專利名稱：數(shù)控裝置以及該數(shù)控裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對工作機(jī)械進(jìn)行數(shù)字控制(Numerical Control :NC)的數(shù)控裝置，特別地，涉及一種設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具的位置和姿勢的多軸工作機(jī)械的數(shù)控裝置以及該數(shù)控裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
在搭載有數(shù)控裝置的工作機(jī)械中，以使刀具到達(dá)由加工程序等指示的位置上的方式使可動部移動，使搭載有工件的工作臺或刀具等進(jìn)行動作，同時進(jìn)行加工。另一方面，在具有旋轉(zhuǎn)軸的工作機(jī)械中，可以通過使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，控制刀具相對于加工工件的姿勢。在如上所述的工作機(jī)械中，例如有時在加工工件上對于法線矢量不同的多個加工面實施加工， 或者進(jìn)行將加工面本身切削出的加工。并且，在現(xiàn)有的數(shù)控裝置中，在對法線矢量不同的加工面實施加工的情況下，針對每個加工面，指定相應(yīng)的坐標(biāo)系。即，將由加工程序或手動進(jìn)給裝置確定的刀具前端位置等成為指令位置的基準(zhǔn)的原點(加工基準(zhǔn)點)和坐標(biāo)軸，利用任意的基準(zhǔn)坐標(biāo)系的平行移動及旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行表示(例如專利文獻(xiàn)1)。另外，在其他現(xiàn)有的數(shù)控裝置中，每當(dāng)對多個加工面進(jìn)行切換時，作業(yè)人員對適于加工的坐標(biāo)系進(jìn)行指定。即，存在例如作業(yè)人員從預(yù)先設(shè)定的多個坐標(biāo)系中選擇適于加工的坐標(biāo)系并指定這樣的麻煩。專利文獻(xiàn)1 日本特開2003-44109號公報

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有的數(shù)控裝置中，從在某個時刻正在實施加工的加工面，向與該加工面的法線矢量不同的其他加工面轉(zhuǎn)變并實施加工的情況下，存在如下所述課題。即，存在下述問題點，在改變加工面的情況下，作業(yè)人員必須進(jìn)行下述兩種操作第一操作，以使刀具相對于加工面垂直的方式，變更刀具的姿勢；以及第二操作，指定適于加工面的坐標(biāo)系，或者從預(yù)先設(shè)定的多個坐標(biāo)系中選擇適于加工的坐標(biāo)系。本發(fā)明所涉及的數(shù)控裝置用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，其具有第1存儲裝置，其可以記錄加工程序；第2存儲裝置，其可以存儲坐標(biāo)系；以及中央處理裝置，其可以執(zhí)行加工程序，基于由加工程序或者外部輸入確定的刀具的姿勢，從存儲于第2存儲裝置中的坐標(biāo)系中，選擇適于加工的坐標(biāo)系，并輸出用于在選擇出的坐標(biāo)系中進(jìn)行工件加工的數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明所涉及的數(shù)控裝置用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，其具有指令位置生成部，其基于移動指令，生成每個控制周期的平移軸位置和旋轉(zhuǎn)軸角度；坐標(biāo)系存儲部，其存儲多個坐標(biāo)系；坐標(biāo)系選擇部，其基于所述旋轉(zhuǎn)軸角度，從所述多個坐標(biāo)系中，選擇適于刀具的姿勢的坐標(biāo)系；坐標(biāo)值變更部，其將所述平移軸位置變更為由所述坐標(biāo)系選擇部選擇出的坐標(biāo)系的平移軸位置；以及坐標(biāo)變換部，其將由所述坐標(biāo)系選擇部選擇出的坐標(biāo)系的平移軸位置和所述旋轉(zhuǎn)軸角度進(jìn)行坐標(biāo)變換，變
