专利名称：数控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种工作机械的数控装置，特别地，涉及ー种设置有旋转驱动轴而可以对刀具相对于エ件的相对位置和姿势进行控制的多轴工作机械、典型地为5轴加工机的数控装置。
背景技术：
通常，在工作机械的数控装置中以如下的方式进行控制，即，按照加工程序，使エ作机械所具有的平移驱动轴(X轴、Y轴、Z轴等直线驱动轴)、旋转驱动轴(A轴、B轴、C轴等刀具旋转驱动轴或工作台旋转驱动轴)、或者这两者进行动作，以使刀具相对于エ件进行相对移动，由此，加工为期望的加工形状。此时，在加工程序中，具有直接指示各驱动轴的移动的情况、和对刀具相对于エ件的相对移动进行指示而在数控装置内转换为各驱动轴的移动的情况。在对5轴加工机这种具有还可以使刀具姿势相对于エ件进行变更的旋转驱动轴的机械进行控制时，在使用上述后ー个方法，即，使加工程序对刀具相对于エ件的相对移动进行指示而在数控装置内转换为各驱动轴的移动的方法的情况下，存在下述问题点。此外，在此所说的使加工程序对刀具相对于エ件的相对移动进行指示是指，作为对エ件实际进行加工的刀具前端点的移动，在加工程序中对刀具前端点相对于エ件的相对位置和姿势、以及刀具前端点相对于エ件的相对进给速度进行指示的情况(通常称为刀具前端点控制)。即，例如在加工程序中发出了在刀具前端点的位置移动很小的期间进行较大的刀具姿势变化这ー移动指令的情况下，如果要保持刀具前端点相对于エ件的进给速度恒定，则在短时间内发生较大的刀具姿势变化，由此旋转驱动轴的速度急剧增加，并且平移驱动轴的速度也急剧增加。或者，如果用其他例子说明，则即使加工程序所指示的刀具姿势变化很小，也会在刀具姿势接近5轴加工机中的特异点的情况下，发生较大的刀具姿势变化，同样地，旋转驱动轴以及平移驱动轴的速度急剧增加。如上所述，如果各驱动轴的速度急剧变化，则导致下述问题，即，存在机械碰撞或与操作员接触等的危险性，此外导致机械振动或过度能量消耗。另外，上述特异点通常是指失去特定方向上的自由度这ー机能的状态，在包含有旋转轴的工作机械的情况下，是指即使某旋转驱动轴动作，相对于エ件的刀具姿势也不会变化的位置(角度)。因此，存在一种技术，其进行控制，在数控装置内部自动地降低进给速度，以使进给速度不会超过机械的各驱动轴的允许最大速度(通常称为快速进给速度或者切削夹具速度)(參照专利文献I)。此外，具有一种技术，其在刀具前端点相对于エ件的相对进给速度之外，还对刀具姿势速度进行指示(參照专利文献2)。
专利文献I :日本特开2002-366208号公报
专利文献2 :日本特开2004-185364号公报
发明内容
然而，在专利文献I所公开的方法中，对机械的各驱动轴驱动至所谓快速进给速度或者切削夹具速度这种相当高的速度，会产生问题。此时，如果将快速进给速度或者切削夹具速度充分降低，则当然机械的各驱动轴的速度也降低至充分低的速度，但是在这种情况下，在没有伴随刀具姿势变化的加工(例如只利用3个平移轴进行的加工)中，速度被制约，加工效率极度降低，还是存在问题。此外，在专利文献2所公开的方法中，虽然可以限制用于变更刀具姿势的旋转驱动轴的速度，但是在从刀具前端点到刀具侧旋转驱动轴的旋转中心为止的距离较长、或者从エ件侧旋转驱动轴的旋转中心至エ件为止的距离较长的情况下，由于机械的平移速度由该距离和旋转驱动轴的速度之积决定，因此有可能产生机械的各驱动轴的平移速度变得相当高的情况，或者相反地，产生速度过低的情況。 此外，专利文献2所公开的方法在程序员必须在加工程序中逐一地对旋转驱动轴的速度进行指示这ー方面，对实用性来说非常繁琐。此外，在加工程序并不对刀具相对于エ件的相对移动进行指示，而是在加工程序中直接指示各驱动轴的移动的情况下，有时刀具相对于エ件的平移移动量为0或者变小。在该情况下，还产生下述问题点，即，刀具相对于エ件的进给速度为0或者较低的速度，カロエ时间不必要地增加。本发明就是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于，得到一种数控装置，其通过对与较大的刀具姿势变化相伴的旋转驱动轴的速度以及平移速度的急剧变化进行抑制，从而可以抑制机械碰撞和与操作员接触等的危险性，另外不会发生机械振动或过度能量消耗。此外，本发明的目的在于得到一种数控装置，其在相反地刀具相对于エ件的平移移动量降低的情况下，通过控制以使平移移动量变得更高，从而可以缩短加工时间。