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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Numerik-Steuervorrichtung.
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Hintergrund
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Eine mit einer Numerik-Steuervorrichtung versehene Werkzeugmaschine führt eine Bearbeitung durch, während sie Achsen steuert, um einen beweglichen Abschnitt zu einer Position zu bewegen, die durch ein Bearbeitungsprogramm befohlen ist. Jedoch realisiert eine Maschine, die eine lineare Bewegungsachse und eine Rotationsbewegungsachse enthält, wie eine Fünf-Achsen-Maschine, kompliziertere Bearbeitung durch angemessenes Steuern der jeweiligen Achsen, um eine Werkzeugposition und eine Werkzeughaltung zu einer gewünschten Position und einer gewünschten Haltung einzustellen.
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Patentliteratur 1 schlägt vor, dass in einer Numerik-Steuervorrichtung, welche eine Fünf-Achsen-Maschine steuert, welche linear einen Tisch in X-Achsen- und Y-Achsenrichtungen antreibt und den Tisch in einer C-Achsenrichtung rotiert und ein Werkzeug in einer Z-Achsenrichtung linear antreibt und das Werkzeug in einer A-Achsenrichtung rotiert, nachdem Interpolation ab einer Startposition zu einer befohlenen Position bezüglich der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse durchgeführt wird, auf Basis einer Position und Geschwindigkeit eines durch das NC-Programm befohlenen Werkstück-Koordinatensystems eine Interpolation ab der Startposition bis zur befohlenen Position bezüglich der A-Achse und der C-Achse durchgeführt wird und Interpolationspositionen der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse (lineare Achsen) auf Basis der Interpolationspositionen der A-Achse und der C-Achse (Rotationsachsen) korrigiert werden.
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Folglich ist es gemäß Patentliteratur 1 möglich, eine genaue Bearbeitung auf ein auf dem rotierenden Tisch platzierten Werkstück anzuwenden, während eine Interpolation gemäß einem einfachen NC-Programm durchgeführt wird.
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Zitateliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-195917
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Die in Patentliteratur 1 beschriebene Werkzeugspitzenpunkt-Steuerung wird erwogen als Steuerung zum Steuern einer Bahn eines Werkzeugspitzenpunkts in Bezug auf das Werkstück, während eine Werkzeughaltung durch Interpolieren der Werkzeughaltung beim Interpolieren von Achsenbewegungen wie etwa Bahn und Geschwindigkeit des Werkstücks, befohlen durch ein Bearbeitungsprogramm, und eine Bahn und Geschwindigkeit des Werkstücks einer Kantenposition eines Werkzeugs (der Werkzeugspitzenpunkt) miteinander koinzidieren. Das heißt, dass die in Patentliteratur 1 beschriebene Technologie auf der Voraussetzung basiert, dass die Werkzeughaltung immer genau geändert werden kann.
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Andererseits führte der Erfinder eine Untersuchung durch und fand, dass es einen Fall gibt, bei dem ein Bearbeitungsprogramm, bei dem Fluktuation bei einer Werkzeughaltung verursacht wird, erzeugt wird.
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Beispielsweise ist ein in einer Werkzeugmaschine wie etwa einer Fünf-Achsen-Maschine verwendetes Bearbeitungsprogramm oft ein kompliziertes Programm, weil das Bearbeitungsprogramm nicht nur eine Werkzeugposition befiehlt, sondern auch eine Werkzeughaltung. Daher, obwohl ein Bearbeitungsprogramm üblicherweise durch eine CAM-(Computer Aided Manufacturing)Vorrichtung oder dergleichen erzeugt wird, gibt die CAM das Bearbeitungsprogramm einschließlich eines Quantisierungsfehlers eines Toleranzbreiten-Grads, der durch die CAM in Bezug auf eine ideale Werkzeugposition und eine ideale Werkzeughaltung eingestellt wird, aus. Daher wird manchmal ein Bearbeitungsprogramm erzeugt, das Fluktuation an einer Werkzeugposition und einer Werkzeughaltung verursacht.
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Der Erfinder führte eine Untersuchung bezüglich dieses Punkts durch und fand, dass die Fluktuation bei der Werkzeughaltung kein ernsthaftes Problem darstellt, wenn die Werkzeughaltung von einer besonderen Haltung weg ist, aber wenn die Werkzeughaltung nahe an der besonderen Haltung ist, sich eine kleine Haltungsfluktuation manchmal zu einem großen Bewegungsbetrag einer Rotationsachse ändert. Die besondere Haltung gibt eine Haltung an, in der eine Rotationsachse eines Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine 0 Grad beträgt (eine Zentralachse des Werkzeugs ist parallel zu einer Z-Achse rechtwinklig zur Hauptebene eines Tischs). In diesem Fall ist ein Winkel einer Rotationsachse des Tisches nicht eindeutig bestimmt und jeder Winkel kann ausgewählt werden.
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In der in Patentliteratur 1 beschriebenen Werkzeugspitzenpunkt-Steuerung, wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, ändert eine durch ein Problem aufgrund eines Quantisierungsfehlers in der CAM verursachte sehr kleine Werkzeughaltungsänderung leicht Änderungen zu einem großen Bewegungsbetrag der Rotationsachse, und es tendiert eine Bewegungszeit der Rotationsachse dazu, anzusteigen.
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In der in Patentliteratur 1 beschriebenen Werkzeugspitzenpunkt-Steuerung wird eine Interpolationsposition der Linearachse auf Basis der Interpolationsposition der Rotationsachse korrigiert. Daher, wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, steigt auch gemäß einem Anstieg bei dem Bewegungsbetrag der Rotationsachse ein Bewegungsbetrag der linearen Achse an. Daher treten die Einflüsse eines Rückschlags (Flankenspiel), einer verlorenen Bewegung (Konturfehler) und von Reibung beachtlich auf und entsprechend ist es wahrscheinlich, dass die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt ist.
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Obige gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Numerik-Steuervorrichtung zu erhalten, die die Zeit der Rotationsbewegung einer Rotationsachse reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern kann.