4換為機(jī)械坐標(biāo)系的平移軸位置。另外，在本發(fā)明所涉及的數(shù)控裝置的控制方法中，該數(shù)控裝置用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，該數(shù)控裝置的控制方法具有下述步驟 基于移動指令，針對每個控制周期，生成平移軸位置和旋轉(zhuǎn)軸角度的步驟；基于所述旋轉(zhuǎn)軸角度，從預(yù)先存儲的多個坐標(biāo)系中選擇適于刀具的姿勢的坐標(biāo)系的步驟；將所述平移軸位置變更為所述選擇的坐標(biāo)系的平移軸位置的步驟；以及將所述選擇的坐標(biāo)系的平移軸位置和所述旋轉(zhuǎn)軸角度進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換為機(jī)械坐標(biāo)系的平移軸位置的步驟。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，如果作業(yè)人員進(jìn)行變更刀具的姿勢以使刀具相對于加工面垂直的操作，則從預(yù)先登錄的多個坐標(biāo)系中自動地選擇適于當(dāng)前的刀具姿勢的坐標(biāo)系，因此，具有下述效果，即，可以對法線矢量不同的多個加工面實施加工，可以容易且低成本地生成加工程序。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的數(shù)控裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式1中的多軸工作機(jī)械的概要的示意圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的數(shù)控裝置的處理步驟的一個例子的流程圖。圖4是本發(fā)明的實施方式1中的刀具姿勢矢量的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式1中的加工工件的一個例子的圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式1中的加工工件和刀具姿勢的關(guān)系的圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式1中的分度角度的一個例子的說明圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的數(shù)控裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖9是表示本發(fā)明的實施方式2中的加工工件的形狀的圖。圖10是表示本發(fā)明的實施方式2中的加工工件和刀具姿勢的關(guān)系的圖。符號的說明1數(shù)控裝置2加工程序3手動進(jìn)給裝置4指令位置生成部5坐標(biāo)系選擇部6坐標(biāo)系存儲部7坐標(biāo)值變更部8坐標(biāo)變換部9加減速處理部10可動部11移動指令12平移軸位置13旋轉(zhuǎn)軸角度
14選擇坐標(biāo)系
15選擇坐標(biāo)系中的平移軸位置
16多個坐標(biāo)系
17機(jī)械坐標(biāo)系上的平移軸位置
20刀具
21主軸頭
22旋轉(zhuǎn)工作臺
23刀具姿勢矢量
30第1加工工件
31第1加工工件中的第1加工面
32第1加工工件中的第2加工面
33第1加工工件中的第1坐標(biāo)系
34第1加工工件中的第2坐標(biāo)系
40第2加工工件
41第2加工工件中的第1加工面
42第2加工工件中的第2加工面
43第2加工工件中的第3加工面
44第2加工工件中的第1坐標(biāo)系
45第2加工工件中的第2坐標(biāo)系
46第2加工工件中的第3坐標(biāo)系