本发明为了解决上述现有课题，达成目的，提出一种数控装置，其基于刀具前端点相对于エ件的相对性的指令路径和指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对位置和姿势进行控制，该多轴工作机械具有平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行平移移动；エ件侧旋转驱动轴，其使设置有エ件的工作台旋转移动；以及刀具侧旋转驱动轴，其使刀具旋转移动，该数控装置具有进给速度确定部，其用于输出刀具前端点相对于所述エ件的相对性的进给速度；插补部，其用于求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中，刀具前端点相对于エ件的位置以及刀具姿势的插补位置；以及坐标变换部，其使用所述驱动轴的位置相对于所述插补位置的关系式，进行从所述插补位置至所述驱动轴的位置的坐标变换，所述进给速度确定部求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且将机械坐标系下的刀具前端点的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，对于由加工程序等所指示的指令进给速度、所述求出的最大进给速度以及基准进给速度，将其中的最小进给速度向所述插补部输出。另外，本发明提出一种数控装置，其基于刀具前端点相对于エ件的相对性的指令路径和指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对位置和姿势进行控制，该多轴工作机械具有大于或等于I轴的平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行相对平移移动；以及大于或等于I轴的旋转驱动轴，其包含使刀具旋转移动的刀具侧旋转驱动轴，该数控装置具有进给速度确定部，其用于输出刀具前端点相对于エ件的相对性的进给速度；插补部，其用于求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中，刀具前端点相对于エ件的位置以及刀具姿势的插补位置；以及坐标变换部，其使用所述驱动轴的位置相对于所述插补位置的关系式，进行从所述插补位置至所述驱动轴的位置的坐标变换，所述进给速度确定部求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且在由所述刀具侧旋转驱动轴驱动的可动部上设定基准点，将机械坐标系下的所述基准点的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，对于由加工程序等所指示的指令进给速度、所述求出的最大进给速度以及基准进给速度，将其中的最小进给速度向所述插补部输出。另外，本发明将所述基准点设定在刀具的旋转中心轴或者相对于刀具的旋转中心轴位于刀具相反侧的部位处。
另外，本发明提出一种数控装置，其基于刀具前端点相对于エ件的相对性的指令路径和指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对平移位置和刀具姿势进行控制，该多轴工作机械具有大于或等于I轴的平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行相对平移移动；以及大于或等于I轴的旋转驱动轴，其包含使设置有エ件的工作台旋转移动的エ件侧旋转驱动轴，该数控装置具有进给速度确定部，其用于输出刀具前端点相对于エ件的相对性的进给速度；插补部，其用于求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中，刀具前端点相对于エ件的位置以及刀具姿势的插补位置；以及坐标变换部，其使用所述驱动轴的位置相对于所述插补位置的关系式，进行从所述插补位置至所述驱动轴的位置的坐标变换，所述进给速度确定部求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且在由所述エ件侧旋转驱动轴驱动的可动部、夹具或エ件上设定基准点，将机械坐标系下的所述基准点的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，对于由加工程序等所指示的指令进给速度、所述求出的最大进给速度以及基准进给速度，将其中的最小进给速度向所述插补部输出。另外，本发明使所述基准速度是通过将刚结束或即将开始的移动中的监视对象速度、或者指令进给速度，乘以大于或等于I的常数、或加上正的常数而求出的。