gleich oder kleiner als eine voreingestellte Distanz ist. In einem Fall, in dem der Nahbereich einen darin platzierten vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkt enthält, können eine Neuanordnung basierend auf dem vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition und eine Neuanordnung basierend auf einem benachbarten zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition auf die folgende Weise erfolgen, um eine Situation zu vermeiden, in der dieselben Befehlspunkte den Neuanordnungen in einer überschneidenden Weise unterzogen werden. Zum Beispiel ist es möglich, dass die Neuanordnung basierend auf dem vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition bis zu dem Befehlspunkt unmittelbar vor dem benachbarten zusätzlichen Befehlspunkt erfolgt und die Befehlspunkte, die der vorangehenden Neuanordnung unterzogen wurden, von dem Ziel der Neuanordnung basierend auf dem benachbarten zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition ausgeschlossen werden. Alternativ ist es möglich, dass ein Mittelpunkt zwischen dem vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkt und dem benachbarten zusätzlichen Befehlspunkt eingestellt wird, die Neuanordnung basierend auf dem vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition für Befehlspunkte erfolgt, die in Bezug auf den Mittelpunkt in Richtung des vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkts liegen, und Befehlspunkte, die in Bezug auf den Mittelpunkt weiter von dem vorhandenen zusätzlichen Befehlspunkt entfernt liegen, der Neuanordnung basierend auf dem benachbarten zusätzlichen Befehlspunkt als Bezugsposition unterzogen werden.
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Die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 kann die Befehlspunkte in im Wesentlichen gleichen Abständen neu anordnen oder kann die Befehlspunkte derart anordnen, dass die Dichte der Befehlspunkte mit zunehmender Krümmung der Zielform zunimmt. Eine Neuanordnung einer Gruppe von Befehlspunkten kann erfolgen, indem die Befehlspunkte vorübergehend auf einer geraden Linie angeordnet werden, die zwei Befehlspunkte (von denen mindestens einer ein zusätzlicher Befehlspunkt ist) verbindet, die zu der Gruppe benachbart sind, und die Positionen der vorübergehend angeordneten Befehlspunkte auf dieselbe Weise, wie die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 die zusätzliche Position berechnet, derart angepasst werden, dass die Werkzeugform mit der Zielform in Kontakt gelangt.
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Die Werkzeugbahnausgabeeinheit 36 speichert die durch die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34 und die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 korrigierten Werkzeugbahninformationen und gibt die Werkzeugbahninformationen nach Bedarf an den Postprozessor 4 aus.
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Der Postprozessor 4 wandelt das Datenformat der von der Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 ausgegebenen Werkzeugbahninformationen in ein Datenformat um, das durch die numerische Steuerung 5 verarbeitet werden kann. Üblicherweise wandelt der Postprozessor 4 die Werkzeugbahninformationen im CL-Datenformat in G-Codes um. Als der Postprozessor 4 kann ein bekannter Postprozessor verwendet werden.
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Die numerische Steuerung 5 steuert die Werkzeugmaschine 6 gemäß den von dem Postprozessor 4 eingegebenen Werkzeugbahninformationen. Als die numerische Steuerung 5 kann eine bekannte numerische Steuerung verwendet werden.
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Die Werkzeugmaschine 6 bearbeitet ein Werkstück unter Verwendung eines Werkzeugs gemäß Befehlen von der numerischen Steuerung 5. Als die Werkzeugmaschine 6 kann eine bekannte Werkzeugmaschine verwendet werden.
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2 bis 5 veranschaulichen schematisch ein Einfügen eines zusätzlichen Befehlspunkts und eine Neuanordnung der Befehlspunkte, die durch die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34 erfolgen. 2 veranschaulicht eine Zielform S mit einem Merkmalsänderungspunkt Q, eine durch das CAM-System 2 erzeugte und durch Befehlspunkte P1 bis P6 festgelegte Werkzeugbahn F und eine Werkzeugform M an jedem der Befehlspunkte P1 bis P6. 3 veranschaulicht einen Punkt R, der am nächsten an dem Merkmalsänderungspunkt Q der Werkzeugbahn F liegt. 4 veranschaulicht eine Platzierung eines zusätzlichen Befehlspunkts Ps, der in Entsprechung zu dem nächstgelegenen Punkt R eingefügt wurde. 5 veranschaulicht eine Neuanordnung der Befehlspunkte P1 bis P6 basierend auf dem zusätzlichen Befehlspunkt Ps als Bezugsposition.
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Wie in 2 veranschaulicht bewegt sich in einem Fall, in dem der Merkmalsänderungspunkt Q, an dem sich ein Merkmalsbetrag wie etwa ein Krümmungsradius der Zielform S ändert, zwischen den Befehlspunkten P3 und P4 und von diesen entfernt liegt, das Werkzeug (Werkzeugform M) linear zwischen den Befehlspunkten P3 und P4, was dazu führen kann, dass die Werkzeugform M wie durch eine Zweipunkt-Kettenlinie angegeben an dem Merkmalsänderungspunkt Q in das Innere der Zielform S eindringt.
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Zunächst legt die Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit 341 mittels des oben beschriebenen Prozesses fest, dass der Abschnitt zwischen P3 und P4 nahe an dem Merkmalsänderungspunkt Q liegt. Als nächstes berechnet die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 den am nächsten an dem Merkmalsänderungspunkt Q liegenden Punkt R auf der Werkzeugbahn F in dem Abschnitt zwischen P3 und P4 mittels des oben beschriebenen Prozesses (3). Anschließend bewegt die Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position 342 die Werkzeugform M, deren Bezugspunkt an dem nächstgelegenen Punkt R eingestellt ist, zu einer Position, an der die Werkzeugform M mit der Zielform S an einem Punkt in Kontakt gelangt, und bestimmt den Bezugspunkt der Werkzeugform M, nachdem sie bewegt wurde, als zusätzliche Position, an welcher der zusätzliche Befehlspunkt Ps platziert werden sollte (4).