具體實施例方式下面，基于表示本實施方式的附圖，具體地說明本發(fā)明。另外，在實施方式中，以將本發(fā)明所涉及的數(shù)控裝置應(yīng)用于設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸且對刀具的位置和姿勢進(jìn)行控制的多軸工作機(jī)械中的情況為例，進(jìn)行說明。實施方式1圖1是表示本發(fā)明所涉及的數(shù)控裝置和其外圍設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。在由虛線表示的數(shù)控裝置1中，從加工程序2或者作為外部輸入單元的手動進(jìn)給裝置3等輸入移動指令 11。加工程序通常由用戶生成，可以從數(shù)控裝置1的外部向數(shù)控裝置1輸入，也可以存儲在數(shù)控裝置1內(nèi)部的未圖示的作為第1存儲裝置的硬盤中。將輸入的移動指令11向指令位置生成部4發(fā)送。指令位置生成部4針對每個由數(shù)控裝置1求出刀具位置等的周期即控制周期，生成平移軸位置12和旋轉(zhuǎn)軸角度13。將旋轉(zhuǎn)軸角度13向坐標(biāo)系選擇部5發(fā)送。坐標(biāo)系選擇部5從預(yù)先存儲在作為第2存儲裝置的坐標(biāo)系存儲部6中的多個坐標(biāo)系中，基于由旋轉(zhuǎn)軸角度13確定的刀具姿勢，選擇適于加工的坐標(biāo)系，將選擇出的坐標(biāo)系作為選擇坐標(biāo)系14向坐標(biāo)值變更部7以及坐標(biāo)變換部8發(fā)送。將選擇出的選擇坐標(biāo)系14和平移軸位置12向坐標(biāo)值變更部7發(fā)送。坐標(biāo)值變更部7將平移軸位置12變更為選擇坐標(biāo)系14中的平移軸位置15，并向坐標(biāo)變換部8發(fā)送。 坐標(biāo)變換部8將旋轉(zhuǎn)軸角度13和選擇坐標(biāo)系14中的平移軸位置15進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換為機(jī)械坐標(biāo)系上的平移軸位置17，并向加減速處理部9發(fā)送。加減速處理部9對機(jī)械坐標(biāo)系上的平移軸位置17進(jìn)行加減速處理，作為數(shù)控裝置1的輸出即數(shù)據(jù)，向可動部10發(fā)送信號，驅(qū)動可動部10。另外，圖1中的加工程序2的執(zhí)行以及數(shù)控裝置1中的處理，通常由 CPU (Central Processing Unit :中央處理裝置)等進(jìn)行。下面，說明數(shù)控裝置1的動作。圖2是表示使用了本實施方式1中的數(shù)控裝置1 的多軸工作機(jī)械的概要的示意圖。在該多軸工作機(jī)械中具有主軸頭21，其上設(shè)置刀具20， 并且以B軸為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動。另外，具有旋轉(zhuǎn)工作臺22，其以C軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且載置作為被加工物的未圖示的加工工件。并且，旋轉(zhuǎn)工作臺22沿圖2所示的規(guī)定的機(jī)械坐標(biāo)系的平移軸方向移動。通過它們的動作，對加工工件進(jìn)行加工。即，多軸工作機(jī)械是可以控制刀具20相對于加工工件的姿勢的工作機(jī)械。另外，在本實施方式1中，可動部由用于使主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺等動作的未圖示的伺服放大器或伺服電動機(jī)構(gòu)成。另外，在本實施方式 1中，將多軸工作機(jī)械的機(jī)械結(jié)構(gòu)作為圖2所示的結(jié)構(gòu)而進(jìn)行說明，但只要是設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸且可以控制刀具20相對于加工工件的姿勢的工作機(jī)械即可，哪種機(jī)械結(jié)構(gòu)都可以。圖3是表示本實施方式1中的數(shù)控裝置1的處理步驟的一個例子的流程圖。下面， 利用圖3，說明數(shù)控裝置1的動作。首先，如果從加工程序2或者手動進(jìn)給裝置3等向數(shù)控裝置1中輸入移動指令11，則指令位置生成部4生成每個控制周期的平移軸位置12和旋轉(zhuǎn)軸角度13 (步驟Si)。然后，如果將旋轉(zhuǎn)軸角度13向坐標(biāo)系選擇部5發(fā)送，則坐標(biāo)系選擇部 5基于旋轉(zhuǎn)軸角度13，求出刀具相對于加工工件的姿勢(步驟S2)。對刀具姿勢進(jìn)行說明。刀具姿勢通常作為刀具姿勢矢量或者旋轉(zhuǎn)軸角度本身而表示，在本實施方式1中，對作為刀具姿勢矢量而表示的情況進(jìn)行說明。圖4是用于說明刀具姿勢矢量的說明圖。圖4(a)表示C軸為0度的情況，圖4(b)表示C軸為180度的情況。