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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerung und insbesondere eine numerische Steuerung, die eine Achsensteuerung durchführt, wobei zwei parallele Achsen als eine virtuelle Achse angesehen wird.
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Beschreibung der verwandten Technik
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7 zeigt die Konfiguration eines Doppelständer-Bearbeitungszentrums.
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Ein großes Doppelständer-Bearbeitungszentrum weist eine Maschinenkonfiguration auf, in der eine W-Achse (Wm-Achse, Ws-Achse) von einer zur W-Achse parallelen Z-Achse begleitet wird, wie in 7 gezeigt. Ein Bohrer, ein Schaftfräser oder ein anderes, an der Z-Achse angebrachtes Zerspanungswerkzeug zerspant ein Werkstück. Die Verwendung der W-Achse und der Z-Achse erlaubt das Erreichen eines langen Hubs. Ein Steuern der zwei Achsen, der W-Achse und der Z-Achse, wobei die zwei Achsen als eine virtuelle Achse (V-Achse) angesehen werden, wird Querbalken-Achsensteuerung genannt.
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Eine Querbalken-Achsensteuerungsfunktion ist eine Funktion, die in einer Maschinenkonfiguration verwendet wird, in der eine Achse (die W-Achse im Beispiel in 7, eine Masterachse) von einer anderen Achse parallel zur Achse (die Z-Achse im Beispiel in 7, eine Slaveachse) begleitet wird, und die konfiguriert ist, die zwei Achsen als eine virtuelle Achse (die V-Achse im Beispiel in 7) zu steuern. In einem Querbalken-Achsensteuerungsmodus wird ein Befehl für eine Achse (V-Achse) verwendet, um den Weg/die Geschwindigkeit der zwei Achsen (W-Achse, Z-Achse) auf eine solche Weise gleichzeitig zu steuern, dass sich die Spitze eines Zerspanungswerkzeugs wie durch einen Programmbefehl vorgesehen bewegt. In der Querbalken-Achsensteuerung ist ein Hub, der der V-Achse befohlen werden kann, die Summe der Hübe der zwei Achsen (Hub der W-Achse und Hub der Z-Achse). Die Querbalken-Achsensteuerung ist gleichermaßen auf eine Bohrmaschine mit zwei parallelen Achsen anwendbar.
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Ein beschreibendes Beispiel und eine Aktion der Querbalken-Achsensteuerungsfunktion in einem numerischen Steuerungsprogramm werden in Bezug auf 8 beschrieben.
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Wenn die Querbalken-Achsensteuerungsfunktion verwendet wird und gewünscht wird, dass die Querbalken-Achsensteuerungsfunktion in einem numerischen Steuerungsprogramm ausgeführt wird, wird ein Befehl „G51.7” verwendet, um den Querbalken-Achsensteuerungsmodus einzuschalten und eine Achsenbewegung auf Basis der Querbalken-Achsensteuerung zu befehlen, und wenn die Querbalken-Achsensteuerung abgeschlossen ist, wird ein Befehl „G50.7” verwendet, um den Querbalken-Achsensteuerungsmodus auszuschalten.
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In 8 wird der Befehl „G51.7” im Block N2 verwendet, um den Querbalken-Achsensteuerungsmodus einzuschalten. Der Befehl Q nach dem Befehl „G51.7” repräsentiert ein Verteilungsverhältnis, mit dem ein Weg auf die W-Achse verteilt wird, und im Beispiel von 8 („Q30”) wird 30% eines Wegs auf die W-Achse (70% auf die Z-Achse) verteilt.
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Wenn nach Einschalten des Querbalken-Achsensteuerungsmodus ein Bewegungsbefehl an die V-Achse ausgegeben wird, werden der Weg und die Vorschubgeschwindigkeit, die der V-Achse befohlen werden, nach dem durch den Q-Befehl angegebenen Verteilungsverhältnis auf die W-Achse und die Z-Achse verteilt, wie durch die Blöcke N3 und N4 angezeigt. Da zum Beispiel im Block N3 ein Schneidvorschubbefehl (G01) an die V-Achse ausgegeben wird, der einen Weg von 100,0 mm und eine Vorschubgeschwindigkeit von 1000,0 mm/min angibt, wird die Bewegung der W-Achse so ausgeführt, dass der Weg 30,0 mm und die Vorschubgeschwindigkeit 300 mm/min betragen, und die Bewegung der Z-Achse wird so ausgeführt, dass der Weg nach dem Verteilungsverhältnis 70,0 mm und die Vorschubgeschwindigkeit 700 mm/min betragen.
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Da in den Blöcken N6 und N7 der Querbalken-Achsensteuerungsmodus ausgeschaltet wurde, wird andererseits die Maschine in einem normalen Modus angetrieben, in dem individuelle Bewegungsbefehle an die W-Achse und die Z-Achse ausgegeben werden müssen. Eine Ausgabe eines Bewegungsbefehls an die V-Achse im Zustand, in dem der Querbalken-Achsensteuerungsmodus nicht in Betrieb ist, resultiert in einem Alarm.
