DE102017207822A1

DE102017207822A1 - Vorrichtung zur verarbeitung eines bearbeitungsprogramms und damit ausgestattete mehrachsige bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102017207822A1
Application number: DE102017207822.7A
Authority: DE
Inventors: Munetaka Wakizaka; Michihiko Ito
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2017-11-16
Also published as: JP6644630B2; JP2017204072A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms, die ein Bearbeitungsprogramm verarbeitet, das die Bewegungen einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine (11) steuert, die zumindest zwei lineare Achsen und zumindest eine Rotationsachse aufweist, wobei sie ein Steuermittel (3) aufweist, das den Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so korrigiert, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms, die ein die Bewegung einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine steuerndes Bearbeitungsprogramm verarbeitet, und eine damit ausgestattete mehrachsige Bearbeitungsmaschine.
Bekannterweise erfolgt bei einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine, wie z. B. einer 5-achsigen Bearbeitungsmaschine, bei der drei rechtwinklig aufeinander stehende lineare Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) und zwei Rotationsachsen gleichzeitig gesteuert werden, die Steuerung des vorderen Endpunkts eines Werkzeugs, indem die Geschwindigkeit des vorderen Endpunkts des Werkzeugs (Schneidkante des Werkzeugs) relativ zu dem Werk angewiesen wird und die Bewegung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs mit der angewiesenen Geschwindigkeit gesteuert wird. Bei der Steuerung des vorderen Endpunkts des Werkzeugs kommt es vor, dass die Stellung des Werkzeugs während des Bewegens des vorderen Endpunktes des Werkzeugs geändert wird. Es gibt daher Fälle, in denen es ggfs. vorkommt, dass sich die Geschwindigkeit der die Stellung des Werkzeugs bestimmenden Rotationsachsen plötzlich ändert, und eine große Beschleunigung entsteht.
Beispielsweise wird die Bewegung des vorderen Endpunkts des Werkzeugs und der Stellung des Werkzeugs für den Fall erläutert, dass das im Folgenden dargestellte, aus den Blöcken N0, N1 und N2 bestehende Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 mittels einer 5-achsigen Bearbeitungsmaschine ausgeführt wird.
(Bearbeitungsprogrammbeispiel 1)

N0 X 0,0 B –45,0;
N1 G01 X 9,0 B 0,0 F 600;
N2 G01 X 10,0 B 45,0;

Im Übrigen ist im Vorstehenden „G01” ein Code, der die Bewegung für den vorderen Endpunkt des Werkzeugs und die Stellung des Werkzeugs relativ zu dem Werk anweist, und „F” ein Code, der die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs relativ zu dem Werk anweist.
Gemäß dem vorstehenden Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 wird zunächst durch den N0-Block der vordere Endpunkt des Werkzeugs zu 0,0 mm als Anfangsposition der X-Achsenrichtung bewegt und die Stellung des Werkzeugs wird zu –45,0 Grad als Anfangswinkel um die B-Achse (Rotationsachse) bewegt. Als Nächstes wird im N1-Block, wie in 8 dargestellt ist, der vordere Endpunkt des Werkzeugs mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 600 mm/min (= 10 mm/s) in die X-Achsenrichtung um 9,0 mm bewegt, und infolge dieser Bewegung wird die Stellung des Werkzeugs um 45 Grad um die B-Achse bewegt. Dann wird im N2-Block, wie in 8 dargestellt ist, der vordere Endpunkt des Werkzeugsmitdergleichen Vorschubgeschwindigkeit wie im N1-Block (10 mm/s) um 1,0 mm weiter in die X-Achsenrichtung bewegt, während sich andererseits infolge dieser Bewegung die Stellung des Werkzeugs um weitere 45 Grad um die B-Achse bewegt.
Anders ausgedrückt ist die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs relativ zu dem Werk, wie in 9(a) dargestellt ist, sowohl in dem N1-Block wie auch in dem N2-Block konstant (10 mm/s). Die in den jeweiligen Blöcken erforderliche Bewegungsdauer proportional zu dem Bewegungsabstand des vorderen Endpunktes des Werkzeugs beträgt daher im N1-Block 0,9 Sekunden (= 9,0/10), während sie im N2-Block lediglich 0,1 Sekunden (= 1,0/10) beträgt.
Andererseits ist der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs, wie vorstehend ausgeführt, in beiden, dem N1-Block und dem N2-Block, identisch (45 Grad). Da die Bewegungsgeschwindigkeit der Stellung des Werkzeugs in den jeweiligen Blöcken, die wie in 9(b) dargestellt ist, im N1-Block 50 Grad/s (= 45/0,9) beträgt, wird die Bewegungsgeschwindigkeit daher im N2-Block zu 450 Grad/s (= 45/0,1). Anders ausgedrückt, verändert sich in dem Übergang von dem N1-Block zu dem N2-Blockplötzlich die Bewegungsgeschwindigkeit um die Rotationsachse, obwohl die lineare Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs konstant ist.
In einem Fall wie vorstehend beschrieben wurde, entsteht eine der plötzlichen Geschwindigkeitsänderung entsprechende Beschleunigung, sodass die Gefahr besteht, dass eine hohe Last auf die Rotationsachse wirkt und sie beschädigt wird. Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Werkzeug durch solche wiederholten Beschleunigungen oder Verlangsamungen wie oben vibriert, sodass auf der Bearbeitungsfläche des Werks Abweichungen von der ungewünschten Form auftreten können, wodurch die Qualität abnimmt.
Eine bekannte mehrachsige Bearbeitungsmaschine weist deswegen die Funktion auf, die Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs lediglich in der Nähe des Anfangspunktes und Endpunktes der jeweiligen Blöcke verlangsamend zu steuern, und die Funktion auf, die Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den jeweiligen Blöcken insgesamt verlangsamend zu steuern. Erfolgt mittels dieser Funktionen eine verlangsamende Steuerung, sodass die Geschwindigkeitsänderung der Rotationsachse verringert wird, wird die Entstehung einer großen Beschleunigung unterdrückt. Andererseits entsteht dadurch jedoch ein anderes Problem, nämlich, dass sich die Bearbeitungsdauerumsomehrverlängert, je mehr die Geschwindigkeit verlangsamend gesteuert wird.
Als Mittel zur Lösung des vorstehenden Problems ist z. B. in der Druckschrift JP 4351281 B2 eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern einer 5-achsigen Bearbeitungsmaschine offenbart, die ein Werkzeugrichtungsanweisungs-Korrekturmittel aufweist, das für jeden Block die Werkzeugrichtungsanweisung so korrigiert, dass die Änderungsgröße der Werkzeugrichtung und die Änderungsgröße der linearen Achse proportional sind.
Durch die in der vorstehenden JP 4351281 B2 angegebene numerische Steuervorrichtung wird für den Fall, dass das vorstehende Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 ausgeführt wird, da wie in 11(a) dargestellt ist, die Änderungsgröße der linearen Achse (X-Achsenrichtung) im Ni-Block und N2-Block „9 (9 mm):1 (1 mm)” beträgt, die Werkzeugrichtungsanweisung des N1-Blocks (Anweisungswinkel der B-Achse) so korrigiert, dass auch die Änderungsgröße der Werkzeugrichtung (um die B-Achse) „9:1” wird. Anders ausgedrückt werden, wie in 10 dargestellt ist, im N1-Block zu dem Anweisungswinkel (0 Grad) der B-Achse 36 Grad addiert, sodass der vordere Endpunkt des Werkzeugs um 81 Grad bewegt wird, und im N2-Block um die restlichen 9 Grad bewegt wird. Dadurch wird, wie in 11(b) dargestellt ist, auch die Bewegungsgeschwindigkeit der B-Achse in den einzelnen Blöcken konstant (90 Grad/s), sodass die Durchführung der vorstehenden verlangsamenden Steuerung nicht erforderlich ist.
Gemäß der vorstehenden JP 4351281 B2 wird jedoch vorausgesetzt, dass die Anweisungsgeschwindigkeit der linearen Achsen (vorderer Endpunkt des Werkzeugs) in den jeweiligen Blöcken konstant ist. Dies ist aber nicht realistisch. Anders ausgedrückt, selbst wenn bei einer numerischen Steuervorrichtung im Allgemeinen die Anweisungsgeschwindigkeit im Hinblick auf das Bearbeitungsprogramm konstant ist, wird entsprechend der Arbeitsbedingungen, der Leistungsfähigkeit der Bearbeitungsmaschinen usw. die Bewegungsgeschwindigkeit der linearen Achsen automatisch beschleunigend oder verlangsamend gesteuert. Da es gegebenenfalls ferner auch vorkommt, dass die Anweisungsgeschwindigkeit der linearen Achsen im Hinblick auf das Bearbeitungsprogramm geändert wird, ist häufig die Bewegungsgeschwindigkeit der linearen Achsen tatsächlich nicht konstant, sondern ändert sich pro Block.