在圖4中，從刀具20的前端朝向根部方向的刀具軸向的單位矢量為刀具姿勢矢量23。刀具軸向隨著刀具的種類而不同，例如，在旋轉(zhuǎn)刀具的情況下為旋轉(zhuǎn)軸方向，在車刀的情況下為從刃尖沿刀具軸的方向。刀具姿勢矢量23作為從加工工件觀察的矢量而表示。即，例如對于圖4(a)的刀具姿勢矢量23和圖4(b)的刀具姿勢矢量23，B軸的旋轉(zhuǎn)角度相同，但C軸旋轉(zhuǎn)角度相差 180度，因此如果從加工工件觀察則為不同的方向。因此，圖4(a)的刀具姿勢矢量23和圖 4(b)的刀具姿勢矢量23為不同的矢量。具體地說，在本實施方式1中，如果將刀具姿勢矢量23設(shè)為r= (i，j，k)，將B軸的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為ΘΒ，將C軸的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為，則刀具姿勢矢量23的各成分i、j、k由以下公式(1)、公式(2)以及公式(3)表示。i = sin θ B . cos θ c (1)j = sin θ β · sin θ c (2)k = cos θ B(3)如果求出刀具姿勢矢量23，則從坐標(biāo)系存儲部6向坐標(biāo)系選擇部5發(fā)送多個坐標(biāo)系16。多個坐標(biāo)系16由用戶預(yù)先登錄在坐標(biāo)系存儲部6中。坐標(biāo)系選擇部5從所輸入的多個坐標(biāo)系16中，判斷是否存在刀具姿勢矢量23和Z軸矢量平行的坐標(biāo)系(步驟S3)。具體說明在步驟S3中判斷是否存在當(dāng)前的刀具姿勢矢量23與Z軸矢量平行的坐標(biāo)系的方法。在坐標(biāo)系選擇部5中，在從坐標(biāo)系存儲部6發(fā)送來的多個坐標(biāo)系16中，針對每個坐標(biāo)系，對其Z軸矢量是否與刀具姿勢矢量23平行進(jìn)行比較。其結(jié)果，在存在與刀具姿勢矢量23平行的Z軸矢量的情況下，將刀具姿勢矢量23與Z軸矢量平行的該坐標(biāo)系，作為選擇坐標(biāo)系14而輸出(步驟S4)。另一方面，在即使對發(fā)送來的全部坐標(biāo)系16進(jìn)行比較，也不存在具有與刀具姿勢矢量23平行的Z軸矢量的坐標(biāo)系的情況下，將當(dāng)前的坐標(biāo)系作為選擇坐標(biāo)系14而輸出(步驟S5)。利用附圖，說明具體的加工工件的加工面與選擇坐標(biāo)系14、以及刀具姿勢之間的關(guān)系。圖5是表示本實施方式1中的第1加工工件的一個例子的圖。在圖5中，針對第1 加工工件30，將加工第1加工面31的情況下的第1坐標(biāo)系33、以及加工第2加工面32的情況下的第2坐標(biāo)系34，分別設(shè)定在數(shù)控裝置1中，即，存儲在坐標(biāo)系存儲部6中。另外， 圖6是表示本實施方式1中的加工工件和刀具姿勢的關(guān)系的圖。圖6(a)表示刀具姿勢矢量為rl的情況，另一方面，圖6(b)表示刀具姿勢矢量為r2的情況。在圖6(a)中，刀具姿勢矢量rl與第1坐標(biāo)系33的Z軸矢量Zl平行。因此，從多個坐標(biāo)系16中，將第1坐標(biāo)系 33選擇作為選擇坐標(biāo)系14。另一方面，在圖6(b)中，刀具姿勢矢量r2與第2坐標(biāo)系34的 Z軸矢量Z2平行。因此，從多個坐標(biāo)系16中，將第2坐標(biāo)系34選擇作為選擇坐標(biāo)系14。將選擇坐標(biāo)系14從坐標(biāo)系選擇部5向坐標(biāo)值變更部7發(fā)送。在坐標(biāo)值變更部7 中，將從指令位置生成部4發(fā)送來的平移軸位置12，變更為選擇坐標(biāo)系14中的平移軸位置 15(步驟S6)。另外，在平移軸位置12的坐標(biāo)系和選擇坐標(biāo)系14為相同坐標(biāo)系的情況下， 即，例如在坐標(biāo)系選擇部5中不存在具有與刀具姿勢矢量23平行的Z軸矢量的坐標(biāo)系的情況下，平移軸位置12直接成為選擇坐標(biāo)系14上的平移軸位置15。將選擇坐標(biāo)系14上的平移軸位置15向坐標(biāo)變換部8發(fā)送。坐標(biāo)變換部8基于從坐標(biāo)系選擇部5發(fā)送來的選擇坐標(biāo)系14以及從指令位置生成部4發(fā)送來的旋轉(zhuǎn)軸角度13， 將從坐標(biāo)值變更部7發(fā)送來的平移軸位置15進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換為機(jī)械坐標(biāo)系中的平移軸位置17(步驟S7)。