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Die
japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2003-022106 offenbart ein Beispiel einer Technologie zum Steuern einer Maschine mit zwei parallelen Achsen, wie die oben beschriebenen. Die Technologie soll das folgende Problem lösen:
Um den Weg eines Zerspanungswerkzeugs relativ zu einem Werkstück durch Verwendung einer Vielzahl von parallelen Steuerungsachsen zu vergrößern, ist es notwendig, die Beziehung unter der Vielzahl der parallelen Steuerungsachsen in einem numerischen Steuerungsprogramm anzugeben, das in einer numerischen Steuerung installiert ist, die ein Bearbeitungszentrum steuert. Der Grund dafür ist folgender: Um die Hübe der Vielzahl von (ersten und zweiten) parallelen Steuerungsachsen in vollem Umfang zu nutzen, muss in dem Zustand, in dem die erste Steuerungsachse in Betrieb ist, die zweite Steuerungsachse, die parallel zur ersten Steuerungsachse ist, vorab so auf eine ungefähre Position bewegt werden, dass die Hubgrenze der ersten Steuerungsachse nicht erreicht wird. In dem Zustand, in dem die erste Steuerungsachse in Betrieb ist, wird die Bearbeitung beendet, wenn die Hubgrenze der ersten Steuerungsachse erreicht wird. Eine Erstellung des oben beschriebenen numerischen Steuerungsprogramms ist jedoch eine relativ schwierige, sehr zeitaufwendige Aufgabe. Auch wenn ein Bearbeitungszentrum eine Vielzahl von parallelen Steuerungsachsen aufweist, verhindert deshalb die Tatsache, dass die Erstellung eines numerischen Steuerungsprogramms eine schwierige und zeitaufwendige Aufgabe ist, eine häufige praktische Verwendung der Vielzahl von parallelen Steuerungsachsen im Stand der Technik.
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Die in der
japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2003-022106 offenbarte Technologie, die oben beschrieben wurde, wurde angesichts des oben beschriebenen Problems ausgeführt und hat das Ziel, eine numerische Steuerung und ein von der numerischen Steuerung gesteuertes Maschinenwerkzeug bereitzustellen, wobei das Maschinenwerkzeug eine Vielzahl von parallelen Achsen aufweist und die numerische Steuerung konfiguriert ist, den Hub jeder der Achsen des Maschinenwerkzeugs effektiv nutzen zu können, indem sie bewirkt, dass die Vielzahl der Achsen zusammenwirkend ohne Erstellung eines komplexen numerischen Steuerungsprogramms angetrieben wird.
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Die oben beschriebene, in der
japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2003-022106 offenbarte Technologie erlaubt einem Maschinenwerkzeug mit einer Vielzahl von parallelen Achsen, den Hub jeder der Achsen effektiv zu nutzen, ohne einen Bearbeitungsprogrammbefehl zu verwenden, der jede der Steuerungsachsen bewegt, sondern nur mit einem Befehl für eine Achsenrichtung, sodass der Bereich, über den das Maschinenwerkzeug eine Bearbeitung durchführen kann, bis zum Maximum genutzt werden kann, wodurch die Leistung des Maschinenwerkzeugs maximiert werden kann. Wie oben beschrieben erlaubt die Technologie einer Doppelständermaschine und einer Bohrmaschine, eine Achsensteuerung auf eine solche Weise durchzuführen, dass Hübe von zwei parallelen Achsen maximiert werden.
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In der oben beschriebenen, in der
japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2003-022106 offenbarten Technologie wird der Vorgang der Steuerungsaktion, in dem die Vielzahl der Achsen miteinander auf Basis eines Befehls in einem Bearbeitungsprogramm zusammenwirkend betrieben wird, in Bezug auf das Ablaufdiagramm in
9 beschrieben. Das Ablaufdiagramm zeigt eine Steuerung in einem Fall, in dem ein Befehl verwendet wird, um die Z-Achse und die W-Achse, die sich in die gleiche Richtung bewegen, zusammenwirkend zu bewegen.
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[Schritt SZ01] Es wird ermittelt, ob ein befohlener Bewegungsendpunkt erreicht wurde oder nicht. Wenn der Bewegungsendpunkt erreicht wurde, wird der aktuelle Prozess beendet, wohingegen der Prozess zu Schritt SZ02 weitergeht, wenn der Bewegungsendpunkt nicht erreicht wurde.
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[Schritt SZ02] Der Weg der Z-Achse wird bestimmt und eine positionsbestimmende Ausgabe wird an die Z-Achse auf Basis des bestimmten Wegs ausgegeben.
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[Schritt SZ03] Es wird ermittelt, ob die Hubgrenze der Z-Achse erreicht wurde oder nicht. Wenn die Hubgrenze der Z-Achse erreicht wurde, geht der Prozess zu Schritt SZ04 weiter, wohingegen der Prozess zu Schritt SZ01 zurückkehrt, wenn die Hubgrenze nicht erreicht wurde.
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[Schritt SZ04] Der Weg der W-Achse wird bestimmt und eine positionsbestimmende Ausgabe wird an die W-Achse auf Basis des bestimmten Wegs ausgegeben.
