DE602004002997T2

DE602004002997T2 - Numerische Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE602004002997T2
Application number: DE602004002997T
Authority: DE
Inventors: Tomomi Nakazato; Hitoshi Tokyo Matsuura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2024-08-13
Also published as: EP1508843A1; CN1584763A; EP1508843B1; US7083368B2; DE602004002997D1; JP2005071016A; US20050042052A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine mit zwei senkrecht zueinander stehenden linearen Bewegungsachsen und einer Drehachse steuert.
2. Beschreibung des dazu gehörigen Fachgebiets
Als Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines dreidimensional geformten Werkstücks wird eine Maschine mit einem Stellglied für lineares Betreiben von mindestens drei orthogonalen Achsen verwendet. In diesem Fall ist ein Antriebssystem, wie eine Führung und eine Kugelgewindespindel erforderlich, die bei den Bewegungsbereichen der Achsen angewendet werden. Das Antriebssystem muss zwar eine reduzierte Größe aufweisen, jedoch lässt sich seine Größe nicht leicht reduzieren. Es gibt keine Werkzeugmaschine, die statt der drei orthogonalen linearen Bewegungsachsen eine einfache Konfiguration aufweist, die die Erzielung einer Größenreduktion und die Durchführung der Bearbeitung einer willkürlichen dreidimensionalen Form ermöglicht, die der durch drei orthogonale lineare Bewegungsachsen durchgeführten Bearbeitung entspricht.
Zur Reduktion der Größe der vorstehenden Werkzeugmaschine oder zur Vereinfachung des Antriebssystems ist ein leichtes und einfaches Antriebssystems anstelle der linearen Achsen vonnöten. Wird ein Stellglied verwendet, das keine linearen Bewegungsachsen nutzt, muss die Erstellung eines Programms für eine numerische Steuervorrichtung, in der Befehle für die Werkstück-Bearbeitung in drei senkrechten Bewegungsrichtungen erteilt werden, bei der Werkstück-Bearbeitung für eine dreidimensionale Form geändert werden, wodurch die Nutzbarkeit ebenfalls verschlechtert wird und die Schwierigkeit steigt. EP 0356 522 zeigt eine NC-Steuerung mit einer Dreh- und einer linearen Achse.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die einen Betrieb einer Werkzeugmaschine steuert, die anstelle von einer der drei senkrecht zueinander stehenden linearen Bewegungsachsen eine Drehachse verwendet, und die eine dreidimensionale Bearbeitung gemäß einem Befehlsprogramm ausführt.
Die von der numerischen Steuervorrichtung gesteuerte Werkzeugmaschine umfasst: eine erste lineare Bewegungsachse; eine zweite lineare Bewegungsachse, senkrecht zur ersten linearen Bewegungsachse; eine Drehachse zum Drehen eines Schwenkbauteils um die erste lineare Bewegungsachse oder eine Achse parallel zur ersten linearen Bewegungsachse; und ein Werkzeug, das am distalen Ende des Schwenkbauteils angeordnet ist. In dem Befehlsprogramm ist ein Arbeitsweg in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem vorgegeben.
Die numerische Steuervorrichtung umfasst Vorrichtungen zum Interpolieren des Arbeitswegs in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem, der von dem Betriebsprogramm in einem festgelegten Zyklus vorgegeben wird, und zum Berechnen eines Bewegungsbetrags zwischen Interpolationspunkten als Interpolationskomponenten auf dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem; Vorrichtungen zum Berechnen eines Drehbetrags des Werkzeugs um die Drehachse, der zum Bewegen des Werkzeugs um eine Interpolationskomponente für eine dritte Achse senkrecht zur ersten und zweiten linearen Bewegungsachse erforderlich ist; und Vorrichtungen zum Berechnen eines Bewegungsbetrags des Werkzeugs in der Richtung der zweiten linearen Bewegungsachse, der durch die Drehung des Werkzeugs um den berechneten Drehbetrag verursacht wird, als Korrekturbetrag. Ein Bewegungsbetrag einer Interpolationskomponente der ersten linearen Bewegungsachse wird zur ersten linearen Bewegungsachse ausgegeben, ein um den Korrekturbetrag korrigierter Bewegungsbetrag wird an die zweite lineare Bewegungsachse ausgegeben, bzw. der Drehbetrag wird in einem festgelegten Zyklus zur Drehachse ausgegeben.