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Problemlösung
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Um das obige Problem zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, eine Numerik-Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine Mehrzahl von linearen Achsen und eine oder mehr Rotationsachsen enthält, und eine Relativ-Werkzeughaltung in Bezug auf ein auf einem Tisch platziertes Werkstück steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung beinhaltet: eine Programmleseeinheit, die sequentiell eine Werkzeughaltung in Bezug auf das Werkstück aus einem Bearbeitungsprogramm ausliest; eine Bestimmungseinheit, die feststellt, ob die gelesene Werkzeughaltung innerhalb eines vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist oder nicht; eine Werkzeughaltungs-Steuereinheit, welche Steuerinhalt der Werkzeughaltung anhand eines Ergebnisses der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit bestimmt; und eine Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbrems-Verarbeitungseinheit, welche die Mehrzahl von linearen Achsen und die eine oder mehrere Rotationsachsen anhand des bestimmten Steuerinhalts der Werkzeughaltung steuert. Der vorbestimmte Werkzeughaltungsbereich beinhaltet eine besondere Haltung, in der eine Hauptebene des Tisches und eine Zentralachse des Werkstücks sich im Wesentlichen rechtwinklig zueinander kreuzen, und wenn die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs liegt, bestimmt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit Rotationsachsenwinkel der einen oder mehreren Rotationsachsen so, dass eine Änderung bei der Werkzeughaltung gegenüber einer letzten Werkzeughaltung beschränkt ist.
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Vorteilhafte Erfindungseffekte
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn eine durch ein Bearbeitungsprogramm befohlene Werkzeughaltung nahe einer besonderen Haltung ist, ist es möglich, einen Rotationsbewegungsbetrag der Rotationsachse zu unterdrücken und die Zeit für eine Rotationsbewegung der Rotationsachse zu reduzieren. Wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, selbst falls die Steuerung zum Korrigieren der Interpolationsposition der linearen Achse auf Basis einer Interpolationsposition der Rotationsachse durchgeführt wird, ist es möglich, den Rotationsbewegungsbetrag der Rotationsachse zu reduzieren. Daher ist es auch möglich, einen Bewegungsbetrag der Linearachse zu unterdrücken, die Einflüsse eines Rückschlags, einer verlorenen Bewegung und von Reibung zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Das heißt, dass es möglich ist, die Zeit für die Rotationsbewegung der Rotationsachse zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm der Konfiguration einer Werkzeugmaschine in einer ersten Ausführungsform.
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2 ist ein Diagramm der Konfiguration einer Numerik-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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3 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Numerik-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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4 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs einer Numerik-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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5 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Numerik-Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen einer Numerik-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Detail unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die Ausführungsformen beschränkt ist.
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Erste Ausführungsform
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Eine Numerik-Steuervorrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform wird erläutert.
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Die Numerik-Steuervorrichtung 2 ist eine Vorrichtung, die eine Werkzeugmaschine 100 einer numerischen Steuerung (NC) unterwirft und ist beispielsweise eine Vorrichtung, die eine Spitzenposition eines Werkzeugs 102 und eine Haltung des Werkzeugs 102 steuert.
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Die mit der Numerik-Steuervorrichtung 2 ausgerüstete Werkzeugmaschine 100 führt Bearbeitung durch, während Achsen gesteuert werden, um einen beweglichen Abschnitt zu einer durch ein Bearbeitungsprogramm (ein NC-Programm oder ein Bewegungsprogramm) befohlenen Position zu bewegen. Die Werkzeugmaschine 100 beinhaltet eine Mehrzahl von linearen Achsen und eine oder mehrere Rotationsachsen. Spezifisch ist, beispielsweise wie in 1 gezeigt, die Werkzeugmaschine 100 eine Fünf-Achsen-Maschine, einschließlich einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, die drei Linearachsen (translationale Achsen) sind, und einer B-Achse und einer C-Achse, die zwei Rotationsachsen sind. Die X-Achse ist eine Achse für einen X-Achsen-Servomotor 103X zum linearen Bewegen des Werkzeugs 102. Die Y-Achse ist eine Achse für einen Y-Achsen-Servomotor 103Y zum linearen Bewegen des Werkzeugs 102. Die Z-Achse ist eine Achse für einen Z-Achsen-Servomotor 103Z zum linearen Bewegen des Werkzeugs 102. Die X-Achse, die Y- und die Z-Achse sind beispielsweise zueinander orthogonal. Die B-Achse (eine erste Rotationsachse) ist eine Achse für einen B-Achsen-Servomotor 103B zum rotationalen Bewegen des Werkzeugs 102. Der B-Achsen-Servomotor 103B bewegt das Werkzeug 102 rotational beispielsweise um die Y-Achse. Die C-Achse (eine zweite Rotationsachse) ist eine Achse für einen C-Achsen-Servomotor 103C zum rotationalen Bewegen eines Tischs 101. Der C-Achsen-Servomotor 103C bewegt den Tisch 101 rotational, beispielsweise um die Z-Achse. Das Werkstück WK wird auf einer Hauptebene 101a des Tischs 101 platziert.
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Man beachte, dass 1 illustrativ die Konfiguration der Werkzeugmaschine 100 zeigt, in der die Rotationsachsen (die B-Achse und die C-Achse) jeweils eine auf jeder der Werkzeugseite und der Werkstückseite vorgesehen sind. Jedoch kann die Werkzeugmaschine 100 eine Fünf-Achsen-Maschine sein, in der zwei Rotationsachsen (die B-Achse und die C-Achse) auf der Werkstückseite vorgesehen sind oder kann eine Fünf-Achsen-Maschine sein, in der die Rotationsachsen (die B-Achse und die C-Achse) auf der Werkzeugseite vorgesehen sind.
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Ein Bearbeitungsprogramm 1 (siehe 2) ist ein Programm, das unter Verwendung eines G-Code genannten Befehlscodes beschrieben wird und ist ein Programm, das unter Verwendung, als Bewegungsbefehle, eines Werkzeugspitzenpunkt-Steuer-(G43.4/G43.5)Befehls oder dergleichen beschrieben wird, als eine simultane Fünf-Achsen-Steuerfunktion, neben einem Polarisierungsbefehl (G00) und einem Schneidebefehl (G01).