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[Schritt SZ05] Es wird ermittelt, ob der befohlene Bewegungsendpunkt erreicht wurde oder nicht. Wenn der Bewegungsendpunkt erreicht wurde, wird der aktuelle Prozess beendet, wohingegen der Prozess zu Schritt SZ04 zurückkehrt, wenn der Bewegungsendpunkt nicht erreicht wurde.
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In einer Doppelständermaschine, wie der in
7 gezeigten, bei Bearbeitung, die mit einer Schneidvorschubgeschwindigkeit statt einer Schnellvorschubgeschwindigkeit durchgeführt wird, stellt jedoch eine Bearbeitung, die durch Bewegung der Z-Achse anstatt durch Bewegung der W-Achse durchgeführt wird, die weniger genau und langsamer als die Z-Achse ist, bessere Bearbeitungsergebnisse in Bezug auf Bearbeitungsgeschwindigkeit und Bearbeitungsgenauigkeit bereit. Eine Erstellung eines numerischen Steuerungsprogramms unter Berücksichtigung einer Achse, die nach einer Bearbeitungssituation wie oben beschrieben gesteuert wird, verursacht jedoch für einen Betreiber unerwünscht viel Aufwand. Dieses Problem kann nicht durch den in der oben beschriebenen
japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2003-022106 offenbarten Stand der Technik gelöst werden.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Querbalken-Achsensteuerung und zielt darauf ab, eine numerische Steuerung mit einer Funktion eines automatischen Auswählens einer zu steuernden Achse unter Berücksichtigung von Bearbeitungsgenauigkeit und Bearbeitungsgeschwindigkeit nach einer Bearbeitungssituation bereitzustellen.
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Eine numerische Steuerung nach der vorliegenden Erfindung erlaubt eine Bearbeitung eines Werkstücks durch Steuern einer Maschine auf Basis eines Programms und enthält Folgendes: eine erste Achse, die ein Werkzeug direkt bewegt; und eine zweite Achse, die das Werkzeug indirekt in Zusammenhang mit der Bewegung der ersten Achse in die Richtung bewegt, in die sich die erste Achse bewegt, wobei ermöglicht wird, dass die Bewegung der ersten Achse und die Bewegung der zweiten Achse im Programm auf solche Weise befohlen werden, dass die erste und die zweite Achse als eine virtuelle Achse angesehen werden. Die numerische Steuerung enthält ferner Folgendes: eine Programmleseeinheit, die Blöcke im Programm sequenziell liest; und eine zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit, die konfiguriert ist, wenn ein von der Programmleseeinheit gelesener Block einen Block mit einem Schnellvorschubbefehl an die virtuelle Achse zum Bewegen des Werkzeugs an einen Schneidvorschubstartpunkt beinhaltet, ein vom Schnellvorschubbefehl befohlenes Bewegungsausmaß auf die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen. Und die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit ist konfiguriert, das vom Schnellvorschubbefehl befohlene Bewegungsausmaß so auf die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen, dass eine Bewegung der virtuellen Achse, die von fortlaufenden Blöcken mit Schneidvorschubbefehlen befohlen wird, die auf den Block mit dem Schnellvorschubbefehl im Programm folgen, nur durch Bewegung der ersten Achse erreicht werden kann.
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Wenn die Bewegung der virtuellen Achse, die von den fortlaufenden Blöcken mit Schneidvorschubbefehlen befohlen wird, die auf den Block mit dem Schnellvorschubbefehl im Programm folgen, nicht nur durch Bewegung der ersten Achse erreicht werden kann, kann die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit zuerst so die Bewegung der ersten Achse und die Bewegung der zweiten Achse auf Basis der fortlaufenden Schneidvorschubbefehle anpassen, dass eine Bewegung der zweiten Achse in den fortlaufenden Schneidvorschubbefehlen minimiert wird, und kann danach das vom Schnellvorschubbefehl befohlene Bewegungsausmaß so auf die erste Achse und die zweite Achse verteilen, dass die angepassten Bewegungen der ersten Achse und der zweiten Achse auf Basis der fortlaufenden Schneidvorschubbefehle aktiviert werden.
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Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit kann konfiguriert sein, das vom Schnellvorschubbefehl befohlene Bewegungsausmaß so auf die erste Achse und die zweite Achse verteilen, dass die Wegzeiten der ersten Achse und der zweiten Achse auf Basis des Schnellvorschubbefehls minimiert werden.
