DE112009004603T5

DE112009004603T5 - Numerische Steuervorrichtung und Verfahren zum Steuern dernumerischen Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112009004603T5
Application number: DE112009004603T
Authority: DE
Inventors: Naoki Nakamura; Ushio Fukuichi; Tomonori Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2012-08-23
Also published as: CN102365595B; US9063533B2; US20120022682A1; WO2010109536A1; JPWO2010109536A1; JP5220183B2; CN102365595A

Abstract

Eine numerische Steuervorrichtung wird bereitgestellt, die fähig ist zur Steuerung einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine zum maschinellen Bearbeiten einer Vielzahl von Bearbeitungsflächen mit unterschiedlichen Normalenvektoren nur durch Veranlassung eines Operators zum Durchführen einer Operation eines Änderns einer Werkzeuglage, um die Werkzeuglage senkrecht zu jeder Bearbeitungsoberfläche zu machen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist die numerische Steuervorrichtung gemäß der Erfindung eine numerische Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und eine Werkzeuglage relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert, mit einer ersten Speicherungsvorrichtung, die fähig ist zum Aufzeichnen eines Bearbeitungsprogramms; einer zweiten Speicherungsvorrichtung, die fähig ist zum Speichern von Koordinatensystemen; und einer Zentralverarbeitungseinheit, die fähig ist zum Ausführen des Bearbeitungsprogramms, Auswählen eines für das maschinelle Bearbeiten geeigneten Koordinatensystems aus den in der zweiten Speicherungsvorrichtung gespeicherten Koordinatensystemen auf Grundlage der Werkzeuglage, die durch das Bearbeitungsprogramm oder eine externe Eingabe festgelegt ist, und Ausgeben von Daten zum maschinellen Bearbeiten des Werkstücks auf dem ausgewählten Koordinatensystem.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerungs- (NC, numerical control) Vorrichtung, die eine numerische Steuerung einer Werkzeugmaschine durchführt, und im Besonderen eine numerische Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und die Position und Lage eines Werkzeugs steuert, und ein Verfahren zum Steuern der numerischen Steuervorrichtung.
Hintergrund
Eine Werkzeugmaschine mit einer darin aufgenommenen numerischen Steuervorrichtung führt eine maschinelle Bearbeitung eines Werkstücks während eines Bewegens einer beweglichen Einheit, um einen Maschinentisch zu bewegen, auf dem das Werkstück befestigt ist, oder eines Werkzeugs oder dergleichen durch. Unterdessen kann eine Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält, eine Werkzeuglage bzw. Werkzeugstellung relativ zu einem Bearbeitungswerkstück mittels Rotieren bzw. Drehen der Rotationsachse steuern. Beispielsweise bearbeitet die Werkzeugmaschine dieses Typs häufig maschinell eine Vielzahl von Bearbeitungsflächen mit unterschiedlichen Normalenvektoren auf dem Bearbeitungswerkstück oder trennt die Bearbeitungsflächen selbst. Wenn die Werkzeugmaschine Bearbeitungsflächen mit unterschiedlichen Normalenvektoren maschinell bearbeitet, bezeichnet bzw. bestimmt eine herkömmliche numerische Steuervorrichtung ein zugeordnetes Koordinatensystem für jede der Bearbeitungsflächen. Das heißt, dass die numerische Steuervorrichtung einen Ursprung (einen Bearbeitungsreferenzpunkt), auf Grundlage dessen eine Befehlsposition, so wie eine Spitzenposition (Englisch: tip position) des Werkzeugs, durch ein Bearbeitungsprogramm oder eine Manueller-Vorschub-Vorrichtung bestimmt wird, und eine Koordinatenachse durch Translation oder Translationsbewegung und Rotation eines beliebigen Referenzkoordinatensystems formuliert bzw. zum Ausdruck bringt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Darüber hinaus bezeichnet bzw. bestimmt in dem Fall einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer anderen herkömmlichen Technik ein Operator der numerischen Steuervorrichtung ein zum maschinellen Bearbeiten geeignetes Koordinatensystem, immer wenn eine Vielzahl von Bearbeitungsflächen geschaltet bzw. umgestellt wird. Das heißt, dass der Operator zeit- und arbeitsmäßig beansprucht wird, um beispielsweise ein zum maschinellen Bearbeiten geeignetes Koordinatensystem aus voreingestellten Koordinatensystemen auszuwählen und zu bezeichnen bzw. zu bestimmen.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-044109

Inhaltsangabe
Technisches Problem
Herkömmliche numerische Steuervorrichtungen haben die folgenden Probleme. Wenn eine numerische Steuervorrichtung eine Bearbeitungsfläche, die zu einer gewissen Zeit maschinell bearbeitet wird, zu einer anderen Bearbeitungsfläche mit einem von der vorherigen Bearbeitungsfläche unterschiedlichen Normalenvektor ändert und die letztere Bearbeitungsfläche maschinell bearbeitet, muss ein Operator zwei Operationen durchführen, d. h. eine erste Operation zum Ändern der Werkzeuglage, um die Werkzeuglage senkrecht zu der letzteren Bearbeitungsfläche zu machen, und eine zweite Operation zum entweder Bezeichnen eines für die letztere Bearbeitungsfläche geeigneten Koordinatensystems oder Auswählen des für die letztere Bearbeitungsfläche geeigneten Koordinatensystems aus einer Vielzahl voreingestellter Koordinatensysteme.
Lösung des Problems
Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen und um das zuvor erwähnte Ziel zu erreichen, ist die numerische Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse hat und eine Werkzeuglage bzw. Werkzeugstellung relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert, versehen mit: einer ersten Speicherungsvorrichtung, die fähig ist zum Aufzeichnen eines Bearbeitungsprogramms; einer zweiten Speicherungsvorrichtung, die fähig ist zum Aufzeichnen von Koordinatensystemen; und einer Zentralverarbeitungseinheit, die fähig ist zum Ausführen des Bearbeitungsprogramms, Auswählen eines zum maschinellen Bearbeiten geeigneten Koordinatensystems aus den in der zweiten Speicherungsvorrichtung gespeicherten Koordinatensystemen auf Grundlage der Werkzeuglage, die durch das Bearbeitungsprogramm oder eine externe Eingabe festgelegt ist, und Ausgeben von Daten zum maschinellen Bearbeiten des Werkstücks auf dem ausgewählten Koordinatensystem.
Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen und um das zuvor erwähnte Ziel zu erreichen, ist die numerische Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und eine Werkzeuglage bzw. Werkzeugstellung relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert, versehen mit: einer Befehlsposition-Erzeugungseinheit, die eine Translationsachsenposition und einen Rotationsachsenwinkel in jedem Steuerzyklus auf Grundlage eines Bewegungsbefehls erzeugt; einer Koordinatensystem-Speicherungseinheit, die eine Vielzahl von Koordinatensystemen speichert; einer Koordinatensystem-Auswähleinheit, die ein für die Werkzeuglage geeignetes Koordinatensystem aus den Koordinatensystemen auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels auswählt; einer Koordinatenwert-Änderungseinheit, die die Translationsachsenposition zu einer Translationsachsenposition auf dem durch die Koordinatensystem-Auswähleinheit ausgewählten Koordinatensystem ändert; und einer Koordinatentransformierungseinheit, die die Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem in eine Translationsachsenposition auf einem Maschinen-Koordinatensystem basierend auf der Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem und dem Rotationsachsenwinkel transformiert.
Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen und um das zuvor erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst das Verfahren zum Steuern einer numerischen Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und eine Werkzeuglage bzw. Werkzeugstellung relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert: einen Schritt zum Erzeugen einer Translationsachsenposition und eines Rotationsachsenwinkels in jedem Steuerzyklus auf Grundlage eines Bewegungsbefehls; einen Schritt zum Auswählen eines für die Werkzeuglage geeigneten Koordinatensystem aus einer im Voraus gespeicherten Vielzahl von Koordinatensystemen auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels; einen Schritt zum Ändern der Translationsachsenposition zu einer Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem; und einen Schritt zum Transformieren der Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem in eine Translationsachsenposition auf einem Maschinen-Koordinatensystem auf Grundlage der Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem und des Rotationsachsenwinkels.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wenn ein Operator eine Operation zum Ändern einer Werkzeuglage durchführt, um die Werkzeuglage senkrecht zu einer Bearbeitungsfläche zu machen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein für die gegenwärtige Werkzeuglage geeignetes Koordinatensystem automatisch aus voreingestellten Koordinatensystemen ausgewählt. Deshalb ist es möglich, die Bearbeitungsflächen, die unterschiedliche Normalenvektoren haben, maschinell zu bearbeiten und ein Bearbeitungsprogramm mit niedrigen Kosten einfach zu erschaffen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Umrisses einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels von Prozessprozeduren der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 sind erläuternde Diagramme eines Werkzeuglage-Vektors in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Beispiel eines Bearbeitungswerkstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 geben eine Beziehung zwischen einem Bearbeitungswerkstück und einer Werkzeuglage in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wieder.
7 sind erläuternde Diagramme eines Beispiels eines Indexwinkels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Beispiel einer Form eines Bearbeitungswerkstücks gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 geben eine Beziehung zwischen einem Bearbeitungswerkstück und einer Werkzeuglage in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wieder.
Bezugszeichenliste

1: Numerische Steuervorrichtung
2: Bearbeitungsprogramm
3: Manueller-Vorschub-Vorrichtung
4: Befehlsposition-Erzeugungseinheit
5: Koordinatensystem-Auswähleinheit
6: Koordinatensystem-Speicherungseinheit
7: Koordinatenwert-Änderungseinheit
8: Koordinatentransformierungseinheit
9: Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Verarbeitungseinheit
10: Bewegliche Einheit
11: Bewegungsbefehl
12: Translationsachsenposition
13: Rotationsachsenwinkel
14: Ausgewähltes Koordinatensystem
15: Translationsachsenposition auf ausgewähltem Koordinatensystem
16: Vielzahl von Koordinatensystemen
17: Translationsachsenposition auf Maschinen-Koordinatensystem
20: Werkzeug
21: Hauptspindelkopf
22: Drehtisch
23: Werkzeuglage-Vektor
30: Erstes Bearbeitungswerkstück
31: Erste Bearbeitungsfläche des ersten Bearbeitungswerkstücks
32: Zweite Bearbeitungsfläche des ersten Bearbeitungswerkstücks
33: Erstes Koordinatensystem des ersten Bearbeitungswerkstücks
34: Zweites Koordinatensystem des ersten Bearbeitungswerkstücks
40: Zweites Bearbeitungswerkstück
41: Erste Bearbeitungsfläche des zweiten Bearbeitungswerkstücks
42: Zweite Bearbeitungsfläche des zweiten Bearbeitungswerkstücks
43: Dritte Bearbeitungsfläche des zweiten Bearbeitungswerkstücks
44: Erstes Koordinatensystem des zweiten Bearbeitungswerkstücks
45: Zweites Koordinatensystem des zweiten Bearbeitungswerkstücks
46: Drittes Koordinatensystem des zweiten Bearbeitungswerkstücks

Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen erläutert werden. In den Ausführungsformen wird eine numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verweis auf einen Fall einer Anwendung der numerischen Steuervorrichtung auf eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine beschrieben, die eine Rotationsachse enthält und die Position und Lage bzw. Stellung eines Werkzeugs steuert.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm von Ausgestaltungen einer numerischen Steuervorrichtung und von Peripherie-Vorrichtungen davon gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Bewegungsbefehl 11 wird eingegeben von einem Bearbeitungsprogramm 2 oder einer manuellen Vorschubvorrichtung bzw. Manueller-Vorschub-Vorrichtung 3 oder dergleichen, was als eine Eingabeeinheit für eine durch eine gestrichelte Linie angegebene numerische Steuervorrichtung 1 dient. Das Bearbeitungsprogramm kann normalerweise von einem Benutzer erschaffen werden, an die numerische Steuervorrichtung 1 von außerhalb der numerischen Steuervorrichtung 1 eingegeben werden und auf einer (nicht gezeigten) Festplatte gespeichert sein, die als eine erste Speicherungsvorrichtung dient, die in der numerischen Steuervorrichtung 1 enthalten ist. Der eingegebene Bewegungsbefehl 11 wird an eine Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 übertragen. Die Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 erzeugte eine Translationsachsenposition 12 und einen Rotationsachsenwinkel 13 in jedem Steuerzyklus, der ein Zyklus ist, in dem die numerische Steuervorrichtung 1 die Position und dergleichen des Werkzeugs berechnet. Der Rotationsachsenwinkel 13 wird an eine Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 übertragen. Die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 wählt ein für das maschinelle Bearbeiten geeignetes Koordinatensystem aus einer Vielzahl von Koordinatensystemen aus, die die im Voraus in einer Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert worden sind, die als eine zweite Speicherungsvorrichtung dient, auf Grundlage einer durch den Rotationsachsenwinkel 13 bestimmten Werkzeuglage bzw. Werkzeugstellung. Die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 überträgt dann das ausgewählte Koordinatensystem an eine Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 und eine Koordinatentransformierungseinheit 8 als ein ausgewähltes Koordinatensystem 14.