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Die Numerik-Steuervorrichtung 2 analysiert das Bearbeitungsprogramm 1, steuert die Werkzeugmaschine 100 (beispielsweise eine Fünf-Achsen-Maschine) über einen Servoverstärker 3 anhand eines Analyseergebnisses (siehe 1) und führt Bearbeitung des Werkstücks WK durch, während eine relative Werkzeughaltung in Bezug auf das auf dem Tisch 101 platzierte Werkstück WK gesteuert wird. Beispielsweise realisiert die Numerik-Steuervorrichtung 2 komplizierte Bearbeitung für das Werkstück WK durch jeweils angemessenes Steuern jeder der X-, Y-, Z-, B- und C-Achsen, um die Position und die Haltung des Werkzeugs 102 in einer gewünschten Werkzeugposition und einer gewünschten Werkzeughaltung einzustellen. Beispielsweise gibt die Numerik-Steuervorrichtung 2 einen vorgegebenen Bewegungsbefehl 230 an jeden eines X-Achsen-Verstärkers 3X, eines Y-Achsen-Verstärkers 3Y, eines Z-Achsen-Verstärkers 3Z, eines B-Achsen-Verstärkers 3B und eines C-Achsen-Verstärkers 3C im Servoverstärker aus (siehe 2). Folglich geben der X-Achsen-Verstärker 3X, der Y-Achsen-Verstärker 3Y, der Z-Achsen-Verstärker 3Z, der B-Achsen-Verstärker 33 und der C-Achsen-Verstärker 3C jeweils Spannungsbefehle an den X-Achsen-Servomotor 103X, den Y-Achsen-Servomotor 103Y, den Z-Achsen-Servomotor 103Z, den B-Achsen-Servomotor 103B und den C-Achsen-Servomotor 103C aus, und treiben die Servomotoren an.
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Der Erfinder führte eine Untersuchung bezüglich des Bearbeitungsprogramms durch und fand, dass manchmal ein Bearbeitungsprogramm, das Fluktuation bei einer Werkzeughaltung verursacht, erzeugt wird.
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Beispielsweise ist oft ein in einer Werkzeugmaschine, wie etwa einer Fünf-Achsen-Maschine, verwendetes Bearbeitungsprogramm ein kompliziertes Programm, weil das Bearbeitungsprogramm nicht nur eine Werkzeugposition, sondern auch eine Werkzeughaltung befiehlt. Daher, obwohl ein Bearbeitungsprogramm üblicherweise durch eine CAM-(Computer Aided Manufacturing)Vorrichtung oder dergleichen erzeugt wird, gibt die CAM das Bearbeitungsprogramm, das einen Quantifizierungsfehler eines Toleranzbreitengrads beinhaltet, der durch die CAM eingestellt ist, in Bezug auf eine ideale Werkzeugposition und eine ideale Werkzeughaltung aus. Daher wird manchmal ein Bearbeitungsprogramm erzeugt, das Fluktuation bei einer Werkzeugposition und einer Werkzeughaltung verursacht.
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Der Erfinder führte weiter eine Untersuchung bezüglich dieses Punktes durch und fand, dass die Fluktuation in der Werkzeughaltung kein ernsthaftes Problem darstellt, wenn die Werkzeughaltung weg von einer besonderen Haltung ist, aber wenn die Werkzeughaltung nahe an der besonderen Haltung ist, ändert sich eine kleine Haltungsfluktuation manchmal zu einem große Bewegungsbetrag einer Rotationsachse. Die besondere Haltung gibt eine Haltung an, in welcher die B-Achse, die eine Rotationsachse des Werkzeugs 102 in der Werkzeugmaschine 100 ist, 0 Grad beträgt (eine Zentrumsachse CA des Werkzeugs ist parallel zur Z-Achse rechtwinklig zur einer Hauptebene des Tischs 101). In diesem Fall ist ein Winkel der C-Achse, die eine Rotationsachse des Tischs 101 ist, nicht eindeutig bestimmt. Jeder Winkel kann ausgewählt werden.
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Spezifisch wird bezüglich dem Fall, bei dem sich die Werkzeughaltung von der besonderen Haltung weg befindet, ein Beispiel, in dem Fluktuation in der Werkzeughaltung in einem anderen B-Achsen-Winkel vorliegt als 0 Grad, bereitgestellt. In diesem Fall ist ein durch die CAM erzeugtes Bearbeitungsprogramm wie beispielsweise unten gezeigt.
N1 G43.5 X0. Y0. I0.7071 J0.0000 K0.7071;
N2 X10. Y0. I0.173648 J0.000303 K0.984808;
N3 X0.1 Y0. I0.173820 J0.000000 K0.984777;
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N10 G49;
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Dieses Bearbeitungsprogramm ist ein Bearbeitungsprogramm, das Spitzenpunkt-Steuerung bei ”G43.5” einer Sequenznummer ”N1” ermöglicht und die Spitzenpunkt-Steuerung bei ”G49” einer Sequenznummer ”N10” abschaltet, wobei eine Werkzeugbahn durch X und Y in Bezug auf ein Koordinatensystem (ein Tisch-Koordinatensystem) befohlen wird, das mit der Rotation des Tischs 101 assoziiert ist, und eine Werkzeughaltung unter Verwendung von Richtungsvektoren I, J und K befohlen wird, bei Sicht aus dem Tisch-Koordinatensystem. Man beachte, dass im Bearbeitungsprogramm Werkzeughaltungen eines ”N2”-Blocks und eines ”N3”-Blocks Werkzeughaltungen sind, die sehr kleine Winkeldifferenzen von etwa 0,028 Grad aufweisen.
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An einem ”N1”-Block-Endpunkt liegen zwei Arten von Lösungen vor, in welchen ein B-Achsenwinkel 45 Grad beträgt und ein C-Achsenwinkel 0 Grad beträgt, und der B-Achsenwinkel –45 Grad beträgt und der C-Achsenwinkel 180 Grad beträgt. Falls die frühere Lösung ausgewählt wird, wird der B-Achsenwinkel auf 45 Grad eingestellt und wird der C-Achsenwinkel auf 0 Grad eingestellt. Das heißt dass der B-Achsenwinkel ein Wert ist, der sich stark von 0 Grad unterscheidet und die Werkzeughaltung von der besonderen Haltung weg ist.
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Weiter, wenn eine Lösung zum Reduzieren eines Bewegungsbetrags der Rotationsachse im ”N2”-Block und dem ”N3”-Block ausgewählt wird, ist an einem ”N2”-Block-Endpunkt der B-Achsenwinkel 10 Grad und ist der C-Achsenwinkel 0,1 Grad, und ist an einem ”N3”-Block der B-Achsenwinkel 10,02 Grad und ist der C-Achsenwinkel 0 Grad. In diesem Fall ist bezüglich der Bewegungsbeträge des ”N3”-Blocks ein B-Achsen-Bewegungsbetrag 0,02 Grad und ist ein C-Achsen-Bewegungsbetrag –0,1 Grad, so dass die Bewegungsbeträge sowohl in der B-Achse als auch der C-Achse klein sind. Weiter ist in den anderen Lösungen im ”N2”-Block und im ”N3”-Block der B-Achsenwinkel –10 Grad und ist der C-Achsenwinkel 180,1 Grad und ist der B-Achsenwinkel –10,02 Grad und ist der C-Achsenwinkel 180 Grad. Auch in diesem Fall list bezüglich der Bewegungsbeträge im ”N3”-Block ein B-Achsen-Bewegungsbetrag –0,02 Grad und ist ein C-Achsen-Bewegungsbetrag –0,1 Grad, so dass die Bewegungsbeträge sowohl der B-Achse als auch der C-Achse klein sind.