Beispielsweise wird die Bewegung des vorderen Endpunkts des Werkzeugs und der Stellung des Werkzeugs für den Fall erläutert, dass durch die numerische Steuervorrichtung nach der vorstehenden JP 4351281 B2 das im Folgenden dargestellte Bearbeitungsprogrammbeispiel 2 ausgeführt wird.
(Bearbeitungsprogrammbeispiel 2)

N0 X 0,0 B –45,0;
N1 G01 X 9,0 B 0,0 F 600;
N2 G01 X 10,0 B 45,0 F 300;

Bei dem vorstehenden Bearbeitungsprogrammbeispiel 2 wird im Vergleich zu dem vorstehenden Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 die Anweisungsgeschwindigkeit im N2-Block um die Hälfte auf 300 mm/min (= 5 mm/s) verlangsamt. Daher wird die im N2-Block benötigte Bewegungsdauer, wie in 12(a) dargestellt ist, zu 0,2 s (= 1,0/5), was dem Doppelten des N1-Blocks entspricht. Selbst wenn jedoch durch die in der JP 4351281 B2 angegebene numerische Steuervorrichtung die Werkzeugrichtungsanweisung so korrigiert wird, dass die Änderungsgröße der Werkzeugrichtung und die Änderungsgröße der linearen Achsen proportional sind, bleibt gemäß dem Vorstehenden die Bewegungsgröße der einzelnen Blöcke jeweils 81 Grad und 9 Grad.
Dadurch wird die Bewegungsgeschwindigkeit der B-Achse, wie in 12(b) dargestellt ist, im N1-Block zu 90 Grad/s (= 81/0,9), während sie im N2-Block zu 45 Grad/s (= 9/0,2) wird. Anders ausgedrückt, es ändert sich bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der linearen Achsen in den einzelnen Blöcken die Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationsachsen, selbst wenn eine Korrektur gemäß der vorstehenden JP 4351281 B2 erfolgt. Infolgedessen wird schließlich eine Beschleunigung oder Verlangsamung der Rotationsachsen entsprechend der Geschwindigkeitsänderung erforderlich, sodass das Problem besteht, dass sich eine Beschädigung der Rotationsachsen oder des Werks sowie eine Zunahme der Bearbeitungsdauer nicht vermeiden lassen.
Die vorliegende Erfindung erfolgte zur Lösung dieser Problempunkte und hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms und eine damit ausgestattete, mehrachsige Bearbeitungsmaschine bereitzustellen, durch die selbst bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms eine Geschwindigkeitsänderung der Stellung des Werkzeugs unterdrückt wird, ohne dass es zu einer Zunahme der Bearbeitungsdauer kommt, und eine Beschädigung der Rotationsachsen und des Werks reduziert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Bei der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine ein Bearbeitungsprogramm, das die Bewegungen einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine steuert, die zumindest zwei lineare Achsen und zumindest eine Rotationsachse aufweist, verarbeitende Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms, die ein Steuermittel aufweist, das den Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so korrigiert, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, selbst in einem Fall, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit des vorderen Endpunkts eines Werkzeugs sich in den einzelnen Blöcken eines Bearbeitungsprogramms ändert, ohne eine Zunahme der Bearbeitungsdauer eine Geschwindigkeitsänderung der Rotationsachsen zu unterdrücken und eine Beschädigung der Rotationsachsen und des Werks zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, dass das Steuermittel die Bewegungsdauer berechnet, indem es mittels der durch das Bearbeitungsprogramm angewiesenen Anweisungsgeschwindigkeit, oder der in der Vorrichtung zur Verarbeitung des Bearbeitungsprogramms automatisch regulierten Bewegungsgeschwindigkeit, die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunkts des Werkzeugs zu dem Werk für die einzelnen Blöcke berechnet und den Bewegungsabstand in den einzelnen Blöcken durch die relative Geschwindigkeit dividiert. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Bewegungsdauer in den einzelnen Blöcken mit hoher Präzision zu berechnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es außerdem möglich, dass das Steuermittel die relative Geschwindigkeit eines Bereichs berechnet, in dem die Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit und/oder der zulässigen Beschleunigung für die einzelnen Achsen, die die mehrachsige Bearbeitungsmaschine bilden, nicht überschritten wird, um die relative Geschwindigkeit unter Berücksichtigung der für die einzelnen Achsen eingestellten Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit und/oder der zulässigen Beschleunigung zu berechnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner auch möglich, dass das Steuermittel für den Fall, in dem der Anweisungswinkel des n-ten Blocks (n ist eine natürliche Zahl M + 1 oder höher) des Bearbeitungsprogramms korrigiert wird, den Anweisungswinkel mittels des Bewegungswinkels vor der Korrektur in den einzelnen M (M ist eine natürliche Zahl) Blöcken vor und hinter dem n-ten Block korrigiert. Dies ermöglicht vorteilhaft, die für die Korrektur des n-ten Blocks verwendete Anzahl von Blöcken geeignet einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es außerdem möglich, dass es sich bei der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms um eine numerische Steuervorrichtung handelt, die die Bearbeitung eines Werks durchführt, indem sie durch ein Bearbeitungsprogramm eine mehrachsige Bearbeitungsmaschine steuert, oder eine Vorrichtung zur computergestützten Fertigung (CAM) handelt, die ein durch eine mehrachsige Bearbeitungsmaschine verwendbares Bearbeitungsprogramm erstellt und editiert.
Ferner kann eine gemäß der vorliegenden Erfindung mehrachsige Bearbeitungsmaschine mit einer der voranstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms ausgestattet sein.
Durch die vorliegende Erfindung kann selbst bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms, eine Geschwindigkeitsänderung der Stellung des Werkzeugs unterdrückt werden, ohne dass es zu einer Zunahme der Bearbeitungsdauer kommt, und eine Beschädigung der Rotationsachsen und des Werks kann reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Wirkungen der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der anhängenden Figuren besser verstanden. In den Figuren zeigt:
1 ein Blockbild, das eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung und einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine darstellt, die hiermit ausgestattet ist.
2 eine Darstellung, die drei lineare Achsen und zwei Rotationsachsen bei einer 5-achsigen Bearbeitungsmaschine der vorliegenden ersten Ausführungsform zeigt.
3 ein Flussdiagramm, das bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die Verarbeitung des Speicherns des Bearbeitungsprogramms in einem Blockpuffer darstellt.
4 ein Flussdiagramm, das bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die Verarbeitung der Korrektur des Anweisungswinkels in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms darstellt.
5 ein Blockbild, das eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung und einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine darstellt, die hiermit ausgestattet ist.
6 eine Darstellung, die bei dem Ausführungsbeispiel 1 die Bewegung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und der Stellung des Werkzeugs für den Fall zeigt, dass mittels der numerischen Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform oder der CAM-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform das Bearbeitungsprogrammbeispiel 2 ausgeführt wird.
7 eine Darstellung, die bei dem Ausführungsbeispiel 1 (a) die Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und (b) die Geschwindigkeit der Rotationsachse darstellt.
8 eine Darstellung, die die Bewegung der Steuerung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs bei einer herkömmlichen 5-achsigen Bearbeitungsmaschine darstellt.
9 eine Darstellung, die bei der in 8 dargestellten Steuerung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs (a) die Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und (b) die Geschwindigkeit der Rotationsachse darstellt.
10 eine Darstellung, die die Bewegung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und der Stellung des Werkzeugs für den Fall zeigt, dass mittels der numerischen Steuervorrichtung der JP 4351281 B2 das Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 ausgeführt wird.
11 eine Darstellung, die für den Fall, dass mittels der numerischen Steuervorrichtung der JP 4351281 B2 das Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 ausgeführt wird, (a) die Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und (b) die Geschwindigkeit der Rotationsachse darstellt.