Mit der vorstehenden Konfiguration kann auf der Basis des Befehlsprogramms, das in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem vorgegeben wird, eine Werkzeugmaschine an einem vorgegeben Weg entlang und bei vorgegebener Geschwindigkeit betrieben werden.
Eine Werkzeugmaschine, in der eine Achse der orthogonalen Achsen durch eine Drehachse ersetzt wird, kann durch ein Befehlsprogramm für eine herkömmliche Werkzeugmaschine mit drei orthogonalen linearen Bewegungsachsen betrieben und gesteuert werden. Daher kann die Werkzeugmaschine verkleinert und vereinfacht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und anderen Aufgaben und charakteristischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen ersichtlich, die anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt:
1 eine Schemazeichnung eines Beispiels einer Werkzeugmaschine, bei der eine erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung angewendet wird;
2 ein Schema zur Erläuterung einer Position einer Drehachse, berechnet durch lineares Interpolieren der Drehachse in Zeiteinheiten zur Interpolation;
3 ein Schema zur Erläuterung einer Position der Drehachse, berechnet durch lineares Interpolieren einer Drehachse in einer Y-Achsenrichtung der virtuellen linearen Bewegung;
4 ein Haupt-Block-Diagramm einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, und
5 ein Fließschema, Verfahren, die von einer CPU der numerischen Steuervorrichtung in 4 auf der Basis eines Befehlsprogramms durchgeführt werden.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Werkzeugmaschine, bei der eine erfindungsgemäße numerische Steuervorrichtung eingesetzt wird.
Ein Tisch 1 bewegt sich in einer X-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung durch Antreiben des X-Achsen-Servomotors 40 und des Z-Achsenmotors 42. Eine Welle 3, die in einer Richtung parallel zur Z-Achse verläuft, ist auf einem Träger 2 angeordnet, und ein Schwenkbauteil 4 befindet sich an der Welle 3, so dass es sich um die Achse der Welle 3 dreht. Das Schwenkbauteil 4 wird von einem Servomotor (nicht gezeigt) angedreht. Ein Werkzeug 5 ist am distalen Ende des Schwenkbauteils 4 befestigt, und das Werkzeug 5 ist so ausgelegt, dass es von einem Spindelmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Eine Achse, um die das Schwenkbauteil 4 um die Welle 3 gedreht wird, so dass man das Werkzeug bewegt, wird als Drehachse B bezeichnet. Ein Servomotor, der die Schwenkachse B antreibt, wird als B-Achsen-Servomotor bezeichnet. Das Werkzeug 5 auf dem Schwenkbauteil 4 wird von dem B-Achsen-Servomotor auf einer X-Y-Ebene gedreht.
Bei der Werkzeugmaschine gemäß der Ausführungsform wird das Schwenkbauteil 4, an dessen distalem Ende das Werkzeug 5 befestigt ist, um die Drehachse B (Welle 3) parallel zur Z-Achse in Bezug auf ein Werkstück W auf dem Tisch 1 gedreht, der von dem X-Achsen-Servomotor 40 und dem Z-Achsen-Servomotor 42 angetrieben wird.
Wird das Schwenkbauteil 4 um die Drehachse B gedreht, verschiebt sich die Position des Werkzeugs 5 in der X-Achsenrichtung und in der Y-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung. Demnach bewegt sich das Werkzeug 5 in der X-, Y- und Z-Achsenrichtung in Bezug auf das Werkstück W, so dass man das Werkstück W dreidimensional bearbeiten kann.