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Andererseits, bezüglich dem Fall, bei dem die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, wird nun ein Beispiel bereitgestellt, in welchem Fluktuation in der Werkzeughaltung bei einem B-Achsenwinkel nahe 0 Grad vorliegt. In diesem Fall ist ein durch die CAM erzeugtes Bearbeitungsprogramm wie beispielsweise unten gezeigt.
N11 G43.5 X0. Y0. I0.7071 J0.0000 K0.7071;
N12 X10. Y0. I0.000349 J0.000000 K1.000000;
N13 X0.1 Y0. I0.000000 J0.000349 K1.000000;
...
N20 G49;
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In diesem Bearbeitungsprogramm liegt eine sehr kleine Fluktuation bei einer Werkzeughaltung in einem ”N12”-Block und einem ”N13”-Block vor. Eine Winkeldifferenz zwischen den Blöcken beträgt 0,020 Grad. Es wird angenommen, dass an einem ”N12”-Block-Endpunkt der B-Achsenwinkel auf 0,02 Grad eingestellt wird und der C-Achsenwinkel auf 0 Grad eingestellt wird.
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In diesem Fall wird an einem ”N13”-Block-Endpunkt irgendeine von Lösungen ausgewählt, in denen der B-Achsenwinkel 0,02 Grad beträgt und der C-Achsenwinkel 90 Grad beträgt und der B-Achsenwinkel –0,02 Grad beträgt und der C-Achsenwinkel 270 Grad beträgt. Wenn die erstere Lösung ausgewählt wird, ist bezüglich der Bewegungsbeträge im ”N13”-Block ein B-Achsen-Bewegungsbetrag 0 Grad und ist ein C-Achsen-Bewegungsbetrag 90 Grad, und selbst wenn die letztere Lösung mit kleinen Rotationsachsen-Bewegungsbeträgen ausgewählt wird, ist der B-Achsen-Bewegungsbetrag 0,04 Grad und ist der C-Achsen-Bewegungsbetrag –90 Grad. In beiden Fällen ist die C-Achse stark rotiert.
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Auf diese Weise, wenn die Steuerung der Werkzeughaltung einfach anhand der durch das Bearbeitungsprogramm befohlenen Werkzeughaltung durchgeführt wird, wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, ändert sich eine durch ein Problem aufgrund eines Quantisierungsfehlers in der CAM verursachte sehr kleine Werkzeughaltungsänderung leicht zu einem großen Rotations-Bewegungsbetrag der C-Achse, und tendiert die Zeit für die Rotationsbewegung der C-Achse dazu, anzusteigen.
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Falls die Steuerung zum Korrigieren von Interpolationspositionen der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse auf Basis der Interpolationspositionen der B-Achse und der C-Achse durchgeführt wird, wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, steigen Bewegungsbeträge der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse anhand eines Anstiegs bei einem Bewegungsbetrag der C-Achse an. Daher treten Einflüsse eines Rückschlags, einer verlorenen Bewegung und von Reibung beachtlich auf, und es ist somit wahrscheinlich, dass die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt ist.
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Daher ist bei dieser Ausführungsform Unterdrückung eines Rotationsbewegungsbetrags der C-Achse durch Bestimmen, ob die durch das Bearbeitungsprogramm befohlene Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, und wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, Durchführen von Steuerung, um eine Änderung bei der Werkzeughaltung zu beschränken, zu erzielen.
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Spezifisch beinhaltet die Numerik-Steuervorrichtung 2, wie in 2 gezeigt, eine Programmleseeinheit 21, eine Bestimmungseinheit 24, eine Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22, eine Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 und eine Speichereinheit 25.
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Die Programmleseeinheit 21 liest das Bearbeitungsprogramm 1 ein, analysiert einen in dem so eingelesenen Bearbeitungsprogramm 1 beschriebenen Betriebsbefehl, erzeugt Bewegungsdaten 210 für jeden von Befehlsblöcken und liefert die Bewegungsdaten 210 an die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22.
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Die Bewegungsdaten 210 sind Informationen bezüglich einer Operation wie etwa Bewegungspositionen (wie etwa einer Block-Startpunktposition und einer Endpunktposition), einer Werkzeughaltung, einer Bewegungsdistanz, Bewegungsgeschwindigkeit, einer befohlenen Koordinate (ein Befehl in einem Tisch-Koordinatensystem und ein Befehl in einem Werkstück-Koordinatensystem), Interpolationsmodi (Linear, Bogen, Nicht-Interpolation, etc.) und Steuermodi (Unterscheidung von Ermöglichen und Sperren von Werkzeug-Spitzenpunktsteuerung) jedes von Blöcken, die als Ergebnis des Analysierens von Befehlen der Blöcke erhalten werden. Man beachte, dass das Tisch-Koordinatensystem eine Koordinate ist, die mit Tischrotation in einer eine Rotationsachse (im Falle von 1 due C-Achse) zum Rotieren des Tisches beinhaltenden Maschine assoziiert ist. Der Werkstück-Koordinatenbefehl repräsentiert ein Koordinatensystem, das nichts mit der Rotation des Tischs zu tun hat und ist ein Koordinatensystem, das in einem Raum fixiert ist. Bei der Werkzeugspitzenpunkt-Steuerung wird eine Werkzeugbahn in irgendeinem der Koordinatensysteme gemäß der Konfiguration einer Maschine und den Charakteristika einer Bearbeitungsform befohlen.
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Das heißt, dass die Programmleseeinheit 21 sequentiell für jeden der Blöcke eine Werkzeughaltung in Bezug auf das Werkstück WK (z. B. einen Wert eines Vektors, der die Werkzeughaltung repräsentiert) aus dem Bearbeitungsprogramm 1 liest. Die Bearbeitungsprogramm 1 liefert die gelesene Werkzeughaltung an die Bestimmungseinheit 24.