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Nach der vorliegenden Erfindung werden Bewegungsbefehle von zwei oder mehr parallelen Steuerungsachsen (W-Achse und Z-Achse) nicht notwendigerweise bei Erstellung eines numerischen Steuerungsprogramms berücksichtigt, sondern ein Befehl nur für eine virtuelle Achse (V-Achse) in einem Schneidvorschubblock ermöglicht eine Bewegung der Z-Achse ohne Bewegen der W-Achse, wodurch eine Bearbeitung mit Präzision bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Ferner werden in einem Fall, in dem eine alleinige Bewegung der Z-Achse nicht ausreicht und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend auf eine solche Weise angetrieben, dass die Bewegung der W-Achse minimiert wird, wodurch eine Verringerung in der Geschwindigkeit minimiert werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Aufgabe und die Merkmale der vorliegenden, oben beschriebenen Erfindung und andere Aufgaben und Merkmale davon werden aus der Beschreibung der folgenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich:
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1 zeigt ein technisches Konzept der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Beispiels einer numerischen Steuerung nach dem Stand der Technik;
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3 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang von zusammenwirkender Aktionssteuerung als Reaktion auf einen Vorschubbefehl an eine V-Achse in einem Querbalken-Achsensteuerungsmodus in der in 3 gezeigten numerischen Steuerung zeigt;
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5 zeigt ein Beispiel der zusammenwirkenden Aktionssteuerung, die von der in 3 gezeigten numerischen Steuerung durchgeführt wird;
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6 zeigt ein Beispiel eines Programms der in 5 gezeigten zusammenwirkenden Aktionssteuerung;
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7 zeigt die Konfiguration eines Doppelständer-Bearbeitungszentrums;
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8 ist ein Beispiel eines Programms von Querbalken-Achsensteuerung nach dem Stand der Technik; und
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9 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang einer Steuerungsaktion zeigt, die in einem Dokument nach dem Stand der Technik offenbart wurde, in der eine Vielzahl von Achsen auf Basis eines Befehls in einem Bearbeitungsprogramm zusammenwirkend betrieben wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Konfigurationen wie die im Stand der Technik oder Konfigurationen ähnlich denen im Stand der Technik weisen die gleichen Bezugszeichen in der Beschreibung auf.
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In der vorliegenden Erfindung, in einem Fall, in dem die Schneidvorschubbefehle (G01, G02 und G03) in einem Block ausgegeben werden oder fortlaufend über zumindest zwei Blöcke ausgegeben werden, wird das oben beschriebene Problem mit dem Stand der Technik dadurch gelöst, dass die Schneidvorschubblöcke vorab zusammenwirkend gelesen werden und die W-Achse und die Z-Achse auf solche Weise zusammenwirkend angetrieben werden, dass nur eine Bewegung der Z-Achse ausreicht, ohne die W-Achse zu bewegen, oder wobei die Bewegung der W-Achse in den Schneidvorschubblöcken minimal gehalten wird.
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1 zeigt ein technisches Konzept der vorliegenden Erfindung.
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In 1 repräsentiert jeder dicke, durchgezogene Pfeil einen Hub der Z-Achse und jeder offene Pfeil repräsentiert einen Hub der W-Achse. Im Allgemeinen ist in einem Doppelständer-Bearbeitungszentrum wie dem in 7 gezeigten die W-Achse weniger genau und langsamer als die Z-Achse, wie oben beschrieben. In einem Fall, in dem die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend als die V-Achse angetrieben werden, falls sich ein Zerspanungswerkzeug an einem Schneidvorschubstartpunkt befindet und die Z-Achse die Hubgrenze erreicht hat, wie in (1) von 1 gezeigt, ist es jedoch unvermeidlich, die W-Achse mit niedriger Geschwindigkeit zum Durchführen des Schneidvorschubs zu bewegen, was weniger genau ist.
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In der vorliegenden Erfindung wird das Zerspanungswerkzeug beim Schnellvorschub, bei dem das Zerspanungswerkzeug zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt wird, zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt, während das Ausmaß der Schnellvorschübe der W-Achse und der Z-Achse so angepasst wird, dass die Bewegung des Zerspanungswerkzeugs auf Basis der Schneidvorschubblöcke hauptsächlich durch die Bewegung der Z-Achse erreicht werden kann, wie in Zustand (2) in 1 gezeigt, und dann werden die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend auf eine solche Weise angetrieben, dass die Bewegung des Werkzeugs in den Schneidvorschubblöcken erreicht werden kann, indem die Z-Achse bewegt wird und die W-Achse nicht bewegt wird oder die Bewegung der W-Achse minimal gehalten wird.
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2 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung nach dem Stand der Technik.
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Eine numerische Steuerung 1 nach dem Stand der Technik enthält eine Programmleseeinheit 10, eine Programmanalyseeinheit 11, eine Verteilungsverarbeitungseinheit 12 und eine Motorsteuerungseinheit 13. In 2 sind eine Motorsteuerungseinheit 13 und ein Motor 2 zur einfachen Beschreibung vorgesehen, aber tatsächlich wird eine Vielzahl von Motorsteuerungseinheiten 13 und Motoren 2 bereitgestellt, sodass die Anzahl davon mit der Anzahl der zu steuernden Achsen übereinstimmt.
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Die Programmleseeinheit 10 liest ein numerisches Steuerungsprogramm 20 aus einem Speicher (nicht gezeigt) und gibt das numerische Steuerungsprogramm 20 an die Programmanalyseeinheit 11 aus. Die Programmanalyseeinheit 11 analysiert jeden Block im von der Programmleseeinheit 10 erhaltenen numerischen Steuerungsprogramm 20, um Daten zu Bewegungsbefehlen zu erstellen, und gibt die erstellten Daten an die Verteilungsverarbeitungseinheit 12 aus.