另外，本发明提出一种数控装置，其基于各驱动轴的指令路径和所有驱动轴合成的指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对位置和刀具姿势进行控制，该多轴工作机械具有平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行平移移动；以及旋转驱动轴，其使设置有エ件的工作台旋转移动，该数控装置具有进给速度确定部，其输出进给速度；以及插补部，其求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中的各驱动轴的插补位置，在刀具相对于所述エ件的平移移动量为0或者变小的情况下，所示进给速度确定部并不将由加工程序等所指示的指令进给速度向所述插补部输出，而是求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且将刀具前端点相对于エ件的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的所有驱动轴合成的基准进给速度，将所述求出的最大进给速度以及基准进给速度中较小的进给速度向所述插补部输出。另外，本发明在由加工程序所指示的指令路径中，相对于エ件的刀具姿势为特异姿势、且刀具前端点相对于エ件没有平移移动的情况下，所述插补部以使得该指令路径的移动时间为0或者以在最小控制周期内移动的方式进行插补。发明的效果 根据本发明，在具有平移驱动轴、和エ件侧以及刀具侧的旋转驱动轴的工作机械(典型地是混合型5轴加工机)中，通过将机械坐标系下的刀具前端点的平移速度限制为小于或等于规定的基准速度，从而可以抑制机械碰撞或与操作员接触等的危险性，另外不会发生机械振动或过度能量消耗，而且加工效率不会降低。另外，根据本发明，在具有平移驱动轴和刀具侧旋转驱动轴的工作机械(典型地是混合型或者刀具倾斜型5轴加工机)中，通过将机械坐标系下的由刀具侧旋转驱动轴驱动的可动部上的基准点的平移速度，限制为小于或等于规定的基准速度，从而可以抑制机械碰撞或与操作员接触等的危险性，另外不会发生机械振动或过度能量消耗，而且加工效率不会降低。另外，根据本发明，在所述发明中，通过将所述基准点设定在刀具的旋转中心轴或者相对于刀具的旋转中心轴处于刀具相反侧的部位上，从而可以进一歩抑制机械碰撞或与操作员接触等的危险性。另外，根据本发明，在具有平移驱动轴和エ件侧旋转驱动轴的工作机械(典型地是混合型或者工作台倾斜型5轴加工机)中，通过将机械坐标系下的由エ件侧旋转驱动轴驱动的可动部、夹具或者エ件上的基准点的平移速度，限制为小于或等于规定基准速度，从而可以抑制机械碰撞或与操作员接触等的危险性，另外不会发生机械振动或过度能量消耗，而且加工效率不会降低。另外，根据本发明，在所述各发明中，通过根据刚结束或即将开始的移动中的监视对象速度或指令进给速度自动求出所述基准速度，从而可以节省加工程序制作者的指令输入的エ时。另外，根据本发明，在具有平移驱动轴和旋转驱动轴的工作机械(典型地是5轴加エ机)中，在刀具相对于エ件的平移移动量是0或者变小的情况下，可以将刀具前端点相对于エ件的平移速度确保为一定速度，避免不必要地降低进给速度，另外可以防止产生过大的进给速度。此外，根据本发明，在所述发明中，在相对于エ件的刀具姿势是特异姿势、且刀具前端点相对于エ件没有平移移动的情况下，通过使该指令路径的移动时间为0或者在最小控制周期内进行移动，从而可以缩短加工时间。
图I是表示本发明的实施方式I所涉及的数控装置的构成的框图。图2是表示本发明的实施方式I中的工作机械的机械结构的示意图。图3是表示本发明的实施方式I所涉及的数控装置中的处理流程的流程图。图4是表示本发明的实施方式I所涉及的数控装置中的求出进给速度的处理流程的流程图。图5是表示本发明的实施方式I中的机械的动作的图。图6是表示本发明的实施方式2中的机械的动作的图。图7是表示本发明的实施方式3中的机械的动作的图。
图8是表示本发明的实施方式4中的机械的动作的图。标号的说明I数控装置，2加工程序，3指令路径，4指令进给速度，10进给速度确定部，11各驱动轴的最大速度，12基准速度，13进给速度，20插补部，21插补位置，22坐标变换部，23驱动轴位置，100机械坐标系，101刀具侧旋转驱动轴，102刀具，103刀具前端点，104刀具轴向矢量，110エ件，111エ件坐标系，112工作台，113エ件侧旋转驱动轴，120刀具侧旋转驱动轴中心位置(枢轴点)，121主轴头，122基准点。