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Die Bestimmungseinheit 24 bestimmt, ob die gelesene Werkzeughaltung innerhalb eines vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist. Der vorbestimmte Werkzeughaltungsbereich ist ein Bereich, der die besondere Haltung enthält. Die besondere Haltung ist eine Haltung des Werkzeugs 102, in der die Hauptebene 101a des Tischs 101 und die Zentralachse des Werkzeugs 102 eingestellt sind, einander im Wesentlichen rechtwinklig durch die B-Achse zu kreuzen (siehe 1) und ist eine Haltung des Werkzeugs 102 an beispielsweise dem B-Achsenwinkel von 0 Grad. Der vorbestimmte Werkzeughaltungsbereich ist beispielsweise ein Bereich, der die besondere Haltung (z. B. den B-Achsenwinkel von 0 Grad) als einen Median beinhaltet und kann als die Umgebung der besonderen Haltung angesehen werden (z. B. der B-Achsen-Winkel von 101 Grad bis zum B-Achsenwinkel von +1 Grad). Die Bestimmungseinheit 24 liefert ein Bestimmungsergebnis an die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22.
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Die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 empfängt die Bewegungsdaten 210 aus der Programmleseeinheit 21 und empfängt ein Bestimmungsergebnis aus der Bestimmungseinheit 24. Die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 bestimmt Steuerungsinhalte für die Werkzeughaltung unter Verwendung der Bewegungsdaten 210 anhand des Bestimmungsergebnisses der Bestimmungseinheit 24.
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Das heißt, wenn die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist (d. h. die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist), ermittelt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 Daten bezüglich der letzten Werkzeughaltung (z. B. einen Wert eines Vektors, der die Werkzeugposition angibt), Bezug nehmend auf die Speichereinheit 25. Die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 bestimmt Zielpositionen der Achsen, die einen Rotationsachsenwinkel der C-Achse so enthalten, dass eine Änderung der Werkzeughaltung gegenüber der letzten Werkzeughaltung beschränkt ist.
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Wenn beispielsweise die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist, bestimmt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 Zielpositionen der Achsen einschließlich eines Rotationsachsenwinkels der C-Achse so, dass die letzte Werkzeughaltung erhalten bleibt.
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Die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 empfängt Daten bezüglich der letzten Werkzeughaltung (z. B. ein Ergebnis der letzten Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbrems-Verarbeitung) aus der Speichereinheit 25, empfängt Daten bezüglich der aktuellen Werkzeughaltung (d. h. Bewegungsdaten 220 nach Aktualisierung) aus der Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 als Steuerinhalt der Werkzeughaltung. Die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 steuert die Achsen (die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die B-Achse und die C-Achse) anhand des Steuerungsinhalts der Werkzeughaltung. Die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 steuert eine Haltungsänderung gegenüber der aktuellen Werkzeughaltung zu einer durch die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 bestimmten Werkzeughaltung.
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Das heißt, dass die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 Interpolation/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitung anhand der Daten bezüglich der letzten Werkzeughaltung und der Daten bezüglich der aktuellen Werkzeughaltung durchführt, den Bewegungsbefehl 230 für die Achsen (die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die B-Achse und die C-Achse) erzeugt und den Bewegungsbefehl 230 an den Servoverstärker 3 ausgibt. Die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 liefert die Daten bezüglich der aktuellen Werkzeughaltung (z. B. einen Wert eines Vektors, der die Werkzeughaltung und ein Ergebnis der Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsverarbeitung angibt) an die Speichereinheit 25.
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Man beachte, dass ein Verfahren der Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsverarbeitung nicht besonders beschränkt ist, sondern beispielsweise ein Verfahren zum Durchführen von Interpolation unter Verwendung der vorbekannten, in Patentliteratur 1 offenbarten Technologie sein kann. Beispielsweise kann eine Steuerung zum Korrigieren von Interpolationspositionen der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse auf Basis der Interpolationsposition der B-Achse und der C-Achse durchgeführt werden.
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Die Speichereinheit 25 empfängt die Daten bezüglich der aktuellen Werkzeughaltung aus der Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 und speichert die Daten. Folglich speichert die Speichereinheit 25 die durch die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 gesteuerte Werkzeughaltung.
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Der Betrieb der Numerik-Steuervorrichtung 2 wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. 3 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Numerik-Steuervorrichtung 2.
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Im Schritt S1 liest die Programmleseeinheit 21 das Bearbeitungsprogramm 1 ein, analysiert einen im gelesenen Bearbeitungsprogramm 1 beschriebenen Betriebsbefehl, erzeugt die Bewegungsdaten 210 für jeden von Befehlsblöcken und liefert die Bewegungsdaten 210 an die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22.
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Die Programmleseeinheit 21 liest sequentiell eine Werkzeughaltung (z. B. einen Wert eines Vektors, der die Werkzeughaltung angibt) in Bezug auf das Werkstück WK aus dem Bearbeitungsprogramm 1 für jeden der Blöcke aus. Die Programmleseeinheit 21 liefert die gelesene Werkzeughaltung an die Bestimmungseinheit 24.
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Die Bestimmungseinheit 24 bestimmt, ob die durch das Bearbeitungsprogramm 1 befohlene Werkzeughaltung (eine Werkzeughaltung an einem Endpunkt des gelesenen Blocks) innerhalb eines vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs nahe der besonderen Haltung ist. Wenn die Werkzeughaltung am Endpunkt des Blocks innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs nahe der besondere Haltung ist (”Ja” in Schritt S1), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zu Schritt S2 fort. Wenn die Werkzeughaltung am Endpunkt des Blockes außerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist (”Nein” in Schritt S1), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zu Schritt S3 fort.
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Der vorbestimmte Werkzeughaltungsbereich nahe der besonderen Haltung ist ein Bereich, der vorab bestimmt wird, um zu berücksichtigen, dass eine Haltung nahe einem besonderen Punkt ist. Beispielsweise ist ein Bereich nahe der besonderen Haltung 1 Grad in Bezug auf die besondere Haltung (der B-Achsenwinkel von 0 Grad), ein Bereich des B-Achsenwinkels gleich oder größer als –1 Grad und gleich oder kleiner als +1 Grad wird als die Umgebung der besonderen Haltung seiend angesehen.
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Im Schritt S2 bestimmt die Bestimmungseinheit 24, ob eine Werkzeughaltung an einem Startpunkt des gelesenen Blocks innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs nahe der besonderen Haltung ist. Wenn die Werkzeughaltung am Startpunkt des Blocks innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs nahe der besonderen Haltung ist (”Ja” in Schritt S2), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zum Schritt S4 fort. Wenn die Werkzeughaltung am Startpunkt des Blocks außerhalb des Werkzeughaltungsbereichs ist (”Nein” in Schritt S2), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zu Schritt S3 fort.