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Die Verteilungsverarbeitungseinheit 12 bestimmt ein verteiltes Bewegungsausmaß, das jeder Achsenantriebseinheit (dem mit jeder Achse assoziierten Motor 2) befohlen wird, auf Basis eines Verteilungszyklus auf Basis der von der Programmanalyseeinheit 11 empfangenen Daten über die Bewegungsbefehle und gibt das bestimmte verteilte Bewegungsausmaß an die mit der Achse assoziierte Motorsteuerungseinheit 13 aus. Die Motorsteuerungseinheit 13 treibt den Motor 2 auf Basis des von der Verteilungsverarbeitungseinheit 12 empfangenen Bewegungsausmaßes an und steuert diesen.
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3 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die numerische Steuerung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform enthält die Programmleseeinheit 10, die Programmanalyseeinheit 11, die Verteilungsverarbeitungseinheit 12 und die Motorsteuerungseinheit 13 und enthält ferner eine zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14. In 3 sind eine Motorsteuerungseinheit 13 und ein Motor 2 zur einfachen Beschreibung vorgesehen, aber tatsächlich wird eine Vielzahl von Motorsteuerungseinheiten 13 und Motoren 2 bereitgestellt, sodass die Anzahl davon mit der Anzahl der zu steuernden Achsen übereinstimmt.
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Beim Antriebsvorgang der Maschine nach dem Stand der Technik liest die Programmleseeinheit 10 das numerische Steuerungsprogramm 20, die Programmanalyseeinheit 11 analysiert jeden Block im gelesenen numerischen Steuerungsprogramm 20 und die Verteilungsverarbeitungseinheit 12 wird direkt über die Ergebnisse der Analyse informiert, wie oben beschrieben.
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Im Gegensatz dazu führt die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 in der numerischen Steuerung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform die folgende Steuerung am Startpunkt jedes der Schneidvorschubbefehle (G01, G02 und G03) durch:
Wenn der Schneidvorschubstartpunkt im numerischen Steuerungsprogramm 20 gelesen wird, genauer, wenn die in einem Block auszugebenden Schneidvorschubbefehle auf einen Schnellvorschubblock folgen oder die fortlaufend über mindestens zwei Blöcke auszugebenden Schneidvorschubbefehle auf einen Schnellvorschubblock folgen, liest die Programmleseeinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform die Schneidvorschubblöcke vorab und gibt den Schnellvorschubblock und die vorab gelesenen Schneidvorschubblöcke an die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 anstatt an die Programmanalyseeinheit 11 aus.
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Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 führt die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse durch einen Schnellvorschubbefehl (G00) so zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt werden, dass die Wegzeit auf Basis der Schnellvorschubgeschwindigkeiten der W-Achse und der Z-Achse minimiert werden kann, die vorab auf eine solche Weise angegeben werden, dass die Zielbewegung nur durch Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse zwischen den Koordinaten in einem Block, in dem die positive Z-Koordinate (oder V-Koordinate) maximiert wird, und den Koordinaten in einem Block erreicht werden kann, in dem die negative Z-Koordinate (oder V-Koordinate) minimiert wird, unter den von der Programmleseeinheit 10 empfangenen Schneidvorschubblöcken.
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Im Fall, in dem die Schneidvorschubbefehle in einem Block vorhanden sind und eine alleinige Bewegung der Z-Achse keinen ausreichenden Hub ergibt und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, führt die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend so angetrieben werden, dass die Bewegung der W-Achse minimiert wird.
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Ferner führt die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 in dem Fall, in dem die Schneidvorschubbefehle fortlaufend über mindestens zwei Blöcke vorhanden sind, wenn eine alleinige Bewegung der Z-Achse keinen ausreichenden Hub ergibt und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse durch den Schnellvorschubbefehl (G00) so zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt werden, dass die Wegzeit auf Basis der Schnellvorschubgeschwindigkeiten der W-Achse und der Z-Achse minimiert werden kann, die vorab auf eine solche Weise angegeben werden, dass Bewegungen, die durch die größtmögliche Anzahl von fortlaufenden Befehlsblöcken befohlen werden, nur durch die Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse erreicht werden können. In Bezug auf einen Block, in dem eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, führt die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend so angetrieben werden, dass die Bewegung der W-Achse minimiert wird. In einem solchen Block zum zusammenwirkenden Antreiben der W-Achse und der Z-Achse, falls die W-Achse und die Z-Achse von einem Block unmittelbar vor diesem Block zusammenwirkend angetrieben werden müssen, führt die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend angetrieben werden.
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Ferner kann die numerische Steuerung in dem Fall, in dem eine alleinige Bewegung der Z-Achse keinen ausreichenden Hub ergibt und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, konfiguriert sein, eine Auswahl eines Modus anzubieten, in dem die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend auf eine solche Weise angetrieben werden, dass die Bewegung der W-Achse in jedem Schneidvorschubblock minimiert wird.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang von zusammenwirkender Aktionssteuerung als Reaktion auf einen Vorschubbefehl an die V-Achse im Querbalken-Achsensteuerungsmodus in der numerischen Steuerung 1 zeigt, die die in 3 gezeigten funktionalen Blöcke enthält. Das Ablaufdiagramm zeigt den Vorgang der zusammenwirkenden Aktionssteuerung in einem Fall, in dem das numerische Steuerungsprogramm 20 zur einfachen Beschreibung nur Vorschubbefehle (Schnellvorschubbefehle, Schneidvorschubbefehle) beinhaltet.