Das ausgewählte Koordinatensystem 14 und die Translationsachsenposition 12 werden an die Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 übertragen. Die Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 ändert die Translationsachsenposition 12 zu einer Translationsachsenposition 15 auf dem ausgewählten Koordinatensystem 14 und überträgt die Translationsachsenposition 15 an die Koordinatentransformierungseinheit 8. Die Koordinatentransformierungseinheit 8 führt eine Koordinatentransformation durch, um den Rotationsachsenwinkel 13 und die Translationsachsenposition 15 auf dem ausgewählten Koordinatensystem 14 in eine Translationsachsenposition 17 auf einem Maschinen-Koordinatensystem zu transformieren, und überträgt die Translationsachsenposition 17 an eine Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Bearbeitungseinheit 9. Die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Bearbeitungseinheit 9 führt einen Beschleunigungs-/Verlangsamungsprozess auf der Translationsachsenposition 17 auf dem Maschinen-Koordinatensystem durch und überträgt ein Signal an eine bewegliche Einheit 10 als Daten, die von der numerischen Steuervorrichtung 1 ausgegeben worden sind, um dadurch die bewegliche Einheit 10 anzutreiben. In 1 ist es eine CPU (Central Processing Unit bzw. Zentralverarbeitungseinheit) oder dergleichen, die das Bearbeitungsprogramm 2 normalerweise ausführt und die mit der numerischen Steuervorrichtung 1 involvierte Prozesse durchführt.
Als Nächstes wird eine von der numerischen Steuervorrichtung 1 durchgeführte Operation beschrieben. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Umrisses einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine, auf die die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform angewendet wird. Diese Mehrspindel-Werkzeugmaschine enthält einen Hauptspindelkopf 21, der mit einem Werkzeug 20 versehen ist und der um eine B-Achse rotiert. Die Mehrspindel-Werkzeugmaschine enthält außerdem einen Drehtisch 22, der um eine C-Achse rotiert und auf dem ein Bearbeitungswerkstück (nicht gezeigt) befestigt ist, das als ein maschinell zu bearbeitendes Werkstück dient. Der Drehtisch 22 bewegt sich in einer Translationsachsenrichtung eines vorbestimmten Maschinen-Koordinatensystems. Durch diese Operationen bearbeitet die Mehrfach-Spindel-Werkzeugmaschine das Bearbeitungswerkstück maschinell. Das heißt, dass die Mehrfach-Spindel-Werkzeugmaschine eine Werkzeugmaschine ist, die fähig ist zum Steuern einer Lage bzw. Stellung des Werkzeugs 20 relativ zu dem Bearbeitungswerkstück. Man beachte, dass ein Servoverstärker und ein Servomotor (nicht gezeigt) zum Bewegen des Hauptspindelkopfes und des Drehtisches die bewegliche Einheit gemäß der ersten Ausführungsform bilden. Während die erste Ausführungsform mit der Annahme beschrieben wird, dass die Mehrfach-Spindel-Werkzeugmaschine eine in 2 gezeigte mechanische Ausgestaltung hat, ist eine Werkzeugmaschine mit irgendeiner anderen mechanischen Ausgestaltung anwendbar, solange wie die Werkzeugmaschine eine Rotationsachse enthält und die Lage des Werkzeugs 20 relativ zu dem Bearbeitungswerkstück steuern kann.
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels von Pzozessprozeduren der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die von der numerischen Steuervorrichtung 1 durchgeführte Operation wird mit Verweis auf 3 beschrieben. Nachdem der Bewegungsbefehl 11 von dem Bearbeitungsprogramm 2 oder der Manueller-Vorschub-Vorrichtung 3 oder dergleichen an die numerische Steuervorrichtung 1 eingegeben wird, erzeugt die Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 zuerst die Translationsachsenposition 12 und den Rotationsachsenwinkel 13 in jedem Steuerzyklus (Schritt S1). Nachdem die Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 den Rotationsachsenwinkel 13 an die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 überträgt, berechnet die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 die Werkzeuglage relativ zu dem Bearbeitungswerkstück auf Grundlage des Drehachsenwinkels 13 (Schritt S2).