12 eine Darstellung, die für den Fall, dass mittels der numerischen Steuervorrichtung der JP 4351281 B2 das Bearbeitungsprogrammbeispiel 2 ausgeführt wird, (a) die Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und (b) die Geschwindigkeit der Rotationsachse darstellt.
Im Folgenden werden die einzelnen Ausführungsformen der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung und einer damit ausgestatteten mehrachsigen Bearbeitungsmaschine anhand der Figuren erläutert. Bei der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung, handelt es sich im Übrigen um ein Konzept, das sämtliche Vorrichtungen umfasst, die ein Bearbeitungsprogramm zum Steuern der Bewegungen einer mehrachsigen Werkzeugmaschine verarbeiten können. Ferner handelt es sich bei der mehrachsigen Bearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung um ein Konzept, das sämtliche Werkzeugmaschinen umfasst, die zumindest zwei lineare Achsen und zumindest eine Rotationsachse aufweisen.
Zunächst werden als erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und einer damit ausgestatteten mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11 eine numerische Steuervorrichtung 1A und eine damit ausgestattete 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A erläutert. Die numerische Steuervorrichtung 1A der ersten Ausführungsform steuert die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A, indem sie, wie in 1 dargestellt ist, auf der Basis eines in einer externen Speichervorrichtung 10 gespeicherten Bearbeitungsprogramms, verschiedene Befehlssignale an die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A ausgibt, und dient zur Durchführung verschiedenartiger Bearbeitungen an dem Werkstück. Im Folgenden werden die einzelnen Aufbauten konkret erläutert. Im Übrigen handelt es sich bei der numerischen Steuervorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Erfindung um ein Konzept, das sämtliche Vorrichtungen umfasst, die eine numerische Steuerverarbeitung, wie z. B. eine sogenannte Computer-numerische Steuerung (CNC: Computerized Numerical Control) ausführen können.
Die externe Speichervorrichtung 10 besteht z. B. aus einem PC, der mit einem allgemeinen Betriebssystem ausgestattet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist die externe Speichervorrichtung 10 mit einem (nicht dargestellten) Kartenschlitz zum Einschieben einer Speicherkarte, z. B. einer CF-Karte, ausgestattet, wobei in dieser Speicherkarte ein Bearbeitungsprogramm gespeichert ist. Dann liest die externe Speichervorrichtung 10 aus der Speicherkarte das Bearbeitungsprogramm aus und führt dieses der numerischen Steuervorrichtung 1A zu.
Ferner umfasst das Bearbeitungsprogramm mittels z. B. eines Systems für eine computergestützte Fertigung (CAM: Computer-aided Manufacturing) erstellte Programmanweisungen, um den vorderen Endpunkt des Werkzeugs der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A zu steuern. Bei der ersten Ausführungsform besteht das Bearbeitungsprogramm, wie bei dem vorstehenden Bearbeitungsprogrammbeispiel 1 und Beispiel 2, aus mehreren Blöcken, wobei in jedem der Blöcke z. B. ein G-Code, der die Anweisungsposition des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und den Anweisungswinkel der Stellung des Werkzeugs bestimmt, und ein F-Code, der die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu einem Werk anweist, beschrieben sind. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform wird im Übrigen die Anweisungsposition des vorderen Endpunktes des Werkzeugs durch die Positionskoordinaten der linearen Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) bestimmt, und der Anweisungswinkel der Stellung des Werkzeugs wird durch den Bewegungswinkel der Rotationsachsen (B-Achse, C-Achse) bestimmt.
Bei der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A handelt es sich um Werkzeugmaschinen zum Ausführen verschiedener Arten der Bearbeitung, wie Spanen, Bohren, Fräsen, Aufbohren, Gewindebohren usw. eines Werkstücks aus z. B. Metall, Holz, Stein oder Harz. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform weist die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A, wie in 2 dargestellt ist, drei rechtwinklig aufeinander stehende lineare Achsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) und zwei Rotationsachsen (B-Achse, C-Achse) auf. Dann werden dadurch, dass diese 5-Achsen gleichzeitig auf der Basis der Befehlssignale gesteuert werden, die von einer später erläuterten Befehlssignal-Interpolierungskomponente ausgegeben werden, der vordere Endpunkt des Werkzeugs und die Stellung des Werkzeugs bewegt und verschiedene Bearbeitungsverarbeitungen ausgeführt.
Im Übrigen wird bei der vorliegenden ersten Ausführungsform angenommen, dass es sich bei der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A um eine solche mit einem Werkzeugdrehkopf handelt, bei der auf der Seite des Werkzeugkopfes Rotationsachsen vorgesehen sind. Hierauf besteht jedoch keine Beschränkung, sondern es kann sich auch um die Form einer Tischrotation, bei der zwei Drehachsen einen Tisch rotieren oder um eine Mischform handeln, bei der eine Rotationsachse einen Werkzeugkopf rotiert und die andere Rotationsachse einen Tisch rotiert. Ferner wird bei der vorliegenden ersten Ausführungsform angenommen, dass es sich bei der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A um ein 5-Achsen steuerndes Bearbeitungszentrum handelt, welches mit der numerischen Steuervorrichtung 1A ausgestattet ist. Hierauf besteht jedoch keine Beschränkung, sondern die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A und die numerische Steuervorrichtung 1A können auch einen anderen Aufbau haben.
Die numerische Steuervorrichtung 1A wird z. B. aus einem Computer gebildet, wobei durch ein Bearbeitungsprogramm die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A gesteuert und die Bearbeitung des Werks ausgeführt wird. Wie in 1 dargestellt ist, weist die numerische Steuervorrichtung 1A hauptsächlich ein Speichermittel 2 auf, das neben der Speicherung verschiedener Daten die Funktion eines Arbeitsbereichs bei der Durchführung der Rechenverarbeitung des Steuermittels 3 hat, und ein Steuermittel 3 auf, das durch die Ausführung des in dem Speichermittel 2 installierten Programms 1a für eine numerische Steuervorrichtung die einzelnen Rechenverarbeitungen ausführt. Im Folgenden werden die einzelnen Strukturmittel erläutert.
Das Speichermittel 2 besteht aus einer Festplatte, einem ROM (Read Only Memory), einem RAM (Random Access Memory), einem Flash-Speicher usw. und weist, wie in 1 dargestellt ist, eine Programmspeicherkomponente 21 und einen Blockpuffer 22 auf.
Die Programmspeicherkomponente 21 ist mit einem Echtzeitbetriebssystem (RTOS, Real time operating system) ausgerüstet, und das Programm 1a für eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern der numerischen Steuervorrichtung 1A der vorliegenden ersten Ausführungsform ist installiert. Dadurch, dass das Steuermittel 3 das Programm 1a für eine numerische Steuervorrichtung ausführt, fungiert dann der Computer als die später erwähnten einzelnen Strukturelemente.
Im Übrigen ist die Anwendungsform des Programms 1a für eine numerische Steuervorrichtung nicht auf den vorstehenden Aufbau beschränkt. Zum Beispiel ist es auch möglich, das Programm 1a für eine numerische Steuervorrichtung auf einem nicht-vorübergehenden Speichermedium, das von einem Computer ausgelesen werden kann, wie z. B. einer CD-ROM oder einem USB-Speicher zu speichern und von dem Speichermedium direkt auszulesen und auszuführen. Ferner kann auch z. B. von einem externen Server ein Cloud-Computing-Verfahren oder ASP (Application Service Provider) Verfahren verwendet werden.
Der Blockpuffer 22 hat eine Vielzahl von Blöcken, die das Bearbeitungsprogramm bilden. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform hat der Blockpuffer 22 die verschiedenen Blöcke, die von einer später erwähnten Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente 32 analysiert wurden, der Reihe nach. Dann werden die einzelnen Blöcke nachdem FIFO-Verfahren (First-in-First-out) in der im Blockpuffer 22 abgelegten Reihenfolge der Reihe nach verarbeitet, und wenn es keinen freien Speicherplatz mehr gibt, werden die fertig verarbeiteten Blöcke der Reihe nach überschrieben.
Als Nächstes wird das Steuermittel 3 z. B. aus einer CPU (Central Processing Unit) gebildet, und fungiert, durch das Ausführen des in dem Speichermittel 2 installierten Programms 1a für eine numerische Steuervorrichtung, wie in 1 dargestellt ist, als Bearbeitungsprogramm-Erwerbskomponente 31, Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente 32, Komponente 33 zur Berechnung der relativen Geschwindigkeit (relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33), Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 und Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35. Im Folgenden werden die einzelnen Strukturelemente konkret erläutert.