具体实施例方式实施方式I下面，使用图I 图5说明本发明的实施方式I。图I是表示本发明的实施方式I所涉及的数控装置的构成的框图。在图中，I是数控装置、2是加工程序、3是指令路径、4是指令进给速度、10是进给速度确定部、11是各驱动轴的最大速度、12是基准速度、13是进给速度、20是插补部、21是插补位置、22是坐标变换部、23是驱动轴位置。在加工程序2中，通过CAM或者手动编辑而按照规定的程序格式对表示指令路径3和指令进给速度4的命令(command)进行指示。在此,指令路径3是刀具前端点相对于エ件的相对指令路径，指令进给速度4是刀具前端点相对于エ件的相对指令进给速度。指令路径3包含平移位置和刀具姿势。此外，在此，各驱动轴是指工作机械所具有的平移驱动轴、旋转驱动轴，例如，在5轴加工机中，是指作为3个直线轴(X轴、Y轴、Z轴)的平移驱动轴和2个旋转轴(A轴、B轴、C轴中的2个)这合计5轴。各驱动轴的最大速度11是指根据驱动各驱动轴的致动器、滚珠丝杠的传动特性、被驱动的机械的重量(或者惯量)等而预先设定的各驱动轴的允许最大速度。此外，作为基准速度，是从防止机械碰撞的观点等出发而预先通过參数等设定、操作员从操作面板或画面输入、或者如后述所示根据指令进给速度或前后的移动自动计算而得到的。图2是表示本发明的实施方式I中的工作机械的机械结构的示意图。在图中，100是机械坐标系，由XM、YM、ZM这3个正交轴构成，是固定在机械上的坐标系。101是刀具侧旋转驱动轴(在此例子中是绕Y轴旋转的B轴)、102是刀具、103是刀具前端点(刀具前端中心点)、104是刀具轴向矢量(刀具姿势矢量)。刀具轴向矢量是从刀具前端点朝向刀具根部侦W主轴端面方向)的単位矢量。刀具102通过利用未图示的主轴绕刀具轴向矢量旋转而进行加工。110是エ件(加工物)、111是エ件坐标系、112是用于使エ件移动的工作台(在此例中是圆形工作台)、113是用于使工作台旋转的エ件侧旋转驱动轴(在此例中是绕Z轴旋转的C轴)。エ件坐标系由XW、YW、ZW这3个正交轴构成，以エ件的基准位置(在此例中是エ件上表面的I个角)为原点而设定为规定朝向，固定在エ件上。在工作台112旋转的情况下，エ件110旋转，此时，エ件坐标系111与工作台连动而进行移动。即，在此所指的エ件坐标系是与工作台连动而移动的、固定在エ件上的坐标系。另ー方面，机械坐标系不与工作台连动而移动。该机械的轴结构相当于所谓混合型5轴加工机，即，在3个平移轴的基础上，在エ件侧(工作台侧)和刀具侧(主轴侧)各具有ー个旋转驱动轴。接下来说明动作。图3是表示本发明的实施方式I所涉及的数控装置中的处理流程的流程图。在步骤SI中，对加工程序2所指示的命令进行解析，读入指令路径3和指令进给速度4。在此，指令路径3是刀具前端点相对于エ件的相对指令路径，指令进给速度4是刀具前端点相对于エ件的相对指令进给速度。即，相当于图2中的与工作台112连动的エ件坐标系11下的刀具前端点103的指令路径和指令速度。然后，在步骤S2中，利用图I的进给速度确定部10，根据加工程序所指示的指令路径3和指令进给速度4、以及各驱动轴的最大速度11、基准速度12求出进给速度13。步骤 S2的动作是本发明的中心部分，其详细内容利用图4在后面记述。 在步骤S3中，利用图I的插补部20，求出沿着指令路径3以进给速度13移动的各个控制周期(插补周期)中刀具前端点相对于エ件的位置(平移位置)以及刀具姿势的插补位置21。在将进给速度表示为F，控制周期表示为dT，指令路径表示为函数C (s), s表示曲线的參数时，如果将与当前的插补位置相应的參数设为Si，则解析性地或数值性地求出參数s，以使得沿着从当前的插补位置C (Si)至下一个插补位置C (s)的曲线的距离与各个控制周期的插补长度(即进给速度F和控制周期dT之积)一致，将对应于该參数s的曲线上的位置C (s)设为下一个插补位置。另外，在刀具前端点控制中，指令进给速度是刀具前端点相对于エ件的合成平移速度，对于刀具姿势变化，与刀具前端点同步地进行插补。如果在表示指令路径的函数C (s)中，将平移移动成分表示为Ct (S)、将刀具姿势变化(旋转移动)成分表示为Cr (S)，则解析性地或数值性地求出參数S，以使得在平移移动中沿着从当前的插补位置Ct (Si)至下一个插补位置Ct (s)的曲线的距离与各个控制周期的插补长度(即进给速度F和控制周期dT之积)一致，将与该參数s对应的平移移动相关的曲线上的位置Ct (s)设为下一个平移位置的插补位置，并且将表示与该參数s对应的刀具姿势变化的曲线上的位置Cr (s)设为刀具姿势的插补位置。在步骤S4中，利用图I的坐标变换部22，使用驱动轴位置23与插补位置21之间的关系式，进行从插补位置21至驱动轴位置23的坐标变换。对于该坐标变换的关系，已知通常可以根据基于各驱动轴的旋转驱动轴的朝向和各驱动轴之间的连杆长度等的逆运动学，以数学形式表现。在此，为了以后的说明，设为在将各平移驱动轴的位置设为Pm (在图2的例子中是Xm、Ym、Zm这3个要素的矢量)、将各旋转驱动轴设为0 (在图2的例子中，0是由B、C构成的2个要素的矢量)、将エ件坐标系下的刀具前端位置设为Pw (Pw是由Xw、Yw,Zw构成的3个要素的矢量)、将エ件坐标系下的刀具姿势矢量设为Qw (3个要素的单位矢量)吋，以下的关系成立Pw=O (Pm, 0 ) ...(式 I)Qw=^j ( 0 ) ...(式 2)Pm= O(Pw, 0 ) ...(式 3)0=屯-1 (Qw) ...(式 4)。