Als Nächstes wird die Werkzeuglage beschrieben. Während die Werkzeuglage normalerweise durch einen Werkzeuglage-Vektor oder den Rotationsachsenwinkel selbst ausgedrückt wird, wird in der ersten Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem die Werkzeuglage durch den Werkzeuglage-Vektor ausgedrückt wird. 4 sind erläuternde Diagramme des Werkzeuglage-Vektors. 4(a) stellt einen Werkzeuglage-Vektor dar, wenn die C-Achse bei 0 Grad ist, und 4(b) stellt einen Werkzeuglage-Vektor dar, wenn die C-Achse bei 180 Grad ist. In 4 entspricht ein Einheitsvektor in einer Axialrichtung des Werkzeugs 20 von der Spitze bzw. dem Kopf (Englisch: tip) des Werkzeugs 20 zu dem Fuß (Englisch: root) des Werkzeugs 20 einem Werkzeuglage-Vektor 23. Die Axialrichtung des Werkzeugs variiert gemäß einem Typ des Werkzeugs. Wenn beispielsweise das Werkzeug 20 ein Drehwerkzeug ist, ist die Werkzeug-Axialrichtung eine Richtung der Rotationsachse. Wenn das Werkzeug 20 ein Trennwerkzeug ist, ist die Werkzeug-Axialrichtung eine Richtung von einer Kante entlang einer Werkzeugachse.
Der Werkzeuglage-Vektor 23 wird als ein Vektor ausgedrückt, betrachtet von dem Bearbeitungswerkstück. Weil die in 4(a) und 4(b) gezeigten Werkzeuglage-Vektoren 23 gleich im B-Achse-Rotationswinkel aber unterschiedlich im C-Achse-Rotationswinkel sind, heißt das, dass die in 4(a) und 4(b) gezeigten Werkzeuglage-Vektoren 23 sich in der von dem Bearbeitungswerkstück betrachteten Richtung unterscheiden. Deshalb unterscheidet sich der in 4(a) gezeigte Werkzeuglage-Vektor 23 von dem in 4(b) gezeigten Werkzeuglage-Vektor 23. Vorausgesetzt, dass der Werkzeuglage-Vektor 23 r = (i, j, k) ist, ist genauer genommen in der ersten Ausführungsform θ_B ein Rotationswinkel der B-Achse, und ist θ_C ein Rotationswinkel der C-Achse, wobei die Komponenten i, j und k des Werkzeuglage-Vektors 23 durch Gleichungen (1), (2) bzw. (3) ausgedrückt werden. j = sinθ_B·sinθ_C (1) j = sinθ_B·sinθ_C (2) k = cosθ_B (3)
Nach dem Berechnen des Werkzeuglage-Vektors 23 wird eine Vielzahl von Koordinatensystemen 16 an die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 von der Kommunikationssystem-Speicherungseinheit 6 übertragen. Der Benutzer registriert die Koordinatensysteme 16 in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 im Voraus. Die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 bestimmt, ob ein Koordinatensystem mit einem Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 unter den eingegebenen Koordinatensystemen 16 vorhanden ist (Schritt S3).
Ein Verfahren zum Bestimmen, ob ein Koordinatensystem mit einem Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 unter den eingegebenen Koordinatensystemen 16 bei Schritt S3 vorhanden ist, wird genauer beschrieben. Die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 vergleicht den Z-Achse-Vektor von jedem der Koordinatensysteme 16, die von der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 übertragen worden sind, mit dem Werkzeuglage-Vektor 23, um zu bestimmen, ob der Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 ist. Wenn ein Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 als ein Ergebnis des Vergleichs vorhanden ist, gibt die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 das Koordinatensystem, das den Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 hat, als das ausgewählte Koordinatensystem 14 aus (Schritt S4). Wenn andererseits kein Koordinatensystem mit dem Z-Achse-Vektor parallel mit dem Werkzeuglage-Vektor 23 selbst nach einem Vergleich der Z-Achse-Vektoren sämtlicher der übertragenen Koordinatensysteme mit dem Werkzeuglage-Vektor 23 vorhanden ist, gibt die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 ein gegenwärtiges Koordinatensystem als das ausgewählte Koordinatensystem 14 aus (Schritt S5).
Eine Beziehung bzw. Zuordnung zwischen der Bearbeitungsfläche des Bearbeitungswerkstücks, dem ausgewählten Koordinatensystem 14 und der Werkzeuglage wird mit Verweis auf die Zeichnungen genauer beschrieben. 5 ist ein Beispiel eines ersten Bearbeitungswerkstücks gemäß der ersten Ausführungsform. In 5 sind ein erstes Koordinatensystem 33 zum maschinellen Bearbeiten einer ersten Bearbeitungsfläche 31 des ersten Bearbeitungswerkstücks 30 und ein zweites Koordinatensystem 34 zum maschinellen Bearbeiten einer zweiten Bearbeitungsfläche 32 für die numerische Steuervorrichtung 1 festgelegt, das heißt in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert. 6 geben eine Beziehung zwischen dem Bearbeitungswerkstück und einer Werkzeuglage in der ersten Ausführungsform wieder. 6(a) gibt eine Beziehung wieder, wenn der Werkzeuglage-Vektor r1 ist, und 6(b) gibt eine Beziehung wieder, wenn der Werkzeuglage-Vektor r2 ist. In 6(a) ist der Werkzeuglage-Vektor r1 parallel zu einem Z-Achse-Vektor Z1 des ersten Koordinatensystems 33. Demgemäß wird das erste Koordinatensystem 33 als das ausgewählte Koordinatensystem 14 aus den Koordinatensystemen 16 ausgewählt. In 6(b) ist der Werkzeuglage-Vektor r2 parallel zu einem Z-Abschnitt-Vektor Z2 des zweiten Koordinatensystems 34. Aufgrund dessen wird das zweite Koordinatensystem 34 als das ausgewählte Koordinatensystem 14 aus den Koordinatensystemen 16 ausgewählt.
Die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 überträgt das ausgewählte Koordinatensystem 14 an die Koordinatenwert-Änderungseinheit 7. Die Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 ändert die von der Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 übertragene Translationsachsenposition 12 zu der Translationsachsenposition 15 auf dem ausgewählten Koordinatensystem 14 (Schritt S6). Wenn das Koordinatensystem der Translationsachsenposition 12 gleich dem ausgewählten Koordinatensystem 14 ist, das heißt, wenn die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 beispielsweise bestimmt, dass kein Koordinatensystem mit einem Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 vorhanden ist, verwendet die Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 die Translationsachsenposition 12 als die Translationsachsenposition 15 auf dem ausgewählten Koordinatensystem 14 ohne Ändern der Translationsachsenposition 12.