Die Bearbeitungsprogramm-Erwerbskomponente 31 erwirbt entsprechend der Anforderung von der Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente 32 ein Bearbeitungsprogramm von der externen Speichervorrichtung 10. Im Übrigen sind bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die numerische Steuervorrichtung 1A und die externe Speichervorrichtung 10 mittels eines LAN-Kabels kommunikationsfähig verbunden, wobei hierauf keine Beschränkung besteht, und sie können auch über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, wie z. B. Bluetooth^® eine drahtlose Kommunikationsfähig geschaffen werden.
Die Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente 32 dient zur Analyse des Bearbeitungsprogramms. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform liest die Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente 32 das durch die Bearbeitungsprogramm-Erwerbskomponente 31 erworbene Bearbeitungsprogramm blockweise ein, analysiert die beschriebenen Bewegungsanweisungen und sorgt dafür, dass die Blöcke als Ergebnis der Analyse der Reihe nach in dem Blockpuffer 22 abgelegt werden.
Die relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 berechnet die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk. In der vorliegenden ersten Ausführungsform berechnet die relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 mittels der in dem Bearbeitungsprogramm angewiesenen Anweisungsgeschwindigkeit oder der Bewegungsgeschwindigkeit zur automatischen Regulierung im Inneren der numerischen Steuervorrichtung 1A für jeden einzelnen Block die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk. Dabei ist bei der vorliegenden Erfindung die Bewegungsgeschwindigkeit zur automatischen Regulierung im Inneren der numerischen Steuervorrichtung 1A die Bewegungsgeschwindigkeit, mit der z. B. auf der Basis der Bedingungen des Werkzeugs und des Werks, der Verarbeitungsbedingungen und der Leistung der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A eine automatische Regulierung für die einzelnen Blöcke erfolgt, die in einem die Anweisungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsprogramms nicht überschreitenden Bereich reguliert wird.
Die relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 verwendet daher beim Berechnen der vorstehenden relativen Geschwindigkeit bei den Blöcken, bei denen die durch das Bearbeitungsprogramm angewiesene Anweisungsgeschwindigkeit nicht automatisch reguliert wird, die Anweisungsgeschwindigkeit und bei den automatisch regulierten Blöcken liest sie die Bewegungsgeschwindigkeit nach dem automatischen Regulieren aus und verwendet diese. Da im Übrigen bei der Steuerung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs der vordere Endpunkt des Werkzeugs und die Stellung des Werkzeugs synchron bewegt werden, kann es vorkommen, dass sich außer der Achse, für die die Bewegung angewiesen ist, auch andere Achsen bewegen. Aus diesem Grund erfolgt auch bezüglich der Bewegungsgeschwindigkeit der betreffenden anderen Achsen im Inneren der numerischen Steuervorrichtung 1A eine automatische Regulierung.
Ferner wird bei der vorliegenden ersten Ausführungsform von der relativen-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk innerhalb eines Bereichs berechnet, in dem die Anweisungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsprogramms nicht überschritten wird, und innerhalb eines Bereichs, in dem die Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit und der zulässigen Beschleunigung der einzelnen Achsen, aus denen die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A besteht, nicht überschritten wird. Konkret wird dabei bei der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A mittels z. B. der technischen Daten eines Turbomotors und der Berechnungsgeschwindigkeit des Steuermittels 3 die Beschränkung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung der Maschinenstrukturachsen vorab eingestellt. Daher berechnet die relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33, nachdem anhand der Anweisungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsprogramms und der Bewegungsgeschwindigkeit nach der automatischen Regulierung die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der einzelnen Achsen kalkuliert wurden, für den Fall, dass eine der einzelnen Achsen die zulässige Geschwindigkeit oder die zulässige Beschleunigung überschreitet, die relative Geschwindigkeit unter Korrektur der Geschwindigkeit und Beschleunigung der betreffenden Achse, damit sie sich in einem zulässigen Bereich befinden.
Es erfolgt zum Beispiel eine solche Steuerung, dass die Geschwindigkeit am Anfangspunkt des Blocks, die Geschwindigkeit am Endpunkt des Blocks und die maximale Geschwindigkeit während des Blocks insgesamt eine Geschwindigkeit haben, die geringer als die durch das Bearbeitungsprogramm angewiesene Anweisungsgeschwindigkeit ist. Im Übrigen werden bei der vorliegenden ersten Ausführungsform sowohl die zulässige Geschwindigkeit als auch die zulässige Beschleunigungberücksichtigt, wobei auf diesen Aufbau jedoch keine Beschränkung besteht, sodass es auch möglich ist, dass zumindest eine von beiden berücksichtigt wird.
Die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 korrigiert die Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den jeweiligen Blöcken proportional werden. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform korrigiert die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 für den Fall, dass der Anweisungswinkel des n-ten Blocks (n ist eine natürliche Zahl M + 1 oder höher) korrigiert wird, mittels des Bewegungswinkels vor der Korrektur von M (M ist eine natürliche Zahl) der einzelnen Blöcke vor und hinter dem n-ten Block den Anweisungswinkel. Daher erwirbt die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 zunächst den n-ten Block und M der Blöcke vor und hinter diesem aus dem Blockpuffer 22.
Der Parameter n bestimmt dabei den zum Objekt der Korrektur werdenden Block und an dem Bearbeitungsbeginn wird als Anfangswert M + 1 eingestellt. Dies liegt daran, dass vom ersten bis zum M-ten Block kein Block vorliegt, der korrigiert werden muss. Der Wert des Parameters n ist jedoch nicht auf M + 1 beschränkt, sondern kann geeignet eingestellt werden. Zum Beispiel kann auch für den Fall, dass wie unmittelbar nach Beginn der Bearbeitung, die Anzahl der Blöcke, die vor dem Block liegen, der korrigiert werden muss, M nicht erreicht, nur mittels der vorne liegenden Blöcke die vorstehende Korrekturverarbeitung ausgeführt werden. In diesem Fall wird der Parameter n auf 1 eingestellt.
Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform führt im Übrigen die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 die Korrektur des Anweisungswinkels des n-ten Blocks mittels M Blöcken davor und dahinter aus, wobei auf diesen Aufbau jedoch keine Beschränkung besteht. Zum Beispiel kann für den Fall, dass sich unter den M Blöcken davor und dahinter Blöcke befinden, die die Bewegungsanweisung nicht umfassen, die Korrekturverarbeitung auch unter Ausschluss dieser Blöcke durchgeführt werden.
Es ist zwar häufig der Fall, dass eine Geschwindigkeitsänderung der Rotationsachsen umso wirkungsvoller unterdrückt werden kann, je größer der Wert der für die Korrektur verwendeten Blockzahl M davor und dahinter eingestellt wird, es ist ferner aber auch vorstellbar, dass selbst Blöcke, deren Korrektur ursprünglich nicht erforderlich war, korrigiert werden. Zum Beispiel erfolgt für den Fall, dass bei einem Bearbeitungsprogramm, bei dem vom ersten bis zum neunundneunzigsten Block die Stellung des Werkzeugs nicht bewegt wird, und im hundertsten Block die Stellung des Werkzeugs bewegt wird, wenn M auf 50 eingestellt wird, eine Korrektur dahingehend, dass ab dem einundfünfzigsten Block bei allen Blöcken die Geschwindigkeit der Rotationsachsen konstant ist.
Es ist daher auch möglich, dass die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34, wenn von den erworbenen Blöcken eine bestimmte Anzahl von Blöcken ohne Bewegung der Stellung des Werkzeugs aufeinanderfolgen, diese als Gruppe von Blöcken, bei denen eine Korrektur nicht erforderlich ist, beurteilt, und nur bei der Gruppe von Blöcken, bei denen der Anweisungswinkel für eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgend angewiesen wird, die Korrekturverarbeitung ausführt. Dadurch ist eine Korrektur nur für die Gruppe von Blöcken möglich, bei denen eine Korrektur erforderlich ist, während eine Korrektur bei der Gruppe von Blöcken nicht erfolgt, bei denen eine Korrektur nichterforderlich ist. Im Übrigen kann die für die Korrektur verwendete Blockzahl M davor und dahinter vom Benutzer geeignet eingestellt werden.