將變換后的機(jī)械坐標(biāo)系中的平移軸位置17向加減速處理部9發(fā)送，在加減速處理后，作為數(shù)控裝置1的輸出且作為驅(qū)動信息而向可動部10發(fā)送。如上述所示，根據(jù)本實施方式1，通過使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行變更刀具相對于加工工件的姿勢的操作，從而可以從預(yù)先設(shè)定的多個坐標(biāo)系中，自動地選擇適于當(dāng)前的刀具姿勢的坐標(biāo)系。因此，作業(yè)人員僅通過進(jìn)行變更刀具的姿勢以使刀具相對于加工面大概垂直的操作，就可以針對法線矢量不同的多個加工面進(jìn)行加工。另外，在本實施方式1中，對于刀具姿勢由刀具姿勢矢量23表示的情況進(jìn)行了說明，但并不必須如此。例如，也可以將刀具姿勢作為旋轉(zhuǎn)軸角度13本身而表示。在將刀具姿勢由旋轉(zhuǎn)軸角度13表示的情況下，坐標(biāo)系選擇部5也可以對從指令位置生成部4發(fā)送來的旋轉(zhuǎn)軸角度13，是否與使從坐標(biāo)系存儲部6發(fā)送的多個坐標(biāo)系16的Z軸矢量的角度成為刀具姿勢矢量時的旋轉(zhuǎn)軸角度(以下，稱為分度角度)一致進(jìn)行判斷。例如，如果將B軸的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為θ B，將B軸的分度角度設(shè)為θ B’，將C軸的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為Θ。，將C軸的分度角度設(shè)為Θ。’，則在ΘΒ= ΘΒ ’且θ。= θ。’成立的情況下，判斷為與當(dāng)前的刀具姿勢一致。另外，在本實施方式1的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，如果將存儲在坐標(biāo)系存儲部6中的坐標(biāo)系的B軸的分度角度設(shè)為ΘΒ ’，將C軸的分度角度設(shè)為’，將Z軸方向的單位矢量設(shè)為η = (ηχ，ηγ，ηζ)，則分度角度θ Β\ θ c'由公式(4)以及公式(5)表示。θ B，= cos、 (4)θ c' = tarT1 (ηγ/ηχ) (5)另外，已知分度角度的解通常存在2個，只要與任意一個解一致，就可以判斷為與當(dāng)前的刀具姿勢一致。圖7是表示本實施方式1中的分度角度的解為2個的情況的一個例子的圖。圖7(a)表示B軸為45度且C軸為0度的情況，另一方面，圖7(b)表示B軸為-45 度且C軸為180度的情況。在圖7(a)、圖7(b)中刀具相對于加工工件的姿勢均相同。另外，在本實施方式1中，對在多個坐標(biāo)系16的Z軸矢量與刀具姿勢矢量23平行的情況下，將該坐標(biāo)系選擇作為選擇坐標(biāo)系14的情況進(jìn)行了說明，但并不必須如此。例如， 即使多個坐標(biāo)系16的Z軸矢量與刀具姿勢矢量23不完全平行，但只要落在規(guī)定的容許誤差的角度范圍內(nèi)，則也可以判斷為平行。該情況的容許誤差的角度，例如為1度或5度等角度，用戶可以根據(jù)加工工件的形狀和材質(zhì)等自由設(shè)定。通過采用上述結(jié)構(gòu)，在對難以準(zhǔn)確地求出分度角度的加工面實施加工的情況下， 作業(yè)人員可以通過變更刀具的姿勢，以使刀具相對于加工面大致垂直，從而在適于加工面的坐標(biāo)系中進(jìn)行加工。例如，對于即使不一定與加工面垂直，也可以進(jìn)行用戶所期望的加工的工件形狀和材質(zhì)，可以將用于選擇坐標(biāo)系的容許范圍放寬，并且使用戶所進(jìn)行的設(shè)定簡化。另外，在本實施方式1中，說明了針對每個控制周期進(jìn)行坐標(biāo)系選擇部5的處理的情況，但并不必須如此。例如，也可以構(gòu)成為，僅在旋轉(zhuǎn)軸角度13與前一個周期相比發(fā)生了變化的情況下，由坐標(biāo)系選擇部5進(jìn)行從多個坐標(biāo)系16中選擇適于加工的坐標(biāo)系的處理。 