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[Schritt SA01] Die Programmleseeinheit 10 liest einen Block im numerischen Steuerungsprogramm 20 aus dem Speicher.
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[Schritt SA02] Die Programmleseeinheit 10 bestimmt, ob der in Schritt SA01 gelesene Block ein Block ist, der einen Schnellvorschubbefehl beinhaltet, der das Zerspanungswerkzeug zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt, oder nicht.
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Ob der gelesene Block einen Schnellvorschubbefehl beinhaltet, der das Zerspanungswerkzeug zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt, oder nicht, wird folgendermaßen bestimmt: Es wird zuerst bestimmt, ob der gelesene Block ein Schnellvorschubblock ist oder nicht; wenn der gelesene Block ein Schnellvorschubblock ist, wird ferner bestimmt, ob ein oder mehrere Schneidvorschübe befehlende Blöcke auf den Schnellvorschubblock folgen oder nicht; und wenn ein oder mehrere Schneidvorschübe befehlende Blöcke auf den Schnellvorschubblock folgen, wird bestimmt, dass der Schnellvorschubblock einen Befehl beinhaltet, der das Zerspanungswerkzeug zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt.
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Wenn der in Schritt SA01 gelesene Block ein Block ist, der einen Schnellvorschubbefehl beinhaltet, der das Zerspanungswerkzeug an den Schneidvorschubstartpunkt bewegt, fährt der Prozess mit Schritt SA07 fort, wohingegen der Prozess mit Schritt SA03 fortfährt, wenn der in Schritt SA01 gelesene Block irgendein anderer Block ist.
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[Schritt SA03] Die Programmanalyseeinheit 11 analysiert, dass ein Befehl zum Bewegen der V-Achse im in Schritt SA01 gelesenen Block ein Befehl zum Bewegen der W-Achse und der Z-Achse unter Verwendung eines zum Beispiel durch einen Q-Befehl angegebenen Verteilungsverhältnisses ist.
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[Schritt SA04] Die Verteilungsverarbeitungseinheit 12 ermittelt ein verteiltes Bewegungsausmaß, das jeder Achsenantriebseinheit befohlen wird, auf Basis eines Verteilungszyklus auf Basis der von der Programmanalyseeinheit 11 oder der zusammenwirkenden Antriebsanalyseeinheit 14 empfangenen Daten über den Bewegungsbefehl.
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[Schritt SA05] Die Verteilungsverarbeitungseinheit 12 gibt das in Schritt SA04 bestimmte verteilte Bewegungsausmaß für jede Achse an die Motorsteuerungseinheit 13 für jede Achse aus.
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[Schritt SA06] Es wird ermittelt, ob die Blöcke im numerischen Steuerungsprogramm abgeschlossen wurden oder nicht. Wenn ein Ergebnis der Bestimmung zeigt, dass die Blöcke abgeschlossen wurden, wird der Prozess beendet, wohingegen der Prozess zu Schritt SA01 zurückkehrt, wenn das Ergebnis der Bestimmung zeigt, dass die Blöcke nicht abgeschlossen wurden.
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[Schritt SA07] Die Programmleseeinheit 10 liest vorab Blöcke, die auf die in Schritt SA02 aus dem numerischen Steuerungsprogramm 20 gelesenen Schnellvorschubblöcke folgen.
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[Schritt SA08] Die Programmleseeinheit 10 ermittelt, ob der Block, der auf die vorab in Schritt SA07 gelesenen Blöcke folgt, einen Schnellvorschubbefehl beinhaltet oder nicht. Wenn der folgende Block einen Schnellvorschubbefehl beinhaltet, fährt der Prozess mit Schritt SA09 fort, andernfalls (wenn der folgende Block einen Schneidvorschubbefehl beinhaltet) kehrt der Prozess zu Schritt SA07 zurück.
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[Schritt SA09] Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 speichert eine maximale V-Koordinate in der positiven Richtung und eine minimale V-Koordinate in der negativen Richtung (Bewegungsbereich), unter den Befehlen für die V-Achse in allen vorab in Schritt SA07 gelesenen Schneidvorschubblöcken.
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[Schritt SA10] Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 ermittelt, ob die maximale V-Koordinate in der positiven Richtung und die minimale V-Koordinate in der negativen Richtung nur durch Bewegung der Z-Achse erreicht werden oder nicht. Wenn die Koordinaten nur durch Bewegung der Z-Achse erreicht werden, fährt der Prozess mit Schritt SA11 fort, andernfalls fährt der Prozess mit Schritt SA13 fort.