Die Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 überträgt die Translationsachsenposition 15 auf dem ausgewählten Koordinatensystem 14 an die Koordinaten-Transformierungseinheit 8. Die Koordinaten-Transformierungseinheit 8 führt eine Koordinaten-Transformation durch, um die von der Koordinatenwert-Änderungseinheit 7 übertragene Translationsachsenposition 15 in die Translationsachsenposition 17 auf dem Maschinen-Koordinatensystem auf Grundlage des von der Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 übertragenen ausgewählten Koordinatensystems 14 und des von der Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 übertragenen Rotationsachsenwinkels 13 zu transformieren (Schritt S7). Die Koordinaten-Transformierungseinheit 8 überträgt die resultierende Translationsachsenposition 17 auf dem Maschinen-Koordinatensystem an die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Verarbeitungseinheit 9. Die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Verarbeitungseinheit 9 führt einen Beschleunigungs-/Verlangsamungsprozess auf der Translationsachsenposition 17 durch und überträgt ein Prozessergebnis an die bewegliche Einheit 10 als eine von der numerischen Steuervorrichtung 1 ausgegebene Ansteuerinformation bzw. Antriebinformation.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform mittels Durchführen der Operation zum Drehen der Rotationsachse und Ändern der Werkzeuglage relativ zu dem Bearbeitungswerkstück das für die gegenwärtige Werkzeuglage geeignete Koordinatensystem automatisch aus den voreingestellten Koordinatensystemen ausgewählt werden. Mit dieser Operation kann der Operator die Bearbeitungsflächen, die unterschiedliche Normalenvektoren haben, maschinell bearbeiten durch bloßes Durchführen der Operation zum Ändern der Werkzeuglage, um das Werkzeug annähernd senkrecht zu jeder Bearbeitungsfläche zu machen.
Während in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, dass die Werkzeuglage durch den Werkzeuglage-Vektor 23 ausgedrückt wird, ist dieses nicht notwendigerweise wesentlich. Beispielsweise kann die Werkzeuglage durch den Rotationsachsenwinkel 13 selbst ausgedrückt werden. Wenn die Werkzeuglage durch den Rotationsachsenwinkel 13 ausgedrückt wird, kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 bestimmen, ob der von der Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 übertragene Rotationsachsenwinkel 13 mit einem Rotationsachsenwinkel (hier im Nachfolgenden ”Indexwinkel”) übereinstimmt bzw. zusammenpasst, bei dem der Winkel des Z-Achse-Vektors von einem der Koordinatensysteme 16, die von der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 übertragen worden sind, gleich dem des Werkzeuglage-Vektors ist.
Vorausgesetzt, dass beispielsweise θ_B der Rotationswinkel der B-Achse ist, θ_B' der Indexwinkel der B-Achse ist, θ_C der Rotationswinkel der C-Achse ist, und θ_C' der Indexwinkel der C-Achse ist, bestimmt die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5, wenn θ_B = θ_B' und θ_C = θ_C' erfüllt sind, dass der Rotationsachsenwinkel auf dem Koordinatensystem mit der gegenwärtigen Werkzeuglage übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Vorausgesetzt, dass der Indexwinkel der B-Achse auf einem in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeicherten Koordinatensystem θ_B' ist, der von der C-Achse θ_C' ist, und n = (n_X, n_Y, n_Z) ein Einheitvektor in der Z-Achse-Richtung ist, werden mit der mechanischen Ausgestaltung der ersten Ausführungsform die Indexwinkel θ_B' und θ_C' durch Gleichungen (4) bzw. (5) ausgedrückt. θ_B' = cos^–1n_Z (4) θ_C' = tan^–1(n_Y/n_X) (5)
Während es bekannt ist, dass ein Indexwinkel normalerweise zwei Lösungen hat, kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 bestimmen, dass der Rotationsachsenwinkel auf dem Koordinatensystem mit der gegenwärtigen Werkzeuglage übereinstimmt, solange wie eine der zwei Lösungen mit dem Rotationsachsenwinkel übereinstimmt. 7 sind ein Beispiel, wo der Indexwinkel gemäß der ersten Ausführungsform zwei Lösungen hat. 7(a) gibt einen Fall wieder, wo die B-Achse bei 45 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist. 7(b) gibt einen Fall wieder, wo die B-Achse bi –45 Grad ist und die C-Achse bei 180 Grad ist. In beiden Fällen von 7(a) und 7(b) ist die Werkzeuglage relativ zu dem Bearbeitungswerkstück dieselbe.
In der ersten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass, wenn ein Z-Achse-Vektor von einem der Koordinatensysteme 16 parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 ist, das Koordinatensystem mit dem Z-Achse-Vektor als das ausgewählte Koordinatensystem 14 ausgewählt wird. Jedoch ist diese Bedingung nicht notwendigerweise wesentlich. Selbst wenn beispielsweise der Z-Achse-Vektor von einem der Koordinatensysteme 16 nicht völlig parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 ist, kann bestimmt werden, dass der Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 ist, solange wie der Z-Achse-Vektor unterhalb einer vorbestimmten zulässigen Winkelfehlergrenze ist. Beispielsweise ist ein Winkel der vorbestimmten zulässigen Grenze 1 Grad oder 5 Grad und kann frei von dem Benutzer gemäß der Form, dem Material oder dergleichen des Bearbeitungswerkstücks festgelegt werden.