通過這種結(jié)構(gòu)，如果旋轉(zhuǎn)軸角度13沒有變化，則可以省略選擇坐標(biāo)系的處理，因此，例如可以減輕僅通過平移軸的移動而進(jìn)行加工的情況下的數(shù)控裝置1的處理負(fù)荷。另外，在本實施方式1中，在坐標(biāo)系選擇部5中，基于由指令位置生成部4生成的當(dāng)前的刀具姿勢中的旋轉(zhuǎn)軸角度13，選擇坐標(biāo)系，但并不必須如此。例如，也可以基于由加減速處理部9進(jìn)行加減速處理后的未圖示的旋轉(zhuǎn)軸角度、或者來自可動部10的未圖示的反饋角度而進(jìn)行選擇。通過采用上述結(jié)構(gòu)，可以得到與基于當(dāng)前的刀具姿勢的旋轉(zhuǎn)軸角度13 的情況同等的效果。實施方式2在實施方式1中，對在預(yù)先存儲于坐標(biāo)系存儲部6中的多個坐標(biāo)系16中僅存在一個適于加工的坐標(biāo)系，并由坐標(biāo)系選擇部5選擇該適于加工的坐標(biāo)系的情況進(jìn)行了說明， 但適于加工的坐標(biāo)系并不限于1個。例如，也可以是在坐標(biāo)系存儲部6中存儲有多個適于加工的坐標(biāo)系。在本實施方式2中，以在坐標(biāo)系存儲部6中存儲了 2個適于加工的坐標(biāo)系的情況為例進(jìn)行說明。圖8是表示本實施方式2所涉及的數(shù)控裝置1和其外圍設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖 8中，對于與圖1相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略說明。在本實施方式2中，坐標(biāo)系選擇部5B基于旋轉(zhuǎn)軸角度13，求出相對于加工工件的刀具姿勢矢量23。然后，對求出的刀具姿勢矢量23和從坐標(biāo)系存儲部6發(fā)送的多個坐標(biāo)系16的Z軸矢量進(jìn)行比較，將具有與當(dāng)前的刀具姿勢矢量23平行的Z軸矢量的坐標(biāo)系，選擇作為選擇坐標(biāo)系14。此時，在從坐標(biāo)系存儲部6發(fā)送來的多個坐標(biāo)系16中，具有與刀具姿勢矢量23平行的Z軸的坐標(biāo)系僅存在一個的情況下，或者一個也沒有的情況下，坐標(biāo)系選擇部5B進(jìn)行與實施方式1中的坐標(biāo)系選擇部5相同的動作。另一方面，在具有與刀具姿勢矢量23平行的Z軸的坐標(biāo)系存在多個的情況下，坐標(biāo)系選擇部5B將該Z軸矢量平行的坐標(biāo)系的原點位置與根據(jù)平移軸位置12求出的當(dāng)前的刀具的前端點位置最近的坐標(biāo)系，選擇作為選擇坐
9標(biāo)系14。圖9示出本實施方式2中的加工工件的形狀的一個例子。在圖9中，針對第2加工工件40，將對第1加工面41實施加工時的第1坐標(biāo)系44、對第2加工面42實施加工時的第2坐標(biāo)系45、以及對第3加工面43實施加工時的第3坐標(biāo)系46，分別設(shè)定在數(shù)控裝置 1中，即，存儲在坐標(biāo)系存儲部6中。此時，第2坐標(biāo)系45的Z軸矢量Z2和第3坐標(biāo)系46 的Z軸矢量D平行。以對圖9所示的第2加工工件的第1加工面41以及第2加工面42實施加工的情況為例，說明本實施方式2中的數(shù)控裝置1的動作。圖10是表示本實施方式2中的第2加工工件和刀具姿勢的關(guān)系的圖。首先，如圖10(a)所示，考慮在刀具姿勢矢量為rll的狀態(tài)下，對第1加工面41實施加工的情況。在此情況下，刀具姿勢矢量rll與第1坐標(biāo)系44的 Z軸矢量Zl平行，因此第1坐標(biāo)系44成為選擇坐標(biāo)系14。然后，考慮對第2加工面42實施加工的情況。在此情況下，如圖10 (b)所示，刀具姿勢矢量rl2與第2坐標(biāo)系45的Z軸矢量Z2以及第3坐標(biāo)系46的Z軸矢量Ti這兩者平行。因此，在僅利用刀具姿勢進(jìn)行的判斷中，無法唯一地確定選擇坐標(biāo)系14。因此，在上述情況下，對刀具的前端點位置與第2坐標(biāo)系45的原點之間的距離、以及刀具的前端點位置與第3坐標(biāo)系46的原點之間的距離進(jìn)行比較。并且，將具有距離較短者的原點的坐標(biāo)系作為選擇坐標(biāo)系14。S卩，在圖10(b)的情況下，將第2坐標(biāo)系45選擇為選擇坐標(biāo)系14。