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[Schritt SA11] Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 führt eine Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse mit einem Schnellvorschub (dem in Schritt SA01 gelesenen Schnellvorschubbefehl G00) so zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt werden, dass die Bewegung des Werkzeugs nur durch Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse für alle vorab gelesenen Zerspanungsblöcke auf eine solche Weise erreicht werden kann, dass die Wegzeit auf Basis von vorab angegebenen Schnellvorschubgeschwindigkeiten der W-Achse und der Z-Achse minimiert werden kann.
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[Schritt SA12] Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 führt eine Analyse auf eine solche Weise durch, dass die Bewegung des Werkzeugs für die vorab gelesenen Zerspanungsblöcke nur durch Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse erreicht werden kann, und der Prozess kehrt zu Schritt SA04 zurück.
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[Schritt SA13] Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 führt eine Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse mit schnellem Vorschub (dem in Schritt SA01 gelesenen Schnellvorschubbefehl G00) so zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt werden, dass die Bewegung des Werkzeugs nur durch Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse für die größtmögliche Anzahl an fortlaufend befohlenen Blöcken unter allen vorab gelesenen Zerspanungsblöcken auf eine solche Weise erreicht werden kann, dass die Wegzeit auf Basis von vorab angegebenen Schnellvorschubgeschwindigkeiten der W-Achse und der Z-Achse minimiert werden kann.
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[Schritt SA14] Die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 führt die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die Bewegung des Werkzeugs nur durch Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse für die vorab gelesenen Schneidvorschubblöcke mit Ausnahme eines Blocks erreicht werden kann, bei dem eine alleinige Bewegung der Z-Achse keinen ausreichenden Hub ergibt und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist. In Bezug auf einen solchen Block, in dem eine alleinige Bewegung der Z-Achse keinen ausreichenden Hub ergibt und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, führt die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 die Analyse auf eine solche Weise durch, dass die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend so angetrieben werden, dass die Bewegung der W-Achse minimiert wird. Der Prozess kehrt dann zu Schritt SA04 zurück.
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5 zeigt ein Beispiel der Aktion der numerischen Steuerung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, in dem Schneidvorschub befehlende Blöcke auf einen Block, der einen Schnellvorschubbefehl an die V-Achse beinhaltet, im Querbalken-Achsensteuerungsmodus über fortlaufende zwei Blöcke folgen. 6 zeigt ein Beispiel eines numerischen Steuerungsprogramms, das die Aktion in 5 erreicht. In 5 repräsentiert der dicke, durchgezogene Pfeil einen Hub der Z-Achse und der offene Pfeil repräsentiert einen Hub der W-Achse. Die Bezugszeichen N3 bis N5, mit denen die Pfeile gekennzeichnet sind, die die Vorschubaktion in 5 zeigen, repräsentieren Blocknummern entsprechender Vorschubbefehle im numerischen Steuerungsprogramm in 6. Ferner wird angenommen, dass die Hubgrenze der Z-Achse 1000 mm beträgt.
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Ein numerisches Steuerungsprogramm 00002 in 6 führt zuerst eine Steuerung durch, in der die positive Spindelgrenze der Z-Achse im Block N1 erreicht wird. In dieser Situation wird der Querbalken-Achsensteuerungsmodus im Block N2 eingeschaltet und der Block N3, der ein einen Schnellvorschub befehlender Block ist, wird dann gelesen. An diesem Punkt bezieht sich die numerische Steuerung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform auf den Block N4, der auf den Block N3 folgt und ein einen Schneidvorschub befehlender Block ist, und bestimmt deshalb, dass der Block N3 einen Schnellvorschubbefehl beinhaltet, der das Zerspanungswerkzeug an den Schneidvorschubstartpunkt (zu Schritt SA07 in 4) bewegt.
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Die Blöcke N4 und N5, von denen jeder einen Schneidvorschubbefehlsblock beinhaltet, werden dann vorab gelesen und der V-Achsen-Bewegungsbereich auf Basis der Schneidvorschubblöcke wird identifiziert (Schritt SA09 in 4). Da im Block N4 in 6 ein inkrementeller Befehl (G91) eine Bewegung der V-Achse in der positiven Richtung über 150,0 mm (V150.0) befiehlt und im Block N5 ein inkrementeller Befehl (G91) eine Bewegung der V-Achse in der negativen Richtung über 300,0 mm (V300.0) befiehlt, der Weg der V-Achse vom Schneidvorschubstartpunkt über einen Bereich von 150 maximal 300 mm±. Da der Bewegungsbereich innerhalb der Z-Achsen-Spindelgrenze von 1000 mm erlaubt ist, ordnet die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 den Schnellvorschubweg im Block N3 der W-Achse und der Z-Achse auf eine solche Weise zu, dass die Z-Achsenposition am Schneidvorschubstartpunkt so angepasst wird, dass der Schneidvorschub in den Blöcken N4 und N5 nur durch Bewegung der Z-Achse erreicht wird.