Die 2 ist ein Schaubild zum Erläutern der Berechnung der Position des Werkzeugs 5, wenn die Drehung der Drehachse B in festgelegten Intervallen interpoliert wird. Der Drehwinkel der Drehachse B wird gleichmäßig durch Interpolation unterteilt. Es wird angenommen, dass zum Zeitpunkt ti ein Drehwinkel θi ist und dass zum Zeitpunkt ti + 1 ein Drehwinkel θi + 1 ist. Ist der Abstand zwischen dem Drehzentrum (Welle 3) der Drehachse B und dem Drehzentrum des Werkzeugs 5 ausgedrückt als R, bewegt sich das Werkzeug 5 relativ in der Y-Achsenrichtung um R·(sinθi + 1 – sinθi) in Bezug auf das Werkstück W und bewegt sich in der X-Achsenrichtung um R·(cosθi + 1 – cosθi) in einem Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt ti und dem Zeitpunkt ti + 1.
Bewegt der X-Achsenmotor den Tisch daher um –R·(cosθi + 1 – cosθi) für einen Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt ti und dem Zeitpunkt ti + 1, wird eine durch die Drehung des Schwenkbauteils 4 um die Drehachse B verursachte X-Achsenbewegungskomponente des Werkstücks 5 rückgängig gemacht, woraufhin sich das Werkstück 5 linear nur in der Y-Achsenrichtung in Bezug auf das Werkstück W bewegt.
Obschon ein Rotationsbetrag bei jedem festgelegten Zeitpunkt mit gleichen Winkeln interpoliert wird, ändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks 5 in der Y-Achsenrichtung (relative Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks 5 in Bezug auf das Werkstück) je nach den Rotationspositionen. Daher wird der 3 zufolge ein Bewegungsbefehl an die als virtuelle Achse dienende Y-Achse, ausgegeben, und kein Drehbefehl an die Drehachse B, wie ein Bewegungsbefehl an eine Werkzeugmaschine auf einem herkömmlichen orthogonalen Koordinatensystem. Insbesondere wird ein Bewegungsbefehl für ein Werkstück in einem Befehlsprogramm oder dergleichen erteilt, entsprechend einem Bewegungsbefehl in einem Befehlsprogramm, der entsprechend einem herkömmlichen orthogonalen Koordinatensystem erteilt wird. Ähnlich wie bei einer Werkzeugmaschine auf einem herkömmlichen orthogonalen Koordinatensystem werden Interpolationsprozesse durchgeführt in X-, Y- und Z-Achsenrichtungen, und zwar auf der Basis einer Bewegungsgeschwindigkeit und einer Bewegungsposition, die von einem Befehlsprogramm vorgegeben werden, so dass die interpolierten Bewegungsbeträge in den jeweiligen Richtungen berechnet werden. Danach wird der Drehungsbetrag der Schwenkachse B aus dem Bewegungsbetrag zur Y-Achse berechnet, die als virtuelle Achse dient.
Der 3 zufolge wird angenommen, dass ein Bewegungsbefehl von ΔY für die Y-Achse in einem Zeitraum (Zeitintervall der Interpolation) zwischen dem Zeitpunkt ti und dem Zeitpunkt ti + 1 vorgenommen wird. Man nimmt an, dass ein Drehwinkel der Drehachse B zum Zeitpunkt ti gleich θi ist und dass ein Drehwinkel der Drehachse B zum Zeitpunkt ti + 1 gleich θi + 1 ist. In diesem Fall wird die folgende Gleichung erstellt: R·(sinθi + 1 – sinθi) = ΔY
Daher gilt: sinθi + 1 = sinθi + ΔY/R θi + 1 = sin–1(sinθi + ΔY/R) (1)
Mit der Gleichung (1) werden neue Drehwinkel θi + 1 nacheinander berechnet. Eine Drehungsabweichung Δθ = (θi + 1 – θi) der Drehachse B wird berechnet mit einem Drehwinkel δi bei einem Punkt der vorhergehenden Interpolation und einem Drehwinkel θi + 1 bei einem Punkt der momentanen Interpolation. Zudem wird der Bewegungsbetrag δx für die Rückzugsbewegung in der X-Achsenrichtung, die zusammen mit der Drehung der Drehachse B erfolgt, aus dem Drehwinkel θi zum Drehwinkel θi + 1 anhand der folgenden Gleichung (2) berechnet: δx = –R·(cosθi + 1 – cosθi) (2)
Wird die Drehachse B um einen Winkel Δθ in einem festgelegten Zyklus (Interpolationszyklus) gedreht, und wird ebenfalls die X-Achse um den Bewegungsbetrag δx bewegt, dann kann das Werkzeug auf dem Schwenkbauteil 4 in Y-Achsenrichtung mit einer vorgegebenen festgelegten Geschwindigkeit bewegt werden.