Als Nächstes berechnet die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken, indem sie den Bewegungsabstand des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken durch die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken, der durch die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 berechnet wird, dividiert. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform handelt es sich bei dem Bewegungsabstand des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken um den relativen Abstand zu dem Werk, wenn sich der vordere Endpunkt des Werkzeugs von der Anweisungsposition des vorherigen Blocks bis zur Anweisungsposition des aktuellen Blocks bewegt. Ferner handelt es sich bei der Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken um die benötigte Zeit, wenn sich der vordere Endpunkt des Werkzeugs von der Anweisungsposition des vorherigen Blocks bis zur Anweisungsposition des aktuellen Blocks bewegt.
Dann korrigiert die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 den Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden. Konkret dividiert die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 bei einer Korrektur des Anweisungswinkels des n-ten Blocks die Bewegungsdauer des n-ten Blocks durch die Summe der Bewegungsdauer der 2M +1 Blöcke, die der n-te Block und den einzelnen M Blöcke vor und nach dem n-ten Block sind, und multipliziert den Quotienten mit der Summe der Bewegungswinkel vor der in den einzelnen der 2M + 1 Blöcken angewiesenen Korrektur. Dadurch wird der in dem n-ten Block zu bewegende Bewegungswinkel berechnet, sodass die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 den Anweisungswinkel des n-ten Blocks so korrigiert, dass nur ein Bewegen in dem ausgerechneten Bewegungswinkel erfolgt. Dadurch, dass die betreffende Korrekturverarbeitung der Reihe nach ausgeführt wird, wird der Anweisungswinkel in den einzelnen Blöcken so korrigiert, dass der Bewegungswinkel und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden.
Im Übrigen ist die Korrekturverarbeitung durch die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 nicht auf die vorstehende Rechenverarbeitung beschränkt, sondern es kann sich auch um eine beliebige andere Rechenverarbeitung handeln, solange der Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so korrigiert wird, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform führt ferner die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 eine antizipierende Steuerung durch, indem sie Blöcke antizipierend berechnet, die weiter vor dem gerade ausgeführten Block liegen. Handelt es sich z. B. um eine Berechnung, die sich auf fünf Blöcke erstreckt, werden nur zu Beginn der Berechnung fünf Blöcke eingelesen und nach dem Beenden der erforderlichen Berechnungen werden die Achsenbewegungen ausgeführt. Da nach dem Beginn der Achsenbewegungen dann die nächsten Blöcke nacheinander eingelesen und berechnet werden, dauert danach die Korrekturverarbeitung nicht länger als die Ausführungsverarbeitung und es entsteht keine Wartezeit.
Daher wird zwar bei der vorliegenden ersten Ausführungsform der Anweisungswinkel nach der Korrektur für die einzelnen Blöcke zusammen mit dem Anweisungswinkel vor der Korrektur speziell in dem Blockpuffer 22 gespeichert, wobei hierauf jedoch keine Beschränkung besteht. Anders ausgedrückt kann der Anweisungswinkel nach der Korrektur für die einzelnen Blöcke, ohne dass er in den Blockpuffer 11 zurückkehrt, direkt an die Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35 gesendet werden.
Bevorzugt wird ferner anlässlich der Korrektur des Anweisungswinkels ein der Art des Werkzeugs und des Verlaufs des vorderen Endpunkts des Werkzeugs auf dem Werk entsprechender Grenzwert eingestellt. Bei einer Bearbeitung mit einem Kugelfräser kann z. B. der Grenzwert größer als bei anderen Werkzeugen eingestellt werden, da die Schneidkante rund ist. Ferner kann bei einer Korrektur in die Vorwärtsrichtung des Werkzeugs der Grenzwert größer eingestellt werden als bei einer anderen Richtung, da die Einflüsse auf das Werk gering sind. Dadurch kann z. B. entsprechend der Art des Werkzeugs und des Verlaufs des vorderen Endpunktes des Werkzeugs auf dem Werk eine feine Korrektur durchgeführt werden, während z. B. ein Verkanten des Werkzeugs gegenüber der Bearbeitungsfläche des Werks verhindert wird.
Ferner kann bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34, wenn der n-te Block nach der Korrektur ausgeführt wird, solange die Anzahl der restlichen Blöcke M oder mehr beträgt, erneut den n + 1-ten Block und M Blöcke davor und dahinter erwerben und die vorstehende Korrekturverarbeitung wiederholen. Andererseits wird die Korrekturverarbeitung beendet, wenn die Anzahl der restlichen Blöcke weniger als M beträgt. Allerdings besteht keine Beschränkung auf diese Verarbeitung, sodass selbst für den Fall, dass die Anzahl der restlichen Blöcke M nicht erreicht, nur mittels der hinten liegenden Blöcke die vorstehende Korrekturverarbeitung ausgeführt werden kann. Die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 kann im Übrigen nur den Anweisungswinkel von einer der beiden Rotationsachsen korrigieren, sie kann aber auch den Anweisungswinkel von beiden korrigieren.
Die Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35 führt eine Interpolierungsverarbeitung der Befehlssignale an die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A durch und sorgt für die Ausführung der Befehlssignale. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform liest die Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35 der Reihe nach die in dem Blockpuffer 22 abgelegten Blöcke nach der Korrektur aus und führt eine die Anweisungsposition der einzelnen Achsen ermittelnde Interpolierungsberechnung aus. Dann werden die Bewegungsanweisungsgrößen der einzelnen Achsen jeweils an den X-Achsen-Servoverstärker, den Y-Achsen-Servoverstärker, den Z-Achsen-Servoverstärker, den B-Achsen-Servoverstärker und den C-Achsen-Servoverstärker ausgegeben, sodass die den betreffenden Blöcken entsprechende Bewegung von der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A ausgeführt wird.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise der numerischen Steuervorrichtung 1A und der mit dieser ausgestatteten 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A der vorliegenden ersten Ausführungsform erläutert.
Zunächst erwirbt für den Fall, dass durch die numerische Steuervorrichtung 1A der vorliegenden ersten Ausführungsform die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A gesteuert und die Bearbeitung eines Werks erfolgt, wie in 3 dargestellt ist, die Bearbeitungsprogramm-Erwerbskomponente 31 von der externen Speichervorrichtung 10 ein Bearbeitungsprogramm (Schritt S1). Dadurch, dass das Bearbeitungsprogramm in der externen Speichervorrichtung 10 gespeichert ist, wird die Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms mit einer großen Dateigröße ohne eine Vergrößerung des Speichers auf der Seite der numerischen Steuervorrichtung 1A möglich.
Als Nächstes analysiert die Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente 32 das durch die Bearbeitungsprogramm-Erwerbskomponente 31 erworbene Bearbeitungsprogramm (Schritt S2) und legt die Blöcke als Ergebnis der Analyse der Reihe nach in dem Blockpuffer 22 ab (Schritt S3). Dadurch werden in dem Blockpuffer 22 die einzelnen Blöcke abgelegt, die z. B. die Anweisungsposition des vorderen Endpunktes des Werkzeugs (drei lineare Achsen), den Anweisungswinkel der Stellung des Werkzeugs (zwei Rotationsachsen) und die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk umfassen.
Die einzelnen Verarbeitungen der vorstehenden Schritte S1 bis S3 werden wiederholt, bis sämtliche Blöcke, die das Bearbeitungsprogramm bilden, erworben werden (Schritt 4) und enden dann. Ferner führen gleichzeitig mit diesen Verarbeitungen parallel die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 und die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 die in 4 dargestellte Korrekturverarbeitung des Anweisungswinkels aus. Nachdem von den korrigierten Blöcken der Reihe nach durch die Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35 eine Interpolierungsverarbeitung auf die Befehlssignale erfolgt ist, werden diese dann an die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A ausgegeben und ausgeführt.
Konkret stellt zunächst die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 den Parameter n auf M + 1 ein (Schritt S11) und erwirbt den n-ten Block und M der Blöcke vor und hinter diesem aus dem Blockpuffer 22 (Schritt S12). Zu diesem Zeitpunkt wird dadurch, dass die Anzahl der einer Korrektur zu unterziehenden Blöcke M auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, eine Korrektur des Anweisungswinkels möglich, sodass die Geschwindigkeitsänderung der Rotationsachsen weiter reduziert wird.
Als Nächstes berechnet die relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 bezüglich der durch die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 erworbenen einzelnen der sämtlichen 2M + 1 Blöcke die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk (Schritt S13). Dadurch kann der Anweisungswinkel auf der Basis der bezüglich der einzelnen der 2M + 1 Blöcke berechneten optimalen relativen Geschwindigkeit angemessen korrigiert werden.