Wenn die Mehrspindel-Werkzeugmaschine eine Bearbeitungsfläche maschinell bearbeiten soll, für die es schwierig ist, Indexwinkel zu berechnen, kann ein Operator mit dieser Ausgestaltung die Werkzeugmaschine zum maschinellen Bearbeiten der Bearbeitungsfläche auf einem für die Bearbeitungsfläche geeigneten Koordinatensystem durch Ändern der Werkzeuglage betreiben, um die Werkzeuglage nahezu senkrecht zu der Bearbeitungsfläche zu machen. Was die Form, das Material oder dergleichen eines Werkstücks betrifft, das wie von dem Benutzer erwünscht maschinell bearbeitet werden kann, selbst wenn die Werkzeuglage nicht notwendigerweise senkrecht zu einer Bearbeitungsfläche des Werkstücks ist, kann beispielsweise ein zulässiges Niveau zum Auswählen des Koordinatensystems angehoben werden und können Benutzereinstellungen einfach gemacht werden.
In der ersten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 den Prozess in jedem Steuerzyklus durchführt. Jedoch ist diese Bedingung nicht notwendigerweise wesentlich. Beispielsweise kann die numerische Steuervorrichtung 1 so ausgestaltet sein, dass die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 den Prozess zum Auswählen eines zur maschinellen Bearbeiten geeigneten Koordinatensystems aus den Koordinatensystemen nur durchführt, wenn sich der Rotationsachsenwinkel 13 von dem einen Zyklus zuvor ändert. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Prozess zum Auswählen eines Koordinatensystems zu eliminieren, wenn der Rotationsachsenwinkel 13 keine Änderung aufweist. Es ist deshalb möglich, die Prozesslast der numerischen Steuervorrichtung 1 zu reduzieren, wenn beispielsweise die Mehrspindel-Werkzeugmaschine eine maschinelle Bearbeitung nur mittels Bewegen der Translationsachse eines Koordinatensystems durchführt.
Darüber hinaus wählt in der ersten Ausführungsform die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 ein Koordinatensystem auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels 13 bei der durch die Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 erzeugten gegenwärtigen Werkzeuglage aus. Jedoch ist dieses Auswahlkriterium nicht notwendigerweise der Rotationsachsenwinkel 13. Beispielsweise kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 ein Koordinatensystem auf Grundlage eines Rotationsachsenwinkels (nicht gezeigt), nachdem die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Verarbeitungseinheit 9 den Beschleunigungs-/Verlangsamungsprozess durchführt, oder eines von der beweglichen Einheit 10 übertragenen Rückkopplungswinkels (nicht gezeigt) auswählen. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, äquivalente Effekte zu denen zu entfalten, die erzielt werden, wenn die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 ein Koordinatensystem auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels 13 bei der gegenwärtigen Werkzeuglage auswählt.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform ist der Fall beschrieben worden, wo nur ein für die maschinelle Bearbeitung geeignetes Koordinatensystem unter den Koordinatensystemen 16 vorhanden ist, die in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 im Voraus gespeichert worden sind und durch die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 ausgewählt worden sind. Jedoch ist die Anzahl der für die maschinelle Bearbeitung geeigneten Koordinatensysteme nicht notwendigerweise Eins. Beispielsweise können die für die maschinelle Bearbeitung geeigneten Koordinatensysteme in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert werden. In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mittels eines Beispiels ein Fall beschrieben, wo zwei für die maschinelle Bearbeitung geeignete Koordinatensysteme in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert werden.
8 ist ein Blockdiagramm von Ausgestaltungen der numerischen Steuervorrichtung 1 und von Peripherie-Vorrichtungen davon gemäß der zweiten Ausführungsform. In 8 sind zu denen von 1 identische Bestandteilelemente mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet und Erläuterungen davon werden weggelassen. In der zweiten Ausführungsform berechnet eine Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B den Werkzeuglage-Vektor 23 relativ zu einem Bearbeitungswerkstück auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels 13. Die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B vergleicht den berechneten Werkzeuglage-Vektor 23 mit Z-Achse-Vektoren der Koordinatensysteme 16, die von der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 übertragen worden sind, und wählt ein Koordinatensystem mit einem Z-Achse-Vektor parallel zu dem gegenwärtigen Werkzeuglage-Vektor 23 als das ausgewählte Koordinatensystem 14 aus.
Zu dieser Zeit, wenn nur ein Koordinatensystem mit einer Z-Achse parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 vorhanden ist oder kein solches Koordinatensystem unter den von der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 übertragenen Koordinatensystemen 16 vorhanden ist, arbeitet die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ähnlich der Koordinatensystem-Auswähleinheit 5 gemäß der ersten Ausführungsform. Wenn andererseits die Koordinatensysteme mit Z-Achsen parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 vorhanden sind, wählt die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B das Koordinatensystem, dessen Z-Achse-Vektor parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor 23 ist und dessen Position eines Ursprungs am nächsten zu dem gegenwärtigen Spitzenpunkt eines Werkzeugs, berechnet aus der Translationsachsenposition 12, ist, als das ausgewählte Koordinatensystem 14 aus.
9 ist ein Beispiel der Form eines Bearbeitungswerkstücks gemäß der zweiten Ausführungsform. In 9 sind ein erstes Koordinatensystem 44 zum maschinellen Bearbeiten einer ersten Bearbeitungsfläche 41 eines zweiten Bearbeitungswerkstücks 40, ein zweites Koordinatensystem 45 zum maschinellen Bearbeiten einer zweiten Bearbeitungsfläche 42 und ein drittes Koordinatensystem 46 zum maschinellen Bearbeiten einer dritten Bearbeitungsfläche 43 für die numerische Steuervorrichtung 1 festgelegt, das heißt in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert. Zu dieser Zeit ist ein Z-Achse-Vektor Z2 des zweiten Koordinatensystems 45 parallel zu einem Z-Achse-Vektor Z3 des dritten Koordinatensystems 46.