Wird ein Bewegungsbefehl an die X-Achse ausgegeben, kann in diesem Fall ein Wert, erhalten durch Addition des Wertes δx = –R·(cosθi + 1 – cosθi) zu einem Wert, erhalten durch Division des Bewegungsbefehls durch einen festgelegten Zyklus, als Interpolationsdaten der X-Achse verwendet werden.
Bei einem linearen Befehl, einem Kreisbogenbefehl oder dergleichen, erteilt durch Verwendung dreier synchroner Achsen, d.h. der X-, Y- und Z-Achsen, gilt:

1) die Interpolationsbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔZ zu den X-, Y- und Z-Achsen werden berechnet;
2) der berechnete Interpolationsbewegungsbetrag ΔY wird auf der Basis der Gleichung (1) in einen Drehbefehl der Drehachse B umgewandelt, zur Berechnung der Drehungsabweichung Δθ;
3) der X-Achsenkorrekturbetrag δx, berechnet durch die Gleichung (2) wird zum Interpolationsbewegungsbetrag ΔX addiert; und
4) (ΔX + δx), Δθ und ΔZ werden an die Servokreise der jeweiligen Achsen als X-, B- und Z-Achsen-Bewegungsbefehle zum Zeitpunkt der momentanen Interpolationsbewegung ausgegeben. Auf diese Weise kann der gleiche Betrieb, wie der Werkzeugbetrieb in der Werkzeugmaschine, an drei orthogonalen Achsen durchgeführt werden.

4 ist ein Haupt-Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel für eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, welche umfasst eine lineare Bewegungsachse, die eine in der 1 gezeigte X-Achse ist, eine lineare Bewegungsachse, die eine zur X-Achse senkrechte Z-Achse ist, eine Drehachse B, die ein Schwenkbauteil um die Z-Achse oder eine Achse parallel zur Z-Achse dreht, und ein Werkzeug, das am distalen Ende des Schwenkbauteils angeordnet ist, so dass die Werkzeugmaschine eine dreidimensionale Form für ein Werkstück bearbeitet.
Eine CPU 11 ist ein Prozessor zur vollständigen Steuerung einer numerischen Steuervorrichtung 10. Ein Speicher 12, eine Anzeige- bzw. Eingabe-Vorrichtung 13, eine PMC (Programmierbare Maschinen-Steuerung) 14, X-, B- und Z-Achsen-Steuerkreise 20, 21, und 22 und ein Hauptachsensteuerkreis 60 sind über einen Bus 15 an der CPU 11 angeschlossen. Die CPU 11 liest das im Speicher 12 gespeicherte Systemprogramm über den Bus 15 und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung gemäß dem Systemprogramm. Verschiedene Daten, die vom Anwender über die Anzeige- bzw. Eingabevorrichtung 13 eingegeben werden, bestehend aus einer Eingabevorrichtung zum Eingeben von Befehlen und Daten von der Anzeige, Tastatur und dergleichen, einem durch Verwendung der Anzeige- bzw. Eingabevorrichtung 13 erstellten Befehlsprogramm, und einem über eine Schnittstelle (nicht gezeigt) eingegebenen Befehlsprogramm, werden im Speicher 12 gespeichert. Eine PMC 14 gibt ein Signal in die Hilfsvorrichtung der Werkzeugmaschine ein und gibt ein Signal von dieser aus, und zwar mit einem Abfolgeprogramm, das in einer numerischen Steuervorrichtung 100 gespeichert ist, so dass die Werkzeugmaschine gesteuert wird.