如上述所示，根據(jù)本實施方式2，即使在坐標(biāo)系存儲部6中存儲有多個適于當(dāng)前的刀具姿勢矢量的坐標(biāo)系的情況下，也可以選擇當(dāng)前的刀具的前端點位置與該坐標(biāo)系的原點之間的距離最近的坐標(biāo)系。因此，即使在登錄了多個Z軸矢量相同的坐標(biāo)系的情況下，作業(yè)人員也可以僅通過進(jìn)行變更刀具的位置和姿勢的操作，而對法線矢量不同的多個加工面進(jìn)行加工。另外，在本實施方式2中，說明了在坐標(biāo)系存儲部6中存儲有適于加工的2個坐標(biāo)系的情況，但其不一定必須為2個。例如，適于加工的坐標(biāo)系可以為3個，也可以為大于或等于4個。只要構(gòu)成為針對多個坐標(biāo)系，選擇當(dāng)前的刀具前端位置與原點之間的距離最近的坐標(biāo)系，則適于加工的坐標(biāo)系為幾個都可以。通過這種結(jié)構(gòu)，由于始終對接近刀具前端位置的加工面進(jìn)行加工，因此可以縮短例如整體的加工時間。另外，在本實施方式2中，說明了在從具有與刀具姿勢矢量平行的Z軸矢量的多個坐標(biāo)系中選擇一個時，選擇原點位置與當(dāng)前的刀具的前端點位置最近的坐標(biāo)系的方式，但并不必須如此。例如，也可以將當(dāng)前的刀具前端點的位置向該多個坐標(biāo)系的XY平面投影， 將投影所得到的點與坐標(biāo)系的原點位置之間的距離最近的坐標(biāo)系，選擇作為選擇坐標(biāo)系 14。通過采用上述結(jié)構(gòu)，作業(yè)人員僅通過進(jìn)行變更刀具的位置和姿勢的操作，就可以在法線矢量不同的多個加工面上進(jìn)行加工。 另外，在本實施方式2中，在坐標(biāo)系選擇部5B中，基于由指令位置生成部4生成的當(dāng)前的刀具姿勢中的旋轉(zhuǎn)軸角度13，選擇坐標(biāo)系，但并不必須如此。例如，也可以基于由加減速處理部9進(jìn)行加減速處理后的未圖示的旋轉(zhuǎn)軸角度、或者來自可動部10的未圖示的反饋角度而進(jìn)行選擇。通過采用上述結(jié)構(gòu)，可以得到與基于當(dāng)前的刀具姿勢的旋轉(zhuǎn)軸角度13 的情況同等的效果。 另外，在本實施方式2中，說明了利用由指令位置生成部4生成的平移軸位置12求出在坐標(biāo)系選擇部5B中使用的當(dāng)前的刀具的前端點位置的情況，但并不必須如此。例如，即使利用由加減速處理部9進(jìn)行加減速處理后的未圖示的平移軸位置、或者來自可動部10的未圖示的反饋位置而求出，也可以得到與基于當(dāng)前的平移軸位置12的情況同等的效果。另外，在本實施方式2中，選擇了下述坐標(biāo)系，S卩，當(dāng)前的刀具的前端點位置與存儲在坐標(biāo)系存儲部6中的坐標(biāo)系的原點之間的距離最近的坐標(biāo)系、或者將當(dāng)前的刀具的前端點位置向所存儲的坐標(biāo)系的XY平面投影所得到的點與該坐標(biāo)系的原點之間的距離最近的坐標(biāo)系，但并不必須如此。例如，也可以選擇當(dāng)前的刀具的前端點位置與所存儲的坐標(biāo)系的原點之間的距離落在容許值的范圍內(nèi)的坐標(biāo)系?；蛘?，也可以選擇將當(dāng)前的刀具的前端點位置向所存儲的坐標(biāo)系的XY平面投影，投影所得到的點與所存儲的坐標(biāo)系的原點之間的距離落在容許值的范圍內(nèi)的坐標(biāo)系。通過采用上述結(jié)構(gòu)，即使在適于刀具姿勢的多個坐標(biāo)系的原點之間的距離較短的情況下，也可以選擇所期望的坐標(biāo)系。工業(yè)實用性本發(fā)明可以在工作機(jī)械等的領(lǐng)域中，作為對設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具的位置和姿勢的多軸工作機(jī)械進(jìn)行控制的設(shè)備而使用。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控裝置，其用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，其特征在于，具有 第1存儲裝置，其可以記錄加工程序； 第2存儲裝置，其可以存儲坐標(biāo)系；以及中央處理裝置，其可以執(zhí)行加工程序，基于由加工程序或者外部輸入確定的刀具的姿勢，從存儲于第2存儲裝置中的坐標(biāo)系中，選擇適于加工的坐標(biāo)系，并輸出用于在選擇出的坐標(biāo)系中進(jìn)行工件加工的數(shù)據(jù)。