Ferner berechnet bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die relative-Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 für den Fall, dass die in dem Bearbeitungsprogramm angewiesene Anweisungsgeschwindigkeit im Inneren der numerischen Steuervorrichtung 1A automatisch reguliert wird, die relative Geschwindigkeit mittels der Bewegungsgeschwindigkeit nach der Regulierung. Daher wird eine korrektere relative Geschwindigkeit berechnet. Ferner berechnet bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 die relative Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs, in dem die Anweisungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsprogramms sowie die zulässige Geschwindigkeit und die zulässige Beschleunigung der einzelnen Strukturachsen nicht überschritten werden. Daher wird eine Beschädigung der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A verhindert und Schwingungen bei der Bearbeitung werden unterdrückt, sodass eine Entstehung von Bearbeitungsabweichungen vermieden wird.
Als Nächstes berechnet die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 die Bewegungsdauer des vorderen Endpunkts des Werkzeugs, indem sie bezüglich der einzelnen der 2M + 1 Blöcke den Bewegungsabstand des vorderen Endpunkts des Werkzeugs durch die in Schritt S13 berechnete relative Geschwindigkeit dividiert (Schritt S14). Dadurch wird die Bewegungsdauer für die einzelnen der 2M + 1 Blöcke berechnet. Im Übrigen verwendet die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 in der vorliegenden ersten Ausführungsform, wenn sie den Bewegungsabstand des n-ten Blocks spezifiziert, die Anweisungsposition des n – 1-ten Blocks als Anfangsposition.
Dann korrigiert die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 den Anweisungswinkel des n-ten Blocks so, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen der 2M + 1 Blöcke und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen der 2M + 1 Blöcke proportional sind (Schritt S15). Dadurch kann der Anweisungswinkel des n-ten Blocks so korrigiert werden, dass sich selbst bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs pro Block die Stellung des Werkzeugs mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Daher wird eine Zunahme der Bearbeitungsdauer unterdrückt und eine Beschädigung der Rotationsachsen oder des Werks reduziert.
Als Nächstes beurteilt die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34, ob die Anzahl der restlichen Blöcke, bei denen noch keine Korrekturverarbeitung ausgeführt wurde, M oder mehr beträgt (Schritt S16). Für den Fall, dass das Ergebnis dieser Beurteilung lautet, dass die Anzahl der noch nicht verarbeiteten Blöcke M oder mehr beträgt (in Schritt S16: YES), folgt nach dem Inkrementieren des Parameters n (Schritt S17) wieder eine Rückkehr zu Schritt S12, und der n-te Block wird mittels der M Blöcken davor und dahinter korrigiert.
Ist andererseits die Anzahl der noch nicht verarbeiteten Blöcke weniger als M (Schritt S16: NO), wird die vorliegende Verarbeitung beendet. Dann erfolgt bezüglich der einzelnen noch nicht verarbeiteten Blöcke mittels des Anweisungswinkels eine Ausführung, der für den Block berechnet wird, für den zuletzt eine Korrektur ausgeführt wurde. Im Übrigen ist es auch möglich, wie vorstehend angegeben, selbst wenn die Anzahl der restlichen Blöcke weniger als M geworden ist, nur mittels der restlichen Blöcke eine Korrekturverarbeitung auszuführen, oder die Korrekturverarbeitung kann auch unterbrochen werden.
Im Übrigen liest die Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35 gleichzeitig parallel zur Ausführung der vorliegenden Korrekturverarbeitung der Reihe nach die Blöcke in dem Blockpuffer 22 aus, unterzieht sie einer Interpolierung und gibt an die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A Befehlssignale aus. Dadurch wird ermöglicht, dass während die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 der Reihe nach die Blöcke vor der Korrektur antizipiert und den Anweisungswinkel korrigiert, die Befehlssignal-Interpolierungskomponente 35 auf der Basis der Blöcke nach der Korrektur der Reihe nach Befehlssignale ausgibt.
Durch die vorstehende vorliegende erste Ausführungsform werden folgende Wirkungen hervorgerufen.

1. Selbst bei einer Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms kann eine Geschwindigkeitsänderung der Stellung des Werkzeugs unterdrückt werden, ohne dass es zu einer Zunahme der Bearbeitungsdauer kommt.
2. Die Entstehung einer großen Beschleunigung der Rotationsachse der mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11 wird unterdrückt, sodass eine Beschädigung der Rotationsachsen verhindert werden kann.
3. Unter Berücksichtigung der Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit und der zulässigen Beschleunigung der einzelnen Achsen wird die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk berechnet, sodass eine Beschädigung der mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11 und Bearbeitungsabweichungen des Werks durch Schwingungen vermieden werden können.
4. Da die Bewegungsgeschwindigkeit zu Beginn oder am Ende der einzelnen Blöcke nicht gesenkt wird, kann die Bearbeitungsdauer verkürzt werden.
5. Indem die Anzahl der für die Korrektur verwendeten Blöcke (M) davor und dahinter hoch eingestellt wird, kann eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Stellung des Werkzeugs noch besser unterdrückt werden.
6. Indem die Anzahl der für die Korrektur verwendeten Blöcke (M) davor und dahinter gering eingestellt wird, kann vermieden werden, dass durch den Einfluss von bestimmten Blöcken mehrere Blöcke einer unnötigen Korrektur unterzogen werden.
7. Ohne dass bei einer Gruppe von Blöcken, bei der die Korrektur des Anweisungswinkels nicht erforderlich ist, eine Korrekturverarbeitung durchgeführt wird, kann nur bei der Gruppe von Blöcken, bei der die Korrektur erforderlich ist, eine Korrekturverarbeitung ausgeführt werden.

Als Nächstes werden als zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung 1 und einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11, die hiermit ausgestattet ist, eine Vorrichtung zur computergestützten Fertigung (im Folgenden „CAM-Vorrichtung” genannt) 1B und die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A erläutert, die hiermit ausgestattet ist. Im Übrigen werden von den Strukturen der zweiten Ausführungsform solche Strukturen, die mit denen der vorstehenden ersten Ausführungsform identisch sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren erneute Erläuterung wird ausgelassen.
Das Besondere an der vorliegenden zweiten Ausführungsform besteht in dem Punkt, dass in der CAM-Vorrichtung 1B, die ein von der mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11 verwendbares Bearbeitungsprogramm erstellt und editiert, die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 und die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 implementiert sind.
Die CAM-Vorrichtung der vorliegenden zweiten Ausführungsform 1B dient dazu, wie in 5 dargestellt ist, auf der Basis der durch eine Vorrichtung für computergestütztes Design 12 (im Folgenden „CAD-Vorrichtung” genannt) erstellten CAD-Daten das Erstellen und Editieren eines von der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A verwendbaren Bearbeitungsprogramms durchzuführen. Im Folgenden werden die einzelnen Strukturen erläutert.
Die CAD-Vorrichtung 12 besteht z. B. aus einem PC, der mit einem allgemeinen Betriebssystem ausgestattet ist. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform erstellt die CAD-Vorrichtung 12 unter Verwendung eines Anzeigemittels und Eingabemittels, die nicht dargestellt sind, CAD-Daten, die die dreidimensionale Form des zu bearbeitenden Werkstücks definieren.
Die CAM-Vorrichtung 1B besteht z. B. aus einem Computer, der mit einem allgemeinen Betriebssystem ausgestattet ist, und führt das Erstellen und Editieren eines von der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A verwendbaren Bearbeitungsprogramms durch. Wie in 5 dargestellt ist, weist die CAM-Vorrichtung 1B hauptsächlich ein Speichermittel 2, das neben der Speicherung verschiedener Daten die Funktion eines Arbeitsbereichs bei der Durchführung der Rechenverarbeitung des Steuermittels 3 hat, und ein Steuermittel 3 auf, das durch die Ausführung des in dem Speichermittel 2 installierten Programms 1b für CAM die einzelnen Rechenverarbeitungen ausführt. Im Folgenden werden die verschiedenen Strukturmittel erläutert.