在步骤S5中，通过将驱动轴位置23作为各驱动轴的位置指令向伺服系统(放大器)发送，驱动工作机械的各驱动轴的位置，从而使工作机械动作。实际上，在上述一系列流程中，进行用于使各个轴(插补后的加速/減速)及合成速度(插补前的加速/減速)平滑的加速/減速处理，但针对哪个数据在哪个部分进行加速/減速处理是与本发明无关的，因此省略说明。下面，使用图4的流程图，说明图3中的步骤S2的处理(求出进给速度的处理)的详细动作。在步骤21中，求出沿指令路径的最大进给速度FMX，该最大进给速度FMX使得任意驱动轴都不会超过其最大速度。使用エ件坐标系下的位置以及刀具姿势与各驱动轴的位 置之间的坐标变换的关系式，求出使任意驱动轴的速度都不会超过各驱动轴的最大速度11的进给速度。将当前的平移驱动轴的位置、各旋转驱动轴的位置、エ件坐标系下的刀具前端位置、エ件坐标系下的刀具姿势矢量分别设为Pm、0、Pw、Qw。与上述图3的步骤S3的插补处理相同地，求出从当前的位置沿着指令路径以単位速度移动后的エ件坐标系上的位置Pw'、Qw'。使用坐标变换的关系式(O'W-1)，求出移动后的平移驱动轴的位置Pm'、各旋转驱动轴的位置9 '。针对各轴进行将各驱动轴的最大速度除以移动后的各驱动轴与当前的各驱动轴位置之差的绝对值(距离)这样的处理，将其中最小的值设为F。F就是求出的使得任意驱动轴都不会超过其最大速度的、沿指令路径的最大进给速度FMX。在步骤S22中，求出使得监视对象速度FCHK成为规定的基准速度BAS的、沿指令路径的基准进给速度FMB。将基准点pc设为机械坐标系100下的刀具前端点103的平移位置，将监视对象速度FCHK设为该基准点pc的平移速度。如果将L设为从刀具前端点至旋转驱动轴中心为止的、与刀具轴向矢量平行的长度，则下述关系成立。pc= T (Pm, 0) = (Xm — LsinB, const.，Zm — LcosB) ...(式 5)const.表示常数。r是表示机械坐标系下的基准点的平移位置相对于各驱动轴位置的函数，在该情况下，与使刀具移动的X轴、Z轴以及B轴相关，与エ件侧的Y轴和C轴无关。如果以进给速度F使刀具前端点沿指令路径移动，则首先与上述图3的步骤S3的插补处理相同地，求出从当前的位置沿着指令路径以単位速度移动后的情况下的エ件坐标系上的位置Pw' > Qw'。然后，使用坐标变换的关系式(の ' す1)，求出移动后的平移驱动轴的位置Pm'、各旋转驱动轴的位置e '。使用Pm'、e '和函数r，求出基准点移动后的位置pc'。将基准速度BAS除以在将移动后的基准点位置pc'与当前的基准点位置PC之差的绝对值(距离)除以控制周期后得到的值，从而得到基准进给速度FMB (FMB=BAS/(IPC' — pc|/dT))。监视对象速度FCHK在刀具前端点的平移速度这一意义上，与指令进给速度FCMD相同，但不同点在于，与指令进给速度FCMD是エ件坐标系111下的平移速度相对地，监视对象速度FCHK是机械坐标系100下的速度，在使工作台侧旋转驱动轴也同时移动的指令路径中，两者的值不同。在步骤S23中，将指令进给速度FCMD、最大进给速度FMX、基准进给速度FMB中最小的速度作为F,设为最后向插补部20输出的进给速度13。另外，虽然在上述步骤S21、步骤S22中，使用函数或r对位置进行坐标变换，根据位置的差值求出速度，但是也可以使用函数の、屯、r的雅可比函数，直接求出各驱动轴或基准点处产生的速度。下面，在图5中，举例示出了使用本发明的情况下的机械的动作。图5(1)是加工程序，在该程序中，在N2程序块中，刀具前端点控制模式成为有效；在N3程序块中，使X、Y、Z轴移动至0 (エ件原点)，使B轴移动至5度，使C轴移动至0度；在N4程序块中，刀具前端点几乎不移动(准确地说，是向Y轴方向仅移动0. 5这ー微小量)，主要使B轴的角度移动0度、C轴的角度移动10度。图5 (2)示出N4程序块中的エ件坐标系下的刀具的移动。在刀具前端点的位置保持在与N3程序块大致相同的位置处不变的同时，变更刀具姿势。L是从刀具前端点至刀具侧旋转驱动轴中心为止的、与刀具轴向矢量平行的长度。