2.一種數(shù)控裝置，其用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，其特征在于，具有指令位置生成部，其基于移動指令，生成每個控制周期的平移軸位置和旋轉(zhuǎn)軸角度； 坐標(biāo)系存儲部，其存儲多個坐標(biāo)系；坐標(biāo)系選擇部，其基于所述旋轉(zhuǎn)軸角度，從所述多個坐標(biāo)系中，選擇適于刀具的姿勢的坐標(biāo)系；坐標(biāo)值變更部，其將所述平移軸位置變更為由所述坐標(biāo)系選擇部選擇出的坐標(biāo)系的平移軸位置；以及坐標(biāo)變換部，其將由所述坐標(biāo)系選擇部選擇出的坐標(biāo)系的平移軸位置和所述旋轉(zhuǎn)軸角度進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換為機(jī)械坐標(biāo)系的平移軸位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)系選擇部在基于所述旋轉(zhuǎn)軸角度求出的刀具姿勢矢量、和所述多個坐標(biāo)系的 Z軸方向矢量平行的情況下，判斷為適于刀具的姿勢。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)系選擇部在所述旋轉(zhuǎn)軸角度、和使刀具姿勢矢量相對于所述多個坐標(biāo)系的XY 平面垂直的旋轉(zhuǎn)軸角度一致的情況下，判斷為適于刀具的姿勢。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)系選擇部在存儲有多個適于刀具的姿勢的坐標(biāo)系的情況下，進(jìn)一步選擇刀具的前端點的位置與適于所述刀具的姿勢的坐標(biāo)系的原點之間的距離最近的坐標(biāo)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)系選擇部在登錄有多個適于刀具的姿勢的坐標(biāo)系的情況下，進(jìn)一步選擇將刀具的前端點的位置向適于所述刀具的姿勢的坐標(biāo)系的XY平面投影所得到的點與該坐標(biāo)系的原點之間的距離最近的坐標(biāo)系。
7.—種數(shù)控裝置的控制方法，該數(shù)控裝置用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，該數(shù)控裝置的控制方法的特征在于，具有下述步驟基于移動指令，針對每個控制周期，生成平移軸位置和旋轉(zhuǎn)軸角度的步驟；基于所述旋轉(zhuǎn)軸角度，從預(yù)先存儲的多個坐標(biāo)系中選擇適于刀具的姿勢的坐標(biāo)系的步驟；將所述平移軸位置變更為所述選擇的坐標(biāo)系的平移軸位置的步驟；以及將所述選擇的坐標(biāo)系的平移軸位置和所述旋轉(zhuǎn)軸角度進(jìn)行坐標(biāo)變換，變換為機(jī)械坐標(biāo)系的平移軸位置的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)控裝置，其在多軸工作機(jī)械中，使作業(yè)人員僅通過進(jìn)行變更刀具的姿勢以使刀具相對于加工面垂直的操作，就可以對法線矢量不同的多個加工面實施加工。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明所涉及的數(shù)控裝置用于具有旋轉(zhuǎn)軸且控制刀具相對于加工工件的姿勢的多軸工作機(jī)械，設(shè)置有第1存儲裝置，其可以記錄加工程序；第2存儲裝置，其可以存儲坐標(biāo)系；以及中央處理裝置，其可以執(zhí)行加工程序，基于由加工程序或者外部輸入確定的刀具的姿勢，從存儲在第2存儲裝置中的坐標(biāo)系中，選擇適于加工的坐標(biāo)系，輸出用于在選擇出的坐標(biāo)系中進(jìn)行工件加工的數(shù)據(jù)。
文檔編號G05B19/18GK102365595SQ20098015839
公開日2012年2月29日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者中村直樹, 佐藤智典, 福市潮 申請人:三菱電機(jī)株式會社