Im Übrigen ist bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform die CAM-Vorrichtung 1B von der CAD-Vorrichtung 12 getrennt gebildet, wobei jedoch keine Beschränkung auf diese Struktur besteht. Anders ausgedrückt, kann die CAD-Vorrichtung 1B auch als eine mit einer CAD-Daten erstellenden Funktion der CAD-Vorrichtung 12 ausgestattete CAM-Vorrichtung 1B gebildet werden. Ferner ist bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform die CAM-Vorrichtung 1B mit der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A so verbunden, dass ein Bearbeitungsprogramm an diese übertragbar ist, wobei auf diese Struktur jedoch keine Beschränkung besteht und es sich auch um ein allein arbeitendes Gerät handeln kann.
Das Speichermittel 2 weist, wie in 5 dargestellt ist, eine Programmspeicherkomponente 21 und eine Bearbeitungsprogramm-Speicherkomponente 23 auf. In der Programmspeicherkomponente 21 ist das Programm 1b für CAM zum Steuern der CAM-Vorrichtung 1B der vorliegenden zweiten Ausführungsform installiert. Dadurch, dass das Steuermittel 3 das Programm 1b für CAM ausführt, fungiert dann der Computer als die später erwähnten einzelnen Strukturelemente.
Die Bearbeitungsprogramm-Speicherkomponente 23 speichert das von der CAM-Vorrichtung 1B erstellte und editierte Bearbeitungsprogramm. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform speichert die Bearbeitungsprogramm-Speicherkomponente 23 das durch eine später erwähnte Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37 erstellte Bearbeitungsprogramm, das durch eine nicht dargestellte Bearbeitungsprogramm-Editierungskomponente editierte Bearbeitungsprogramm und das Bearbeitungsprogramm nach der Korrektur durch die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34.
Als Nächstes fungiert das Steuermittel 3 durch das Ausführen des in dem Speichermittel 2 installierten Programms 1b für CAM, wie in 5 dargestellt ist, als Werkzeugverlaufsdaten-Erstellungskomponente 36, Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37, relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33, Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 und Bearbeitungsprogramm-Übertragungskomponente 38. Im Folgenden werden die einzelnen Strukturelemente erläutert.
Die Werkzeugverlaufsdaten-Erstellungskomponente 36 wird aus einem Hauptprozessor gebildet und erstellt anhand der CAD-Daten Werkzeugverlaufsdaten (CL-Daten). Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform erwirbt die Werkzeugverlaufsdaten-Erstellungskomponente 36 einerseits die von der CAD-Vorrichtung 12 erstellten CAD-Daten des Werkstücks, und erwirbt andererseits Verlaufserstellungsdaten (z. B. Werkzeugform, Stellung des Werkzeugs gegenüber der Fläche und Vorschubteilung). Dann berechnet die Werkzeugverlaufsdaten-Erstellungskomponente 36 anhand der CAD-Daten und der Verlaufserstellungsdaten die Werkzeugmittelpunkte der einzelnen Werkzeugbewegungspositionen im Werk-Koordinatensystem und berechnet die Werkzeugachsenvektoren, die die Richtung der Werkzeugachse (Hauptachse) ausdrücken.
Ferner wird bei der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A aufgrund der möglichen beliebigen Stellung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück die Interferenz zwischen der Seite der Hauptachse (z. B. Hauptachse, Werkzeug, Spannfutter) und der Seite des Tisches (z. B. Tisch, Werkzeug, Werkstück) zum Problem. Daher stellt die Werkzeugverlaufsdaten-Erstellungskomponente 36 das Vorliegen oder Nichtvorliegen der betreffenden Interferenz fest und ändert beim Vorliegen einer Interferenz z. B. die Stellung des Werkzeugs so, dass die betreffende Interferenz vermieden wird. Durch das Vorstehende werden die Werkzeugverlaufsdaten (CL-Daten) im Werk-Koordinatensystem erstellt.
Die Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37 wird aus einem Postprozessor gebildet und erstellt anhand der Werkzeugverlaufsdaten ein Bearbeitungsprogramm. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform erwirbt die Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37 einerseits die mittels der Werkzeugverlaufsdaten-Erstellungskomponente 36 erstellten Werkzeugverlaufsdaten und erwirbt andererseits die pro Werkzeugmaschine vorab eingestellten Werkzeugmaschinendaten. Auf der Basis dieser Werkzeugverlaufsdaten und Werkzeugmaschinendaten berechnet dann die Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37 anhand der die Werkzeugverlaufsdaten bildenden Werkzeugachsenvektoren den Drehwinkel der Rotationsachsen.
Als Nächstes berechnet die Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37 auf der Basis des Drehwinkels und des Werkzeugmittelpunktes in dem Werk-Koordinatensystem den Werkzeugmittelpunkt in dem absoluten Koordinatensystem nach dem Rotieren der Rotationsachsen. Dann führt die Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente 37, nachdem eine Linearisierungsverarbeitung, bei der der Werkzeugverlauf in mehrerer unterteilt und die Positionsabweichung auf einen zulässigen Wert oder darunter unterdrückt wird, vorgenommen worden ist, auf der Basis der vorab eingestellten Bearbeitungsbedingungsdaten, der Reihe nach eine Steuerverarbeitung der Vorschubgeschwindigkeit und eine Steuerverarbeitung der Hauptachsen-Drehgeschwindigkeit aus. Durch das Vorstehende wird ein Bearbeitungsprogramm (NC-Daten) erstellt, das von der mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11 verwendet werden kann, wobei in der Bearbeitungsprogramm-Speicherkomponente 23 die mehreren Blöcke, aus denen das Bearbeitungsprogramm besteht, gespeichert werden.
Die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 berechnet ebenso wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk. In der vorliegenden zweiten Ausführungsform berechnet die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 mittels der in dem Bearbeitungsprogramm angewiesenen Anweisungsgeschwindigkeit für jeden einzelnen Block die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs zu dem Werk. Bei dieser Gelegenheit kann die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 auch, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs relativ zu dem Werk innerhalb eines Bereichs, in dem die Anweisungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsprogramms nicht überschritten wird, und innerhalb eines Bereichs, in dem die Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit und der zulässigen Beschleunigung der einzelnen Achsen, aus denen die 5-achsige Bearbeitungsmaschine 11A besteht, nicht überschritten wird, berechnen.
Die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 korrigiert ebenso wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform die Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform erwirbt die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 für den Fall, dass der Anweisungswinkel des n-ten Blocks korrigiert wird, zunächst den n-ten Block und M der Blöcke davor und dahinter aus der Bearbeitungsprogramm-Speicherkomponente 23.
Als Nächstes berechnet die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken, indem sie den Bewegungsabstand des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken durch die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken, der durch die relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente 33 berechnet wird, dividiert. Dann korrigiert die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 den Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so, dass der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken und die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden.
Im Übrigen wird zwar bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform während der Ausführung der Korrekturverarbeitung der Anweisungswinkel nach der Korrektur für die einzelnen Blöcke zusammen mit dem Anweisungswinkel vor der Korrektur speziell in der Bearbeitungsprogramm-Speicherkomponente 23 gespeichert. Nachdem die Korrekturverarbeitung abgeschlossen ist, werden dann die Anweisungswinkel vor der Korrektur durch die Anweisungswinkel nach der Korrektur überschrieben und als Bearbeitungsprogramm, bei dem für sämtliche Blöcke der Anweisungswinkel korrigiert wurde, gespeichert.
Die Bearbeitungsprogramm-Übertragungskomponente 38 überträgt das von der CAM-Vorrichtung 1B erstellte, editierte oder korrigierte Bearbeitungsprogramm auf die mehrachsige Bearbeitungsmaschine 11. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform überträgt die Bearbeitungsprogramm-Übertragungskomponente 38 das Bearbeitungsprogramm, bei dem mittels der Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 der Anweisungswinkel für die einzelnen Blöcke korrigiert wurde, durch ein nicht dargestelltes, mit einem Kabel verbundenes Kommunikationsmittel oder ein kabelloses Kommunikationsmittel. Im Übrigen ist es für den Fall, dass die CAM-Vorrichtung 1B, wie vorstehend angegeben, als allein operierendes Gerät verwendet wird, nicht erforderlich, die Bearbeitungsprogramm-Übertragungskomponente 38 in Funktion zu setzen.