Die Achsensteuerkreise 20 bis 22 für die jeweiligen Achsen erhalten Bewegungsbefehle der jeweiligen Achsen von der CPU 11, so dass die Befehle der Achsen an die Servoverstärker 30 bzw. 32 ausgegeben werden. Die Servoverstärker 30 bis 32 empfangen die Befehle und treiben die Servomotoren 40 bis 42 der jeweiligen Achsen an. Bei den Servomotoren 40 bis 42 der jeweiligen Achsen sind Positions- bzw. Geschwindigkeits-Detektoren 50 bis 52 eingebaut, und die Achsensteuerkreise 30 bis 33 empfangen Positions- bzw. Geschwindigkeits-Feedbacksignale von den Positions- bzw. Geschwindigkeits-Detektoren 50 bis 52, so dass eine Feedbacksteuerung der Positionen und der Geschwindigkeiten durchgeführt wird.
Der Hauptachsensteuerkreis 60 empfängt einen Hauptachsendrehbefehl, so dass ein Achsengeschwindigkeitssignal an einen Hauptverstärker 61 ausgegeben wird. Der Hauptverstärker 61 empfängt das Achsengeschwindigkeitssignal zum Drehen eines Spindelmotors 62 bei einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit, und das auf der Hauptachse angeordnete Werkzeug 5 wird gedreht. Ein Positionscodierer (nicht gezeigt) befindet sich auf der Hauptachse. Gemäß einem Feedbacksignal vom Positionscodierer führt der Hauptachsensteuerkreis 60 eine Feedbacksteuerung der Drehgeschwindigkeit der Hauptachse durch.
Die Konfiguration der vorstehend beschriebenen numerischen Steuervorrichtung ist die gleiche wie bei der herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung. Das Befehlsprogramm zum Bearbeiten eines Werkstücks mit der Werkzeugmaschine, die von der numerischen Steuervorrichtung gesteuert wird, ist das gleiche, wie dasjenige, das einer Werkzeugmaschine erteilt wird, die herkömmliche drei orthogonale lineare Bewegungsachsen verwendet. Insbesondere wird das Befehlsprogramm zur Bearbeitung einer dreidimensionalen Form als Befehl der drei orthogonalen X-, Y- und Z-Achsen wie im Stand der Technik vorgegeben. Das Befehlsprogramm unterscheidet sich vom herkömmlichen Befehlsprogramm, insofern als die CPU 11 nach dem Berechnen der Interpolationsbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔZ zu den drei senkrechten Achsen X, Y und Z durch ein Interpolationsverfahren einen Drehwinkel Δθ der Drehachse B und den Bewegungsbetrag δx zum Rückzug der X-Achsenbewegung berechnet, die durch die Drehung der Drehachse B verursacht wird und gibt die Bewegungsbefehle ΔX + δx, Δθ und ΔZ an den X-Achsensteuerkreis, B-Achsensteuerkreis bzw. Z-Achsensteuerkreis aus.
Die 5 ist ein Fließschema, das einen Algorithmus der Verfahren zeigt, die von der CPU 11 der Ausführungsform auf der Basis eines Befehlsprogramms ausgeführt werden.
Bei den in 5 gezeigten Verfahren werden ein Vorverfahren in Schritt S1 und die Verfahren in Schritt S2 und in den nachfolgenden Schritten durch verschiedene Prozesse durchgeführt, das Vorverfahren in Schritt S1 erfolgt durch einen Vorverfahrensprozess und die Verfahren in Schritt S2 und in den nachfolgenden Schritten werden in jedem Interpolationszyklus ausgeführt. Für eine einfachere Beschreibung werden diese Verfahren jedoch durch das gleiche Fließschema veranschaulicht.