Eine von der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführte Operation wird mit Verweis auf einen Fall einer maschinellen Bearbeitung der ersten Bearbeitungsfläche 41 und der zweiten Bearbeitungsfläche 42 des in 9 gezeigten zweiten Bearbeitungswerkstücks beschrieben. 10 geben eine Beziehung zwischen dem zweiten Bearbeitungswerkstück und der Werkzeuglage in der zweiten Ausführungsform wieder. Wie in 10(a) gezeigt, wird zuerst ein Fall einer maschinellen Bearbeitung der ersten Bearbeitungsfläche 41 in einem Zustand betrachtet, wo der Werkzeuglage-Vektor r11 ist. In diesem Fall wird das erste Koordinatensystem 44 als das ausgewählte Koordinatensystem 14 ausgewählt, weil der Werkzeuglage-Vektor r11 parallel zu dem Z-Achse-Vektor Z1 des ersten Koordinatensystems 44 ist.
Ein Fall einer maschinellen Bearbeitung der zweiten Bearbeitungsfläche 42 wird als Nächstes betrachtet. Wie in 10(b) gezeigt, ist in diesem Fall der Werkzeuglage-Vektor r12 parallel zu dem Z-Achse-Vektor Z2 des zweiten Koordinatensystems 45 und auch zu dem Z-Achse-Vektor Z3 des dritten Koordinatensystems 46. Demgemäß kann das ausgewählte Koordinatensystem 14 nicht eindeutig nur auf Grundlage der Werkzeuglage bestimmt werden. In diesem Fall wird deshalb die Distanz von der Spitzenpunktposition des Werkzeugs zu dem Ursprung des zweiten Koordinatensystems 45 mit der von der Spitzenpunktposition des Werkzeugs zu einem Ursprung des dritten Koordinatensystems 46 verglichen. Das Koordinatensystem mit dem Ursprung, für den die Distanz kleiner ist, wird als das ausgewählte Koordinatensystem 14 ausgewählt. Das heißt, dass in dem Fall von 10(b) das zweite Koordinatensystem 45 als das ausgewählte Koordinatensystem 14 ausgewählt wird.
Selbst wenn die für den gegenwärtigen Werkzeuglage-Vektor geeigneten Koordinatensysteme in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert werden, kann wie oben beschrieben gemäß der zweiten Ausführungsform die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B das Koordinatensystem auswählen, dessen Ursprung am nächsten zu der gegenwärtigen Spitzepunktposition des Werkzeugs ist. Selbst wenn die Koordinatensysteme mit gleichem Z-Achse-Vektor registriert sind, kann demgemäß ein Operator eine Werkzeugmaschine zum maschinellen Bearbeiten der Bearbeitungsflächen mit unterschiedlichen Normalenvektoren betreiben, indem nur die Operation zum Ändern der Position und Lage des Werkzeugs durchgeführt wird.
In der zweiten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass zwei für die maschinelle Bearbeitung geeignete Koordinatensysteme in der Koordinatensystem-Speicherungseinheit 6 gespeichert werden. Jedoch ist die Anzahl der für die maschinelle Bearbeitung geeigneten Koordinatensysteme nicht notwendigerweise zwei. Beispielsweise kann die Anzahl der für die maschinelle Bearbeitung geeigneten Koordinatensysteme auf drei oder vier oder mehr festgelegt sein. Eine beliebige Anzahl von Koordinatensystemen, die für die maschinelle Bearbeitung geeignet sind, kann festgelegt werden, solange wie die numerische Steuervorrichtung 1 so ausgestaltet ist, dass die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B das Koordinatensystem auswählt, dessen Ursprung am nächsten zu der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs unter den Koordinatensystemen ist. Mit dieser Ausgestaltung wird eine Bearbeitungsfläche näher an der Spitzenpunktposition des Werkzeugs immer maschinell bearbeitet, wodurch es z. B. ermöglicht wird, die gesamte Bearbeitungszeit zu reduzieren.
In der zweiten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B das Koordinatensystem auswählt, dessen Ursprungsposition am nächsten zu der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs ist, beim Auswählen von einem aus den Koordinatensystemen mit Z-Achse-Vektoren parallel zu dem Werkzeuglage-Vektor. Jedoch ist dieses Auswahlverfahren nicht notwendigerweise wesentlich. Beispielsweise kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ein Koordinatensystem, dessen Ursprungsposition am nächsten zu einer Position ist, die erhalten worden ist durch Projizieren der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs auf die XY-Ebene von einem der Koordinatensysteme, als das ausgewählte Koordinatensystem 14 auswählen. Mit dieser Ausgestaltung kann der Operator die Werkzeugmaschine zum maschinellen Bearbeiten der Bearbeitungsflächen mit unterschiedlichen Normalenvektoren durch bloßes Durchführen der Operation zum Ändern der Position und Lage des Werkzeugs betreiben.
In der zweiten Ausführungsform wählt die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B das Koordinatensystem auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels 13 bei der durch die Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 erzeugten gegenwärtigen Werkzeuglage aus. Jedoch ist dieses Auswahlkriterium nicht notwendigerweise der Rotationsachsenwinkel 13. Beispielsweise kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ein Koordinatensystem auf Grundlage eines Rotationsachsenwinkels (nicht gezeigt), nachdem die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Verarbeitungseinheit 9 einen Beschleunigungs-/Verlangsamungsprozess durchführt, oder eines von der beweglichen Einheit 10 übertragenen Rückkopplungswinkels (nicht gezeigt) auswählen. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, äquivalente Effekte zu denen zu entfalten, die erhalten werden, wenn die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ein Koordinatensystem auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels 13 bei der gegenwärtigen Werkzeuglage auswählt.
In der zweiten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass die gegenwärtige Spitzenpunktposition des Werkzeugs, durch die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B verwendet, mit Verwendung der durch die Befehlsposition-Erzeugungseinheit 4 erzeugten Translationsachsenposition 12 berechnet wird. Jedoch kann die gegenwärtige Spitzenpunktposition des Werkzeugs nicht notwendigerweise mit Verwendung der Translationsachsenposition 12 berechnet werden. Beispielsweise ist es möglich, äquivalente Effekte zu denen zu entfalten, wenn die gegenwärtige Spitzenpunktposition des Werkzeugs mit Verwendung der Translationsachsenposition 12 berechnet wird, sogar durch Berechnen der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs mit Verwendung des Rotationsachsenwinkels (nicht gezeigt), nachdem die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Verarbeitungseinheit 9 den Beschleunigungs-/Verlangsamungsprozess durchführt, oder mittels des von der beweglichen Einheit 10 übertragenen Rückkopplungswinkels (nicht gezeigt).