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Im Schritt S3 gibt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 als Steuerinhalt der Werkzeughaltung Daten aus, welche die durch das Bearbeitungsprogramm 1 befohlene Werkzeughaltung angeben.
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In Schritt S4 gibt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 als den Steuerinhalt der Werkzeughaltung Daten aus, die eine andere Werkzeughaltung angeben als die durch das Bearbeitungsprogramm 1 befohlene Werkzeughaltung. Beispielsweise ermittelt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 Daten bezüglich der letzten Werkzeughaltung Bezug nehmend auf die Speichereinheit 25 und dann bestimmt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 einen Rotationsachsenwinkel der B-Achse und/oder der C-Achse, um so den Winkel von entweder einer oder beider der B-Achse und der C-Achse der Maschine zum Realisieren einer Werkzeughaltung dazu zu bringen, mit derjenigen der letzten Werkzeughaltung zu koinzidieren, und gibt als den Steuerinhalt der Werkzeughaltung Daten aus, die eine Werkzeughaltung entsprechend einem Bestimmungsergebnis angeben.
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Man beachte, dass im Schritt S4, wenn eine befohlene Koordinate in den Bewegungsdaten 210 ein Werkstück-Koordinatensystembefehl ist, die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die unten erläuterte Verarbeitung durchführt. Zuerst Koordinaten-wandelt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 eine Werkzeugspitzenposition (einen Werkstück-Koordinatenwert), der durch das Bearbeitungsprogramm 1 befohlen ist, in einen Tisch-Koordinatenwert um, unter Verwendung eines durch das Bearbeitungsprogramm 1 befohlenen Rotationsachsenwinkels. Nachfolgend führt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 eine Änderung der Werkzeughaltung (des Rotationsachsenwinkels) gemäß dem oben erläuterten Verfahren durch. Weiter führt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Verarbeitung zum Koordinatenumwandeln des Tabellen-Koordinatenwerts in Bewegungspositionen der Achsen unter Verwendung des Rotationsachsenwinkels nach der Änderung, um eine Blockendpunktposition zu berechnen, und Einstellen der Blockendposition als einen Endpunkt-Koordinatenwert der Bewegungsdaten 210 durch.
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Im Schritt S5 prüft die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22, ob die nächsten Bewegungsdaten vorliegen. Wenn die nächsten Bewegungsdaten vorliegen (”Ja” in Schritt S5), aktualisiert die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Bewegungsdaten (Schritt S6) und verschiebt die Verarbeitung zu Schritt S1. Man beachte, dass, wenn die nächsten Bewegungsdaten abwesend sind (”Nein” in Schritt S5), die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Verarbeitung beendet.
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Wie oben erläutert, bestimmt in der ersten Ausführungsform in der Numerik-Steuervorrichtung 2 die Bestimmungseinheit 24, ob die durch die Programmleseeinheit 21 gelesene Werkzeughaltung innerhalb des die besondere Haltung enthaltenden vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist. Wenn die Werkzeughaltung innerhalb des die besondere Haltung beinhaltenden vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist, bestimmt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) derart, dass eine Änderung bei der Werkzeughaltung gegenüber der letzten Werkzeughaltung beschränkt ist. Folglich, wenn die durch das Bearbeitungsprogramm befohlene Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, ist es möglich, Rotationsbewegungsbeträge der Rotationsachsen (der B-Achsen und der C-Achsen) zu unterdrücken und die Zeit für die Rotationsbewegung der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) zu reduzieren. Selbst falls die Steuerung zum Korrigieren von Interpolationspositionen der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse auf Basis der Interpolationspositionen der B-Achse und der C-Achse durchgeführt wird, wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, ist es möglich, die Rotationsbewegungsbeträge der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) zu unterdrücken. Daher ist es möglich, Bewegungsbeträge der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse ebenfalls zu unterdrücken, die Einflüsse eines Rückschlags, einer verlorenen Bewegung und von Reibung zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Das heißt, dass es möglich ist, die Zeit der Rotationsbewegung der Rotationsachsen zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern.
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In der ersten Ausführungsform speichert die Speichereinheit 25 die durch die Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 23 gesteuerte Werkzeughaltung in der Numerik-Steuervorrichtung 2. Folglich kann die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die letzte Werkzeughaltung Bezug nehmend auf die Speichereinheit 25 erfassen. Wenn die Werkzeughaltung innerhalb des, die besondere Haltung enthaltenden vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist, kann die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) so bestimmen, dass eine Änderung der Werkzeughaltung gegenüber der letzten Werkzeughaltung beschränkt ist.
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In der ersten Ausführungsform, in der Numerik-Steuervorrichtung 2, wenn die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist, bestimmt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) derart, dass die letzte Werkzeughaltung gehalten wird. Folglich kann die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) so bestimmen, dass eine Änderung bei der Werkzeughaltung gegenüber der letzten Werkzeughaltung beschränkt ist.
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Wenn beispielsweise die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist, führt die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 Verarbeitung zum Abgleichen des Rotationsachsenwinkels der B-Achse oder/und der C-Achse, welches die zwei Rotationsachsen sind, mit dem letzten Rotationsachsenwinkel durch. Folglich ist es möglich, unnütze Achsenbewegung zu eliminieren. Durch Eliminieren unnützer Achsenbewegung ist es möglich, das Auftreten eines Rückschlags und einer verlorenen Bewegung zu verhindern, die auftreten, wenn Bewegungsrichtungen der Achsen umgekehrt werden.
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Wenn beispielsweise die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung fluktuiert, kann die Werkzeughaltung geändert werden, um aus Rotationsachsenwinkeln zum Realisieren der durch das Bearbeitungsprogramm bezeichneten Werkzeughaltung nur einen Winkel der B-Achse zu einem berechneten Winkel einzustellen und einen Winkel der C-Achse auf einen gleichen Winkel wie einen Winkel des letzten Mals zu halten (eine Werkzeughaltung zur Zeit, wenn die Werkzeughaltung in den vorbestimmten Bereich nahe der besonderen Haltung gelangt). Folglich gibt es einen Effekt, dass es möglich ist, einen B-Achsenbetrieb wie befohlen zu bewegen und bei höherer Geschwindigkeit die Werkzeughaltung zu einer Werkzeughaltung näher an der befohlenen Werkzeughaltung zu ändern.