Die CPU 11 liest einen Block von einem Befehlsprogramm, führt das gleiche Vorverfahren, wie das herkömmliche Vorverfahren, durch und erzeugt Blockdaten einer ausführbaren Form, die ein Interpolations-Verteilungsverfahren durchführen kann (Schritt S1). Die CPU 11 führt das gleiche Interpolationsverfahren aus wie im Stand der Technik auf der Basis der Blockdaten der ausführbaren Form, so dass die berechneten Beträge der eingehenden ΔX, ΔY und ΔZ in den orthogonalen X-, Y- und Z-Achsenrichtungen berechnet werden (Schritt S2). Die bis zu diesem Schritt durchgeführten Verfahren sind die gleichen wie bei der Steuerung einer herkömmlichen Werkzeugmaschine mit drei orthogonalen linearen Bewegungsachsen.
Auf der Basis der voreingestellten Länge (Abstand zwischen dem Zentrum der Drehwelle 3 und dem Drehzentrum des Werkzeugs 5) R des Schwenkbauteils 4 der Drehachse B, eines Drehwinkels (zu Beginn erstmalig eingestellter Wert) θi der Drehachse B, berechnet zum Zeitpunkt der vorhergehenden Interpolation und gespeichert in einem Register, und eines Bewegungsbetrages ΔY, um den man das Werkzeug in der Y-Achsenrichtung zum Zeitpunkt der momentanen Interpolation bewegen möchte, berechnet man mit einem arithmetischen Rechenvorgang der Gleichung (1) einen Drehwinkel θi + 1 der Drehachse B zum Zeitpunkt der momentanen Interpolation.
Durch Subtraktion des im Register gespeicherten Drehwinkels θi im vorhergehenden Zyklus von dem berechneten Drehwinkel θi + 1 wird eine Drehungsabweichung Δθ (= θi + 1 – θi) berechnet (Schritt S3).
Zudem wird der X-Achsenkorrekturbetrag δx, um den das Werkzeug 5 in der Rückrichtung zum Rückzug der X-Achsenbewegung bewegt wird, die durch Drehen der Drehachse B um einen Winkel Δθ verursacht wird, durch die Gleichung (2) berechnet (Schritt S4).
Der in Schritt S3 berechnete Drehwinkel θi + 1 der Drehachse B wird im Register gespeichert und wird als Drehposition θi beim vorhergehenden Zyklus im nächsten Interpolationszyklus (Schritt S5) verwendet. Der Wert, erhalten durch Addition des Korrekturbetrags δx zu dem in Schritt S2 berechneten Bewegungsbetrag, wird zum X-Achsensteuerkreis 20 als Bewegungsbefehl beim momentanen Zyklus ausgegeben. Der in Schritt S3 berechnete Drehbetrag Δθ, wird zum Achsensteuerkreis 21 der Drehachse B ausgegeben, und der in Schritt S2 berechnete Bewegungsbetrag ΔZ wird zum Z-Achsensteuerkreis 22 ausgegeben (Schritt S6). Die jeweiligen Achsensteuerkreise 20 bis 22 führen eine Feedbacksteuerung der Positionen und Geschwindigkeiten auf der Basis der erhaltenen Befehle und der Positions- bzw. Geschwindigkeits-Feedbacksignale, die von den Positions- bzw. Geschwindigkeitsdetektoren 50 bis 52 zurückgeleitet wurden, aus. Zudem führen die Achsensteuerkreise 20 bis 22 eine Stromschleifensteuerung zum Antreiben der Servomotoren 40 bis 42 über die Servoverstärker 30 bis 32 durch.
Die Verfahren in den Schritten S2 bis S6 werden in jedem Interpolationszyklus durchgeführt. Bei Beendigung der Bewegung für einen vorgegebenen Block wird das Interpolationsverfahren auf ähnliche Weise durchgeführt, indem die vorverarbeiteten Daten im nächsten Block verwendet werden.
Das Werkzeug 5 bewegt sich bei den vorstehenden Verfahren in X-, Y- und Z-Achsenrichtungen in Bezug auf das Werkstück W an einem Weg entlang und mit einer Geschwindigkeit, die jeweils vom Befehlsprogramm vorgegeben sind, und bearbeitet das Werkstück.