图5 (3)示出N4程序块中的机械坐标系(XY平面)下的刀具以及エ件的移动。R 是エ件原点至工作台旋转驱动轴中心为止的距离。与C轴旋转10度相伴，エ件旋转10度，刀具进行姿势变更，从倾斜5度的状态成为0度的状态。与エ件旋转相伴，刀具前端点位置以保持在固定于エ件上的エ件坐标系的原点位置基本不变的方式，沿着半径R的圆弧状移动。与C轴旋转相伴，刀具前端点主要沿Xm轴方向仅移动大约RX IOX 31/180 (由于C很小，所以近似为sinC C )。图5 (4)示出N4程序块中的机械坐标系(XZ平面)下的刀具以及エ件的移动。刀具前端点如图5 (3)那样进行移动，同时与刀具绕B轴旋转5度相伴，刀具侧旋转驱动轴中心位置(枢轴点)相对于刀具前端点主要沿一 Xm轴方向移动大约LX5X /180 (近似为sinB N B)。在满足L/R=C轴旋转角度/B轴旋转角度=2的情况下，两者的移动抵消，其结果，机械坐标系下的刀具侧旋转驱动轴中心位置(枢轴点)、即各平移驱动轴的移动大致为
O。即，与エ件相対的刀具前端点的平移速度、机械的各平移驱动轴的速度都是0或大致是0，但实际上如果在静止的机械坐标系中观察，则刀具前端点在移动。在该情况下，如果基于图4所述的流程图，则首先通过加工程序使指令进给速度FCMD为1000。对于最大进给速度FMX，由于X、Y、Z的移动大致是0，因此产生实质影响的是B轴和C轴。如果将B轴的最大速度设为10000、C轴的最大速度设为15000，则为 FMX=MIN (10000*0. 5/5，15000*0. 5/10) =750。如果不应用本发明，则以 FCMD 和 FMX中的较小者、即750的速度进行移动，但在该情况下，平移移动量为0. 5的N4程序块中的移动所需的时间为0.5/750。在该短时间内，机械坐标系下的刀具前端点移动大约RXlOX JI /180，如果例如将R设为50，使L=100，则机械坐标系下的刀具前端点的平移速度成为50X 10XTT./180/ ( 0.5/750) - I 3090，成为以大幅超出指令进给速度FMCD的速度进行动作的状态，是危险的。另ー方面，如果应用本发明，则例如设定为基准进给速度BAS=3000，为了使机械坐标系下的刀具前端点的平移速度不超过3000，从而FMB=3000/ ( 50X 10X jr/180/0.5 ) - !72,F=min (1000，750，172) =172，通过控制为不超过指令进给速度FCMD、与各驱动轴的速度的最大进给速度FMX相比更小的进给速度，从而可以控制为机械坐标系下的刀具前端点的平移速度不超过指定的
基准速度。在本发明中，着眼于在空间上静止的(或者固定于エ厂的地面上的)机械坐标系下的刀具前端点的平移速度，将其作为监视对象速度，进行控制以使得该监视对象速度不超过规定的基准速度。机械坐标系下的刀具前端点的平移速度相当于作业者观察到的刀具前端移动的速度，通过将该速度限制为小于或等于基准值，以使得不会剧烈移动，从而可以降低与作业者产生干渉的危险性。此外，为了防止刀具与固定于机械的底座或外罩等上的部件(例如传感器类部件)、或者当前进行的加工中停止的可动部(例如，在该加工中不使用的周边轴或其他系统的轴)之间的碰撞、以及由此导致的刀具损坏，限制机械坐标系下的刀具前端点的平移速度，以使其不会剧烈移动这一方式也是有效的。另外，在上述说明中，将监视速度、基准速度都设为基准点的平移速度，但也可以使两者都是合成速度，从而对于所有轴共用，或者对于各个轴进行设定 比较。此外，从实用性角度出发，形成为仅应用于更高速的移动即快速进给移动、人体危险性较高的手动进给模式中、或单步运行模式中，使得加工时间不会过度延长这一方式，也是有效的。此外，如果根据指令进给速度或前后的移动而自动计算基准速度，则可以节省设定的エ时，而且不会过度延长加工时间，因此是有效的。作为基准速度，通过设定为指令进给速度、或者对指令进给速度乘以大于或等于I的值(例如为指令进给速度的I. 5倍)、或者加上正的常数，从而与指令速度连动地自动设定。在不进行旋转驱动轴的移动、即仅3个正交轴移动的情况下，指令进给速度与机械坐标系中的合成速度一致。对于操作员来说，将速度限制为该速度左右或者稍微超过该速度的程度这ー做法是容易理解的。根据本方式，形成从操作员的角度观察，允许速度成为比指令进给速度略高的速度的方式，可以在避免大幅超过指令进给速度的高速移动的同时，还在原来的高速加工中进行更快的速度控制，在原来的低速加工中进行更慎重的速度控制，可以与加工对应而进行不会过度延长加工时间的适当的速度限制。