Ferner wählt in der zweiten Ausführungsform die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B das Koordinatensystem aus, dessen Ursprungsposition am nächsten zu der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs oder zu der Position ist, die erhalten worden ist durch Projizieren der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs auf die XY-Ebene von einem der gespeicherten Koordinatensysteme. Jedoch ist dieses Auswahlverfahren nicht notwendigerweise wesentlich. Beispielsweise kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ein Koordinatensystem auswählen, dessen Distanz des Ursprungs von der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs unterhalb eines zulässigen Niveaus ist. Alternativ kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ein Koordinatensystem auswählen, dessen Distanz des Ursprungs von der Position, die erhalten worden ist durch Projizieren der gegenwärtigen Spitzenpunktposition des Werkzeugs auf die XY-Ebene von einem der gespeicherten Koordinatensysteme, unter einem zulässigen Niveau ist. Mit dieser Ausgestaltung kann die Koordinatensystem-Auswähleinheit 5B ein erwünschtes Koordinatensystem auswählen, selbst wenn die Distanz zwischen Ursprüngen der für die Werkzeuglage geeigneten Koordinatensysteme klein ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann in technischen Gebieten so wie Werkzeugmaschinen für eine Vorrichtung genutzt werden, die eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine steuert, die eine Rotationsachse enthält und die Position und Lage eines Werkzeugs steuert.

Claims

Numerische Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und eine Werkzeuglage relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine erste Speicherungsvorrichtung, die fähig ist zum Aufzeichnen eines Bearbeitungsprogramms; eine zweite Speicherungsvorrichtung, die fähig ist zum Aufzeichnen von Koordinatensystemen; und eine Zentralverarbeitungseinheit, die fähig ist zum Ausführen des Bearbeitungsprogramms, Auswählen eines zum maschinellen Bearbeiten geeigneten Koordinatensystems aus den in der zweiten Speicherungsvorrichtung gespeicherten Koordinatensystemen auf Grundlage der Werkzeuglage, die durch das Bearbeitungsprogramm oder eine externe Eingabe festgelegt ist, und Ausgeben von Daten zum maschinellen Bearbeiten des Werkstücks auf dem ausgewählten Koordinatensystem.
Numerische Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und eine Werkzeuglage relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Befehlsposition-Erzeugungseinheit, die eine Translationsachsenposition und einen Rotationsachsenwinkel in jedem Steuerzyklus auf Grundlage eines Bewegungsbefehls erzeugt; eine Koordinatensystem-Speicherungseinheit, die eine Vielzahl von Koordinatensystemen speichert; eine Koordinatensystem-Auswähleinheit, die ein für die Werkzeuglage geeignetes Koordinatensystem aus den Koordinatensystemen auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels auswählt; eine Koordinatenwert-Änderungseinheit, die die Translationsachsenposition zu einer Translationsachsenposition auf dem durch die Koordinatensystem-Auswähleinheit ausgewählten Koordinatensystem ändert; und eine Koordinaten-Transformierungseinheit, die die Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem in eine Translationsachsenposition auf einem Maschinen-Koordinatensystem auf Grundlage der Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem und dem Rotationsachsenwinkel transformiert.
Numerische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Koordinatensystem-Auswähleinheit bestimmt, dass das Koordinatensystem für die Werkzeuglage geeignet ist, wenn ein auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels berechneter Werkzeuglage-Vektor parallel zu einem Z-Achse-Richtungsvektor von einem der Koordinatensysteme ist.
Numerische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Koordinatensystem-Auswähleinheit bestimmt, dass das Koordinatensystem für die Werkzeuglage geeignet ist, wenn der Rotationsachsenwinkel mit einem Rotationsachsenwinkel übereinstimmt, bei dem ein Werkzeuglage-Vektor senkrecht zu einer XY-Ebene auf einem der Koordinatensysteme ist.
Numerische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Koordinatensystem-Auswähleinheit ferner ein Koordinatensystem auswählt, das für die Werkzeuglage geeignet ist und einen Ursprung am nächsten zu einer Position eines Spitzenpunktes des Werkzeugs hat, wenn eine Vielzahl von für die Werkzeuglage geeigneten Koordinatensystemen gespeichert sind.
Numerische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Koordinatensystem-Auswähleinheit ferner ein Koordinatensystem auswählt, das für die Werkzeuglage geeignet ist und einen Ursprung am nächsten zu einer Position hat, die erhalten worden ist durch Projizieren eines Spitzenpunktes des Werkzeugs auf eine XY-Ebene auf dem für die Werkzeuglage geeigneten Koordinatensystem, wenn eine Vielzahl von für die Werkzeuglage geeigneten Koordinatensystemen registriert ist.
Verfahren zum Steuern einer numerischen Steuervorrichtung für eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die eine Rotationsachse enthält und eine Werkzeuglage relativ zu einem Bearbeitungswerkstück steuert, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erzeugen einer Translationsachsenposition und eines Rotationsachsenwinkels in jedem Steuerzyklus auf Grundlage eines Bewegungsbefehls; einen Schritt zum Auswählen eines für die Werkzeuglage geeigneten Koordinatensystems aus einer Vielzahl von Koordinatensystemen, die im Voraus gespeichert worden sind, auf Grundlage des Rotationsachsenwinkels; einen Schritt zum Ändern der Translationsachsenposition zu einer Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem; und einen Schritt zum Transformieren der Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem in eine Translationsachsenposition auf einem Maschinen-Koordinatensystem auf Grundlage der Translationsachsenposition auf dem ausgewählten Koordinatensystem und des Rotationsachsenwinkels.