In dem vorstehenden Beispiel umfasst die Werkzeugmaschine die X- und Z-Achsen-Linearbewegungsachsen. Die zu diesen linearen Bewegungsachsen senkrechte Y-Achse ist definiert als virtuelle Achse, und das Schwenkbauteil wird um eine Achse (Drehachse) parallel zur Z-Achse, d.h. auf der X-Y-Ebene, gedreht. Die Werkzeugmaschine wird in der Y-Achsenrichtung durch Drehen des Schwenkbauteils bewegt, und ein X-Achsen-Bewegungsbefehl wird korrigiert. Dreht sich das Schwenkbauteil um eine Achse (d.h. in der Y-Z-Ebene) parallel zur X-Achse, und nicht um die Z-Achse, wird eine Bewegung in der Y-Achsenrichtung durch Drehen des Schwenkbauteils erzeugt, und ein Z-Achsen-Bewegungsbefehl wird korrigiert.
Allgemein ausgedrückt wird das Schwenkbauteil, das das an seinem distalen Ende angeordnete Werkzeug umfasst, um die erste lineare Bewegungsachse der ersten und zweiten linearen Bewegungsachsen, senkrecht zueinander oder eine Achse, parallel zur ersten linearen Bewegungsachse gedreht, so dass das Werkzeug in der dritten Achsenrichtung senkrecht zu den ersten und zweiten linearen Bewegungsachsen bewegt wird, und ein Bewegungsbefehl an die zweite lineare Bewegungsachse wird korrigiert, so dass die durch die Drehung des Schwenkbauteils verursachte Bewegung des Werkzeugs in der Richtung der zweiten linearen Bewegungsachse, abgebrochen wird.

Claims

Numerisches Steuergerät (10) zum Steuern eines Betriebs einer Werkzeugmaschine gemäß einem Befehlsprogramm, wobei: die Werkzeugmaschine umfasst: eine erste lineare Bewegungsachse, eine zweite lineare Bewegungsachse senkrecht zur ersten linearen Bewegungsachse, eine Drehachse (B) zum Drehen eines Schwenkbauteils (4) um die erste lineare Bewegungsachse oder eine Achse parallel zur ersten linearen Bewegungsachse, und ein Werkzeug (5), das am distalen Ende des Schwenkbauteils (4) angeordnet ist; und ein Arbeitsweg des Werkzeugs (5) in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem in dem Befehlsprogramm vorgegeben wird, und das numerische Steuergerät (10) umfasst: Vorrichtungen zum Interpolieren des Arbeitswegs des Werkzeugs in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem, der von dem Betriebsprogramm in einem festgelegten Zyklus vorgegeben wird, und Berechnen eines Bewegungsbetrags des Werkzeugs (5) zwischen Interpolationspunkten als Interpolationskomponenten auf dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem, wobei das numerische Steuergerät gekennzeichnet ist durch: Vorrichtungen zum Berechnen eines Drehbetrags des Werkzeugs (5) um die Drehachse (B), der zum Bewegen des Werkzeugs (5) um eine Interpolationskomponente für eine dritte Achse senkrecht zur ersten und zweiten linearen Bewegungsachse erforderlich ist; und Vorrichtungen zum Berechnen eines Bewegungsbetrags des Werkzeugs (5) in der Richtung der zweiten linearen Bewegungsachse, der durch die Drehung des Werkzeugs (5) um den berechneten Drehbetrag verursacht wird, als Korrekturbetrag, wobei ein Bewegungsbetrag einer Interpolationskomponente der ersten linearen Bewegungsachse zur ersten linearen Bewegungsachse ausgegeben wird, ein um den Korrekturbetrag korrigierter Bewegungsbetrag an die zweite lineare Bewegungsachse ausgegeben wird, bzw. der Drehbetrag in einem festgelegten Zyklus zur Schwenkachse (B) ausgegeben wird.