或者，还可以利用下述方式求出基准速度，S卩，使用刚结束或即将开始(如果连同“即将开始”也考虑在内，则可以避免急剧减速)的移动中进行了动作的情况下的监视对象速度，对其乘以大于或等于I的常数、或者加上正的常数。在该情况下，可以避免移动程序块之间的急剧的速度变化，另ー方面，允许在移动程序块之间速度平滑地变化(由此成为连续且平滑的速度)。通常来说，速度急剧变化是危险的，在速度自身较高但速度变化平缓的情况下，操作员可以在一定程度上预料到机械的动作，危险性低。通过使用刚结束或即将开始的移动的监视对象速度确定基准速度，可以相应地对急剧的速度变化进行抑制，避免加エ时间的不必要的延长。实施方式2 在具有刀具侧的旋转驱动轴的工作机械中，在刀具前端点的平移移动量小、但刀具姿势大幅变化的情况下，如上述实施方式所述危险性较大。在实施方式I中示出了下述方式，即，着眼于机械坐标系下的刀具前端点的平移速度，通过将该速度限制为小于或等于基准速度，从而特别在与エ件相対的刀具前端点的平移速度、机械的各平移驱动轴的速度都不高的情况下，可以避免机械的急剧移动。另ー方面，有时机械的各平移驱动轴的速度高到某种程度，虽然利用现有的技术对进给速度进行限制，使其小于或等于各驱动轴的最大速度，但仍然不充分。即，由于在现有技术中，只是使各驱动轴分别小于或等于最大速度，因此在各驱动轴同时动作的情况下，
例如X、Y、Z这3个轴同时移动的情况下，对于它们的合成速度，如果X、Y、Z各轴的最大速度相同，则合成速度最大成为/3倍，成为相当危险的速度。此外，在现有技术中，通常进行下述控制在数控装置内部自动降低进给速度，以使得各轴的速度各自不超过机械的各驱动轴的允许最大速度(通常称为快速进给速度或者切削夹具速度)，但是在该方法中，还存在下述问题点，即，对机械的各驱动轴驱动至快速进给速度或者切削夹具速度这ー相当高的速度，与所指示的进给速度相比变得非常高。因此，在本实施方式中记述了用于应对上述问题点的发明。本发明的实施方式2所涉及的数控装置的结构、成为对象的机械构造以及动作，基本与在实施方式I中记述的图I至图4相同，因此省略相同部分的说明，以下对不同部分进行说明。首先，本实施方式2所涉及的数控装置作为对象的机械构造为多轴工作机械，其具有使刀具相对于エ件进行相对平移移动的大于或等于I轴的平移驱动轴；以及包含使刀具旋转移动的刀具侧旋转驱动轴在内的大于或等于I轴的旋转驱动轴，该多轴工作机械可以对刀具相对于エ件的相对平移位置和刀具姿势进行控制，典型地为刀具侧具 有2个旋转轴的刀具倾斜型、或者分别在刀具侧和エ件侧各具有I轴的混合型。以下使用图2的机械结构进行说明。在该机械构造中，在本实施方式2中，在由刀具侧旋转驱动轴驱动的可动部上设定基准点。具体地说，在刀具姿势变化较大的情况下，作为大幅移动的位置，设定为例如刀具侧旋转驱动轴的旋转中心点(图6的枢轴点)，或者作为易于干渉的位置，在主轴头与刀具侧旋转驱动轴的旋转中心点相比更向刀具的相反侧凸出的情况下，可以设定为该凸出的可动部的端部(图6的A部)。图4的步骤S22中的计算处理的一部分发生变化。在步骤S22中，求出监视对象速度FCHK成为规定的基准速度BAS的、沿着指令路径的基准进给速度FMB。将基准点pc设为机械坐标系100下的主轴头端部(图6的A)，将监视对象速度FCHK设为该基准点pc的平移速度。如果将从刀具侧旋转驱动轴中心位置(枢轴点)至基准点Pc的距离设为L2，则以下关系成立。pc= T (Pm, 0) = (Xm+L2sinB, const. , Zm+L2cosB) ...(式 6)r是表示机械坐标系下的基准点的平移位置相对于各驱动轴位置的函数，在该情况下，与使刀具移动的X轴、Z轴以及B轴相关，与エ件侧的Y轴和C轴无关。如果以进给速度F使刀具前端点沿着指令路径移动，则首先与“步骤S3”的插补处理相同地，求出从当前的位置沿着指令路径以単位速度移动后的情况下的エ件坐标系上的位置Pw'、Qw'。然后，使用坐标变换的关系式(の' W—1)，求出移动后的平移驱动轴的位置Pm'、各旋转驱动轴的位置9 '。使用Pm'、0 '和函数r，求出基准点移动后的位置pc'。将基准速度BAS除以在将移动后的基准点位置pc'与当前的基准点位置pc之差的绝对值(距离)除以控制周期后得到的值，从而得到基准进给速度FMB。图6是本发明的实施方式2所涉及的动作的例子，刀具前端点的平移移动量比较小，另ー方面，刀具侧旋转驱动轴(B轴)的变化较大。特别地，在该情况下，主轴头较大，从刀具侧旋转驱动轴中心位置向刀具的相反侧大幅伸出，成为该端部容易发生干涉的构造。在本例子中，通过在该主轴头的刀具相反侧的端部处设定基准点122，限制其机械坐标系下的平移速度，从而抑制基准点的位置与操作员或者其他构造部(例如背面主轴等)的干渉。