Gemäß der vorstehenden CAM-Vorrichtung 18 der vorliegenden zweiten Ausführungsform und der 5-achsigen Bearbeitungsmaschine 11A, die hiermit ausgestattet ist, wird wie in 4 dargestellt ist, mittels der Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 der Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke des Bearbeitungsprogramms korrigiert, sodass die gleichen Wirkungen wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform hervorgerufen werden können. Ferner wird durch die vorliegende zweite Ausführungsform zusätzlich zu den Wirkungen der vorstehenden ersten Ausführungsform auch die Wirkung hervorgerufen, dass die Anweisungswinkelkorrekturfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung in die CAM-Vorrichtung 1B implementiert werden kann.
Als Nächstes wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung und einer damit ausgestatteten mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11 erläutert. Im Übrigen ist der technische Bereich der Erfindung jedoch nicht auf die durch das folgende Ausführungsbeispiel dargestellten Merkmale eingeschränkt.
[Ausführungsbeispiel 1]
Bei dem Ausführungsbeispiel 1 erfolgte eine Simulation der Bewegung des vorderen Endpunktes des Werkzeugs und der Stellung des Werkzeugs für den Fall, dass mittels der vorstehenden numerischen Steuervorrichtung 1A der ersten Ausführungsform oder der CAM-Vorrichtung 1B der zweiten Ausführungsform das vorstehende Bearbeitungsprogrammbeispiel 2 einer Korrekturverarbeitung unterzogen wurde.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 1 wird die Korrekturverarbeitung ausgeführt, indem die numerische Steuervorrichtung 1A der ersten Ausführungsform oder die CAM-Vorrichtung 1B der zweiten Ausführungsform anlässlich der Ausführung des vorstehende Bearbeitungsprogrammbeispiels 2 den N1-Block sowie einen Block davor und dahinter (N0-Block, N2-Block) erwirbt. In diesem Fall sind ebenso wie bei der vorstehenden JP 4351281 B2 , wie in 7(a) dargestellt ist, die relative Geschwindigkeit des N1-Blocks 600 mm/min (= 10 mm/s), und die relative Geschwindigkeit des N2-Blocks 300 mm/min (= 5 mm/s), sodass die Bewegungsdauer des N1-Blocks 0,9 s und die Bewegungsdauer des N2-Blocks 0,2 s beträgt.
Anders ausgedrückt wird, damit die Bewegungsdauer des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in dem N1-Block und dem N2-Block „9:2” wird, der Anweisungswinkel der B-Achse in dem N1-Block korrigiert, damit auch der Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs (B-Achse) zu „9:2” wird. Konkret wird, wie in 6 dargestellt ist, in dem N1-Block zu dem Anweisungswinkel der B-Achse 28.636 Grad addiert, damit der Bewegungswinkel zu 73,636 Grad (= 90 × 9/11) wird. Daher erfolgt in dem N2-Block eine Bewegung um die restlichen 16,364 Grad (= 90 × 2/11).
Da die Bewegungsgeschwindigkeit um die B-Achse, wie in 7(b) dargestellt ist, im N1-Block zu etwa 81,8 Grad/s (= 73,636/0,9) wird, und auch im N2-Block zu etwa 81,8 Grad/s (= 16,364/0,2) wird, wurde folglich der Anweisungswinkel im N1-Block so korrigiert, dass in beiden Blöcken die Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationsachsen konstant wird.
Durch das vorstehende Ausführungsbeispiel 1 wurde dargestellt, dass dadurch, dass mittels der numerischen Steuervorrichtung 1A der ersten Ausführungsform oder der CAM-Vorrichtung 1B der zweiten Ausführungsform der Anweisungswinkel in den einzelnen Blöcken korrigiert wird, selbst wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des vorderen Endpunktes des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken unterschiedlich ist, die Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationsachsen zwischen den einzelnen Blöcken konstant wird.
Im Übrigen ist die Vorrichtung 1 zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung und einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine 11, die hiermit ausgestattet ist, nicht auf die vorstehenden einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise verändert werden. Bei der vorstehenden ersten Ausführungsform wurde z. B. das Beispiel eines aus drei Blöcken bestehenden Bearbeitungsprogramms dargestellt, wobei jedoch die Anzahl der Blöcke des Bearbeitungsprogramms, das verarbeitet werden kann, nicht begrenzt ist. Ferner wurden absolute Anweisungen als Positionsanweisungen der einzelnen Achsen gewählt, es kann sich jedoch auch um inkrementelle Anweisungen handeln. Außerdem wurden die beiden Rotationsachsen als B-Achse und C-Achse gewählt, es ist jedoch auch eine andere Bezeichnung möglich.
Ferner kann die Anweisungswinkel-Korrekturkomponente 34 für die durch die vorstehende Korrekturverarbeitung optimierte Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationsachse auch einen Grenzwert einstellen. Wird z. B. die halbe Geschwindigkeit der optimierten Bewegungsgeschwindigkeit als Grenzwert eingestellt, kann dadurch eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Rotationsachsen noch besser unterdrückt werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms
1A: numerische Steuervorrichtung
1a: Programm für numerische Steuervorrichtung
1B: Vorrichtung zur computergestützten Fertigung (CAM)
1b: Programm für CAM
2: Speichermittel
3: Steuermittel
10: externe Speichervorrichtung
11: mehrachsige Bearbeitungsmaschine
11A: 5-achsige Bearbeitungsmaschine
12: Vorrichtung für computergestütztes Design (CAD)
21: Programmspeicherkomponente
22: Blockpuffer
31: Bearbeitungsprogramm-Erwerbskomponente
32: Bearbeitungsprogramm-Analysekomponente
33: relative Geschwindigkeit-Berechnungskomponente
34: Anweisungswinkel-Korrekturkomponente
35: Befehlssignal-Interpolierungskomponente
36: Werkzeugrouten-Datenerzeugungskomponente
37: Bearbeitungsprogramm-Erstellungskomponente
38: Bearbeitungsprogramm-Übertragungskomponente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4351281 B2 [0010, 0011, 0012, 0013, 0014, 0015, 0035, 0036, 0037, 0102]

Claims

Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms, die ein Bearbeitungsprogramm verarbeitet, das die Bewegungen einer mehrachsigen Bearbeitungsmaschine steuert, die zumindest zwei lineare Achsen und zumindest eine Rotationsachse aufweist, wobei die Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms ein Steuermittel aufweist, das angepasst ist, einen Anweisungswinkel der einzelnen Blöcke so zu korrigieren, dass ein Bewegungswinkel der Stellung des Werkzeugs in den einzelnen Blöcken des Bearbeitungsprogramms und die Bewegungsdauer eines vorderen Endpunktes eines Werkzeugs in den einzelnen Blöcken proportional werden.
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms nach Anspruch 1, wobei das Steuermittel angepasst ist, die Bewegungsdauer zu berechnen, indem es mittels der durch das Bearbeitungsprogramm angewiesenen Anweisungsgeschwindigkeit oder der in der Vorrichtung zur Verarbeitung des Bearbeitungsprogramms automatisch regulierten Bewegungsgeschwindigkeit die relative Geschwindigkeit des vorderen Endpunkts des Werkzeugs relativ zu dem Werk für die einzelnen Blöcke berechnet und einen Bewegungsabstand in den einzelnen Blöcken durch die relative Geschwindigkeit dividiert.
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms nach Anspruch 2, wobei das Steuermittel angepasst ist, die relative Geschwindigkeit eines Bereichs zu berechnen, in dem die Beschränkung der zulässigen Geschwindigkeit und/oder der zulässigen Beschleunigung für die einzelnen Achsen, die die mehrachsige Bearbeitungsmaschine bilden, nicht überschritten wird.
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuermittel angepasst ist, für den Fall, dass der Anweisungswinkel des n-ten Blocks (n ist eine natürliche Zahl M + 1 oder höher) des Bearbeitungsprogramms korrigiert wird, den Anweisungswinkel mittels des Bewegungswinkels vor der Korrektur von M (M ist eine natürliche Zahl) der einzelnen Blöcke vor und hinter dem n-ten Block zu korrigieren.
Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei der Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms um eine numerische Steuervorrichtung handelt, die die Bearbeitung eines Werks durchführt, indem sie durch ein Bearbeitungsprogramm eine mehrachsige Bearbeitungsmaschine steuert, oder eine Vorrichtung für eine computergestützte Fertigung (CAM) handelt, die ein durch die mehrachsige Bearbeitungsmaschine verwendbares Bearbeitungsprogramm erstellt und editiert.
Mehrachsige Bearbeitungsmaschine, die mit einer Vorrichtung zur Verarbeitung eines Bearbeitungsprogramms gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestattet ist.