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In der ersten Ausführungsform, wenn beispielsweise sowohl ein Startpunkt als auch ein Endpunkt des gelesenen Blocks innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 24, dass die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist. Wenn der Startpunkt oder/und der Punkt des gelesenen Blocks außerhalb des Werkzeughaltungsbereichs liegt, bestimmt die Bestimmungseinheit 24, dass die gelesene Werkzeughaltung nicht innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist. Folglich ist es möglich, sicher festzustellen, ob die gelesene Werkzeughaltung innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist oder nicht.
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Zweite Ausführungsform
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Die Numerik-Steuervorrichtung 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird erläutert. In der nachfolgenden Erläuterung werden hauptsächlich Differenzen gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert.
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In der ersten Ausführungsform, wenn die durch das Bearbeitungsprogramm befohlene Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung fluktuiert, wird beispielsweise die Steuerung zum Halten der letzten Werkzeughaltung durchgeführt. Jedoch wird in der zweiten Ausführungsform eine Steuerung zum graduellen Durchführen einer Haltungsänderung nahe der besonderen Haltung durchgeführt.
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Spezifisch, wie in der 4 gezeigt, führt die Numerik-Steuervorrichtung 2 eine andere Operation als die Operation in der ersten Ausführungsform durch, wie unten erläutert. 4 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Betriebs einer Numerik-Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Man beachte, dass die Erläuterung von Schritten S3, S5 und S6 weggelassen wird, weil die Schritte die gleichen wie die Schritte in der ersten Ausführungsform sind.
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Im Schritt S1, wenn die Werkzeughaltung am Endpunkt des Blocks außerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist (”Nein” in Schritt S1), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zu Schritt S11 fort.
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Im Schritt S2, wenn die Werkzeughaltung am Startpunkt des Blocks innerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs nahe der besonderen Haltung ist (”Ja” in Schritt S2), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zum Schritt S41 fort. Wenn die Werkzeughaltung am Startpunkt des Blockes außerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs ist (”Nein” in Schritt S2), rückt die Bestimmungseinheit 24 die Verarbeitung zu Schritt S21 fort.
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Schritt S11 ist eine Verarbeitung, welche durchgeführt wird, wenn der Endpunkt des gelesenen Blocks außerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs nahe der besonderen Haltung ist. In diesem Fall wird eine Änderung der Werkzeughaltung nicht ausgeführt. Daher wird eine Verarbeitung zum Löschen (Ausradieren) von Information, die im letzten Schritt S21 gespeichert ist, aus der Speichereinheit 25 durchgeführt.
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Im Schritt S21 wird eine Extraktion eines Bereichs, in welchem die Werkzeughaltung von ihrem Eingang in den vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich nahe der besonderen Haltung bis zu ihrem Austritt daraus geändert wird, durchgeführt. Das heißt, dass die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Speichereinheit 25 veranlasst, eine Werkzeughaltung zum Zeitpunkt des Eintritts in den vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich zu speichern (memorisieren) und die Speichereinheit 25 veranlasst, eine Werkzeughaltung unmittelbar vor Austritt aus dem vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich nach außerhalb des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs zu speichern (memorisieren).
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Spezifisch ist Schritt S21 ein Schritt, der ausgeführt wird, wenn die Werkzeughaltung am Startpunkt des gelesenen Bearbeitungsprogramms außerhalb des Bereichs der besonderen Haltung ist, und die Werkzeughaltung am Endpunkt innerhalb des Bereichs der besonderen Haltung ist. Weiter wird eine Werkzeughaltung VS am in dem Verarbeitungsprogramm beschriebenen Endpunkt vorab gespeichert, wird eine Vorausschau-Operation des Bearbeitungsprogramms durchgeführt und werden Ermittlung und Speicherung der Werkzeughaltung VE unmittelbar vor dem Austritt aus dem vorbestimmten Bereich nahe der besonderen Haltung durchgeführt.
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Schritt S41 ist derselbe wie Schritt S4 in der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine andere Werkzeughaltung als die im Bearbeitungsprogramm beschriebene Werkzeughaltung ausgegeben wird. Jedoch wird eine andere Verarbeitung als Schritt S4 in der ersten Ausführungsform bezüglich einem Verfahren des Änderns der Werkzeughaltung durchgeführt.
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Spezifisch wird im Schritt S41 die Verarbeitung zum Ändern der Werkzeughaltung unter Verwendung der Werkzeughaltungen VS und VE, die im Schritt S21 gespeichert sind, durchgeführt. Wie unten erläutert, wird eine Verarbeitung zum Ändern von Rotationsachsenwinkel von zumindest einer oder mehr Achsen zum graduellen Anstieg oder graduellen Abfall durchgeführt.
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Beispielsweise wird angenommen, dass ein durch die CAM erzeugtes Bearbeitungsprogramm wie unten gezeigt ist.
N21 G43.5 X0. Y0. I0.7071 J0.0000 K0.7071;
N22 X10. Y0. I0.003491 J0.000000 K0.999994;
N23 X0. Y10. I0.003491 J0.006046 K0.999976;
N24 X1. Y11. I0.000000 J0.000000 K1.000000;
N25 X6. Y10. I0.003438 J0.000606 K0.999994;
N26 X15. Y11. I0.000364 J0.002063 K0.999998;
N27 X15. Y30. I0.353553 J0.353553 K0.866025;
...
N30 G49;
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Dieses Bearbeitungsprogramm zeigt einen Fall, in welchem ein B-Achsenwinkel in einem vorbestimmten Bereich nahe der besonderen Haltung fluktuiert. In den Blöcken ”N22” bis ”N26” sind Werkzeughaltungen nahe der besonderen Haltung.
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Falls die Rotationsachsen wie durch das Bearbeitungsprogramm angegeben bewegt werden und die Auswahl einer Lösung durchgeführt wird, um Bewegungsbeträge von Rotationsachsenwinkeln zu reduzieren, werden die Rotationsachsenwinkel auf Winkel eingestellt, die in einer Tabelle von 5(a) gezeigt sind. In den Blöcken ”N22” bis ”N26” wächst und sinkt ein C-Achsenwinkel stark zwischen 0 Grad und 80 Grad. Das heißt, dass das Bearbeitungsprogramm ein Programm zum Wiederholen des starken Anstiegs und Abfalls ist. Man beachte, dass in diesem Fall die im Schritt S21 berechnet Werkzeughaltung VS eine Werkzeughaltung an einem ”N22”-Block-Endpunkt ist. Die Werkzeughaltung VE ist eine Werkzeughaltung an einem ”N26”-Block-Endpunkt.