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Wie in 5 veranschaulicht ordnet die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 die vorhergehenden und nachfolgenden Befehlspunkte P1 bis P6 basierend auf dem zusätzlichen Befehlspunkt Ps als Bezugsposition neu an, um dadurch eine problemlose Bewegung des Werkzeugs in Übereinstimmung mit der Zielform S zu gewährleisten, und reduziert eine Positionsabweichung des Werkzeugs in benachbarten Bahnabschnitten.
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Wie oben beschrieben veranlasst in dem Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34, den zusätzlichen Befehlspunkt zu einer Position nahe dem Merkmalsänderungspunkt der Zielform hinzuzufügen, wodurch es ermöglicht wird, die Werkzeugbahn zu korrigieren, um so ein Ausmaß zu reduzieren, in dem sich das Werkzeug von der Zielform trennt oder in das Innere der Zielform zwischen den Befehlspunkten eindringt. Somit ermöglicht es das Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform, ein Werkstück genau zu einer Zielform zu bearbeiten.
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Des Weiteren weist in dem Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3 die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 zum Neuanordnen der Befehlspunkte in der Nähe des Merkmalsänderungspunkts der Zielform auf, wodurch es ermöglicht wird, eine Positionsabweichung der Befehlspunkte in benachbarten Bahnabschnitten in der Nähe des Merkmalsänderungspunkts zu reduzieren. Folglich weisen geringfügige Fehler, die zwischen Befehlspunkten in benachbarten Bahnabschnitten auftreten, dieselbe Tendenz auf, was es unwahrscheinlich macht, dass sich Bearbeitungsspuren wie etwa Streifenmuster entlang der Bewegungsbahn des Werkzeugs bilden.
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<Zweite Ausführungsform>
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6 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Bearbeitungssystems, aufweisend eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Bearbeitungssystem aus 6 weist ein CAD-System 1, ein CAM-System 2, eine Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, einen Postprozessor 4, eine numerische Steuerung 5 und eine Werkzeugmaschine 6 auf. Für das in 6 veranschaulichte Bearbeitungssystem sind dieselben Komponenten wie die des in 1 veranschaulichten Bearbeitungssystems durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt. In dem in 6 veranschaulichten Bearbeitungssystem korrigiert die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3A ein Bearbeitungsprogramm, das von dem Postprozessor 4 in die numerische Steuerung 5 eingegeben wird und zum Beispiel unter Verwendung von G-Codes geschrieben ist.
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Die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3A weist eine Zielformerfassungseinheit 31, eine Werkzeugformerfassungseinheit 32, eine Werkzeugbahnerfassungseinheit 33A, eine Befehlspunkthinzufügungseinheit 34A, eine Befehlspunktneuanordnungseinheit 35A und eine Werkzeugbahnausgabeeinheit 36A auf. Die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung 3A kann implementiert werden, indem ein Computer, der zum Beispiel eine CPU, einen Speicher, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle und dergleichen aufweist, veranlasst wird, ein geeignetes Steuerprogramm auszuführen, und kann zum Beispiel mit dem Postprozessor 4 oder der numerischen Steuerung 5 integriert sein.
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Die Werkzeugbahnerfassungseinheit 33A erfasst Werkzeugbahninformationen von dem Postprozessor 4. Dementsprechend liegt die durch die Werkzeugbahnerfassungseinheit 33A erfasste Werkzeugbahn zum Beispiel in einem G-Code-Format vor.
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Die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34A, die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35A und die Werkzeugbahnausgabeeinheit 36A in dem Bearbeitungssystem aus 6 sind funktionell dieselben wie die Befehlspunkthinzufügungseinheit 34, die Befehlspunktneuanordnungseinheit 35 und die Werkzeugbahnausgabeeinheit 36 in dem in 1 veranschaulichten Bearbeitungssystem, die Einzelheiten des Programms und dergleichen zur Verwendung in dem Bearbeitungssystem aus 6 können aufgrund des Unterschieds des Formats, in dem die Werkzeugbahn geschrieben ist, unterschiedlich sein.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Wirkungen sind lediglich Beispiele der am meisten bevorzugten Wirkungen, die durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt werden, und die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebenen Wirkungen beschränkt.
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In der Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Befehlspunktneuanordnungseinheit entfallen. In einem Fall, in dem die Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung mit der numerischen Steuerung integriert ist, kann die Werkzeugbahnausgabeeinheit entfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- CAD-System
- 2
- CAM-System
- 3, 3A
- Werkzeugbahnkorrekturvorrichtung
- 4
- Postprozessor
- 5
- Numerische Steuerung
- 6
- Werkzeugmaschine
- 31
- Zielformerfassungseinheit
- 32
- Werkzeugformerfassungseinheit
- 33, 33A
- Werkzeugbahnerfassungseinheit
- 34, 34A
- Befehlspunkthinzufügungseinheit
- 341
- Merkmalsabschnittsfestlegungseinheit
- 342
- Einheit zur Berechnung einer zusätzlichen Position
- 343
- Einheit zur Platzierung eines zusätzlichen Befehlspunkts
- 35, 35A
- Befehlspunktneuanordnungseinheit
- 36, 36A
- Werkzeugbahnausgabeeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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