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Als ein Beispiel eines Verfahrens zum Zuordnen des Schnellvorschubwegs zur W-Achse und zur Z-Achse, zum Beispiel in einer Reihe von Schneidvorschubblöcken, wird der Bereich möglicher Z-Achsenkoordinaten auf Basis des Wegs in der positiven Richtung der V-Achse und des Wegs in der negativen Richtung der V-Achse in Bezug auf den Schneidvorschubstartpunkt angegeben und der Schnellvorschubweg wird auf eine solche Weise auf die W-Achse und die Z-Achse aufgeteilt, dass die Kombination des Wegs der W-Achse und des Wegs der Z-Achse gleich des vom Schnellvorschubbefehl befohlenen Wegs innerhalb des angegebenen Bereichs ist und dass die Wegzeit minimiert wird, für die der Schnellvorschub der W-Achse und der Schnellvorschub der Z-Achse durchgeführt werden. Um Bewegungsbefehle in der Reihe der Schneidvorschubblöcke nur durch die Z-Achse auszuführen, kann im vorliegenden Beispiel der V-Achsen-Schneidvorschubweg nur durch Bewegung der Z-Achse erreicht werden, wenn die Z-Achsen-Koordinate am Schneidvorschubstartpunkt in einen Bereich von 150,0 bis 850,0 mm fällt. Da der Block N3 eine Bewegung der V-Achse in der positiven Richtung über 100,0 mm befiehlt, kann eine Bewegung der Z-Achse in der negativen Richtung um ein Ausmaß in einem Bereich von 150,0 bis 850,0 mm durch eine Bewegung der W-Achse in der positiven Richtung um ein Ausmaß in einem Bereich von 250,0 bis 950,0 mm erreicht werden. Unter Bewegungsbereichskombinationen minimiert eine Kombination einer Bewegung der Z-Achse in der negativen Richtung über 150,0 mm und eine Bewegung der W-Achse in der positiven Richtung über 250,0 mm die Wegzeit.
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Wenn Schneidvorschubbefehle fortlaufend über mindestens zwei Blöcke vorhanden sind und eine alleinige Bewegung der Z-Achse keinen ausreichenden Hub ergibt und eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, werden die W-Achse und die Z-Achse durch einen Schnellvorschub (G00) so zum Schneidvorschubstartpunkt bewegt, dass die Bewegung des Werkzeugs nur durch eine Bewegung der Z-Achse ohne Bewegung der W-Achse für eine größtmögliche Anzahl an fortlaufend befohlenen Blöcken erreicht werden kann, sodass die Wegzeit auf Basis von vorab angegebenen Schnellvorschubgeschwindigkeiten der W-Achse und der Z-Achse minimiert werden kann. In Bezug auf einen Block, in dem eine Bewegung der W-Achse erforderlich ist, werden die W-Achse und die Z-Achse zusammenwirkend so angetrieben, dass die Bewegung der W-Achse minimiert wird.
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Das oben beschriebene Beispiel wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben. Es wird in 5 angenommen, dass die Hubgrenze der Z-Achse auf 200 mm anstatt auf 1000 mm gesetzt ist, als Ergebnis wird Z200 im Block N1 anstatt von Z1000 gesetzt, und dass die Z-Achse aufgrund einer Bewegung im Block N1 eine Hubgrenze in der positiven Richtung erreicht hat. In diesem Fall erlaubt der Block N4, der eine Bewegung von 150 mm befiehlt, eine Bewegung der Z-Achse, wohingegen der Block N5, der eine Bewegung von 300 mm befiehlt, einer Z-Achse alleine keinen ausreichenden Hub gibt, was eine Bewegung sowohl der W-Achse als auch der Z-Achse erfordert. Deshalb wird in der Bewegung im Block N3 eine Bewegung der Z-Achse um 150 mm durch einen Schnellvorschub in der negativen Richtung durchgeführt und eine Bewegung der W-Achse um 250 mm wird durch einen Schnellvorschub in der positiven Richtung durchgeführt. Als Ergebnis wird im Block N4 eine Bewegung der Z-Achse um 150 mm mit einer Schneidgeschwindigkeit von 1000 mm/min in der positiven Richtung durchgeführt und im Block N5 werden eine Bewegung der Z-Achse um 200 mm in der negativen Richtung und eine Bewegung der W-Achse um 100 mm in der negativen Richtung durchgeführt. Die Schneidgeschwindigkeit im Block N5 ist zum Beispiel auf 500 mm/min begrenzt, da eine Bewegung der W-Achse involviert ist.
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Wie oben beschrieben erlaubt eine Anpassung der Positionen der Z-Achse und der W-Achse im Schnellvorschub zum Schneidvorschubstartpunkt, dass der Schneidvorschub in der Bewegung zu einem Mittelpunkt im Schneidvorschub im folgenden Block und in der Bewegung zum Schneidvorschubendpunkt im Block N5 mit einem Z-Achsen-Bewegungsbefehl alleine oder mit einem Bewegungsbefehl durchgeführt wird, der eine Bewegung der W-Achse minimiert.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann auf eine Vielzahl von Aspekten mit geeigneten Änderungen an der Ausführungsform implementiert werden.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 zum Beispiel als ein funktionales Mittel beschrieben, das von der Programmanalyseeinheit 11 verschieden ist, aber die zusammenwirkende Antriebsanalyseeinheit 14 kann als ein sekundäres funktionales Mittel der Programmanalyseeinheit 11 implementiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003-022106 [0010, 0011, 0012, 0013, 0019]