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Andererseits ist in der zweiten Ausführungsform ein Abschnitt zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt des Bereichs nahe der besonderen Haltung beispielsweise in gleiche Intervalle so unterteilt, dass die Rotationsbewegung der Rotationsachse graduell durchgeführt wird. Das heißt, zumindest eine oder mehr Rotationsachsen werden graduell vermindert oder graduell erhöht, ab der Werkzeughaltung VS zum Zeitpunkt des Eintritts in den vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich nahe der besonderen Haltung bis zur Werkzeughaltung VE unmittelbar vor dem Austritt aus dem vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich nahe der besonderen Haltung.
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Wenn beispielsweise nur ein C-Achsenwinkel verändert wird, wird der C-Achsenwinkel wie in einer Tabelle von 5(b) gezeigt, verändert. In der Tabelle von 5(b) steigt der C-Achsenwinkel graduell von 0 Grad auf 80 Grad in den ”N22”- bis ”N25”-Blöcken an. Beispielsweise steigt der C-Achsenwinkel graduell um einen Einheitsbetrag jedes gleichen Intervalls von 20 Grad in den ”N22”- bis ”N26”-Blöcken an.
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Alternativ, wenn beispielsweise nicht nur der C-Achsenwinkel graduell erhöht wird, sondern auch der B-Achsenwinkel graduell verringert wird, werden der C-Achsenwinkel und der B-Achsenwinkel wie in einer Tabelle von 5(c) gezeigt verändert. In der Tabelle von 5(c) steigt der C-Achsenwinkel graduell von 0 Grad auf 80 Grad an, und nimmt der B-Achsenwinkel graduell von 0,20 Grad zu 0,12 Grad ab, in den ”N22”- bis ”N26”-Blöcken. Beispielsweise steigt der C-Achsenwinkel graduell um einen Einheitsbetrag jedes gleichen Intervalls von 20 Grad an und nimmt der B-Achsenwinkel graduell um einen Einheitsbetrag jedes gleichen Intervalls von 0,02 Grad ab.
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Auf diese Weise ändert in der zweiten Ausführungsform die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse), um die Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) ab der Werkzeughaltung zum Zeitpunkt des Eintritts in den vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich bis zur Werkzeughaltung unmittelbar vor dem Verlassen des vorbestimmten Werkzeughaltungsbereichs graduell zu erhöhen oder graduell zu reduzieren. Folglich, wenn die Werkzeughaltung nahe der besonderen Haltung ist, ist es möglich, den Rotationsbewegungsbetrag der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) zu unterdrücken und die Werkzeughaltung sanft zu ändern.
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In der zweiten Ausführungsform ändert die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 die Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse), um die Rotationsachsenwinkel der Rotationsachsen (der B-Achse und der C-Achse) um einen Einheitsbetrag eines gleichen Intervalls bezüglich jeder der Mehrzahl von Blöcken aus der Werkzeughaltung zum Zeitpunkt des Eintritts in den vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich bis zur Werkzeughaltung unmittelbar vor dem Verlassen aus dem vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich graduell zu erhöhen oder graduell zu senken. Folglich ist es leicht, die Werkzeughaltung zwischen den Blöcken sanft zu ändern.
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Man beachte, dass in der zweiten Ausführungsform der B-Achsenwinkel und der C-Achsenwinkel des Bewegungsbefehls im vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich nahe der besonderen Haltung graduell reduziert und graduell erhöht werden, so dass die B-Achsenwinkel und C-Achsenwinkel sich bei gleichen Intervallen bezüglich jeder der Mehrzahl von Blöcken ändern. Jedoch können Intervalle in Assoziierung mit einem linearen Bewegungsbetrag einer vom Werkstück aus gesehenen Werkzeugspitzenposition variiert werden, das heißt lineare Bewegungsbeträge der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse. Das heißt, dass die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 anhand von Bewegungsdistanzen der Linearachsen einen Einheitsbetrag, um welchen die Rotationsachsenwinkel graduell erhöht oder graduell gesenkt werden sollten, ändern kann.
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Beispielsweise im in 1 gezeigten Fall kann, weil die Rotation der C-Achse längs einer X-Y-Ebene ist, ein Einheitsbetrag, um welchen der Rotationsbewegungsbetrag der C-Achse graduell erhöht oder graduell gesenkt werden sollte, gesteuert werden, abzunehmen, wenn der lineare Bewegungsbetrag der X-Achse und der lineare Bewegungsbetrag der Y-Achse ansteigen. Weil die Rotation der B-Achse längs einer X-Z-Ebene erfolgt, kann ein Einheitsbetrag, um welchen der Rotationsbewegungsbetrag der B-Achse graduell erhöht oder graduell gesenkt werden sollte, gesteuert werden, abzunehmen, wenn der Linearbewegungsbetrag der X-Achse und der Linearbewegungsbetrag der Z-Achse ansteigen.
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Auf diese Weise, wenn die Werkzeughaltungs-Steuereinheit 22 gemäß den Bewegungsdistanzen der Linearachsen den Einheitsbetrag, um welchen die Rotationsachsenwinkel graduell erhöht oder graduell gesenkt werden sollten, ändert, ist es möglich, die Bewegungsbeträge der Linearachsen im vorbestimmten Werkzeughaltungsbereich nahe der besonderen Haltung mit der Änderung der Werkzeughaltung zu assoziieren.
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Daher gibt es einen Effekt, dass es möglich ist, eine glattere bearbeitete Oberfläche zu erhalten.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie oben erläutert, ist die Numerik-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine nützlich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bearbeitungsprogramm
- 2
- Numerik-Steuervorrichtung
- 3
- Servoverstärker
- 3X
- X-Achsen-Verstärker
- 3Y
- Y-Achsen-Verstärker
- 3Z
- Z-Achsen-Verstärker
- 3B
- B-Achsen-Verstärker
- 3C
- C-Achsen-Verstärker
- 21
- Programmleseeinheit
- 22
- Werkzeughaltungs-Steuereinheit
- 23
- Interpolations-/Beschleunigungs- und Abbremsungs-Verarbeitungseinheit
- 24
- Bestimmungseinheit
- 25
- Speichereinheit
- 100
- Werkzeugmaschine
- 101
- Tisch
- 102
- Werkzeug
- 103X
- X-Achsen-Servomotor
- 103Y
- Y-Achsen-Servomotor
- 103Z
- Z-Achsen-Servomotor
- 103B
- B-Achsen-Servomotor
- 103C
- C-Achsen-Servomotor
- 210
- Bewegungsdaten
- 220
- Bewegungsdaten nach Aktualisierung
- 230
- Bewegungsbefehl