在本发明的实施方式2中，将基准点的合成平移速度作为监视对象速度，进行控制以使得该监视对象速度不超过规定的基准速度，其中，该基准点处于在空间上静止的(或者固定于エ厂的地面上的)机械坐标系下的由刀具侧旋转驱动轴驱动的可动部上。特别地，通过在刀具姿势大幅变化的移动中，可以限制使刀具侧旋转驱动时进行平移驱动的轴(在本例子中是X和Z)的合成速度，而且还对由刀具侧旋转驱动轴驱动的可动部上的易于干涉的点(特别是相对于旋转中心轴处于刀具相反侧的部位，典型地为距离旋转中心轴最远的点、即距离刀具前端点最远的点等)的速度进行限制，而不是对旋转中心点的位置进行限制，从而不易产生与人接触及机械干涉，可以更安全地进行控制。此外，如在实施方式I中记述所示，通过根据指令进给速度或前后的移动而自动计算出基准速度，从而不会在加工中导致急剧的速度变化，而且可以避免加工时间的不必要的延长。实施方式3在以上记述的实施方式1、2中，记述了下述方法，即，通过将刀具前端点、或者由刀具侧的旋转驱动轴驱动的可动部上的点作为基准点，对机械坐标系下的平移速度进行限制，从而抑制干渉等危险。另ー方面,发生干涉的不仅是刀具或由刀具侧旋转驱动轴驱动的部位。在具有エ件侧旋转驱动轴的机械中，也可能产生工作台、设置在工作台上的夹具或エ件与人或机械的其他部位之间的干渉。该问题在具有较大的旋转工作台的机械的情况下更加明显。因此，在本实施方式中记述了用于应对上述问题点的发明。本发明的实施方式3所涉及的数控装置的结构、成为对象的机械构造以及动作，基本与在实施方式I中记述的图I至图4相同，因此省略相同部分的说明，以下对不同部分进行说明。首先，本实施方式2所涉及的数控装置作为对象的机械构造为多轴工作机械，其具有使刀具相对于エ件进行相对平移移动的大于或等于I轴的平移驱动轴；以及包含使设置エ件的工作台旋转移动的エ件侧旋转驱动轴在内的大于或等于I轴的旋转驱动轴，该多轴工作机械可以对刀具相对于エ件的相对平移位置和刀具姿势进行控制，典型地为エ件侧具有2个旋转轴的刀具倾斜型、或者分别在刀具侧和エ件侧各具有I轴的混合型。以下使用图2的机械结构进行说明。在该机械构造中，在本实施方式3中，在由エ件侧旋转驱动轴驱动的可动部、夹具或者エ件上设定基准点。具体地说，作为由于エ件侧旋转驱动轴的旋转而大幅移动的位置，使用工作台上表面的距离工作台旋转驱动轴最远的位置(典型地为在圆形工作台的外周上，图7的A的位置)，或者作为易于干渉的位置，使用エ件的位置(例如，作为其代表位置的エ件原点)、或者设置于工作台上的夹具的特定角部的位置等。图4的步骤S22中的计算处理的一部分发生改变。在步骤S22中，求出监视对象速度FCHK成为规定的基准速度BAS的、沿着指令路径的基准进给速度FMB。将基准点pc设为机械坐标系100下的主轴头端部(图6的A)，将监视对象速度FCHK设为该基准点pc的平移速度。如果将相对于工作台侧旋转驱动轴中心位置而C轴为0度时的基准点pc的位置设为(R，0，0)，在这里R是从工作台侧旋转中心至基准点的距离，则以下关系成立。pc= T (Pm, 0) = (RcosC, — RsinC+Ym, const.) ...(式 7)r是表示机械坐标系下的基准点的平移位置相对于各驱动轴位置的函数，在该情 况下，与使工作台移动的Y轴以及C轴相关，与刀具侧的X轴、Z轴和B轴无关。如果以进给速度F使刀具前端点沿着指令路径移动，则首先与“步骤S3”的插补处理相同地，求出从当前的位置沿着指令路径以単位速度移动后的情况下的エ件坐标系上的位置Pw'、Qw'。然后，使用坐标变换的关系式(の' W—1)，求出移动后的平移驱动轴的位置Pm'、各旋转驱动轴的位置e '。使用Pm'、e '和函数r，求出基准点移动后的位置pc'。将基准速度BAS除以在将移动后的基准点位置pc'与当前的基准点位置pc之差的绝对值(距离)除以控制周期后得到的值，从而得到基准进给速度FMB图7是本发明的实施方式3所涉及的动作的例子，是发出了在保持B轴的角度的同时使C轴旋转接近180度的指令的情況。由于エ件设置在工作台中心附近，所以エ件刀具平移轴的移动不大，而且B轴的倾斜角度也较小，因此，机械的各平移驱动轴的移动也较小。另ー方面，相对于エ件，工作台较大，工作台端部的平移速度变高。在本例子中，通过在安装于工作台端部的夹具或者角度基准部件上设定基准点，对其机械坐标系下的平移速度进行限制，从而抑制基准点的位置与操作员或者与其他构造部之间的干渉。在本发明的实施方式3中，将基准点的平移速度作为监视对象速度，进行控制以使得该监视对象速度不超过规定的基准速度，其中，该基准点处于在空间上静止的(或者固定于エ厂的地面上的)机械坐标系下的由エ件侧旋转驱动轴驱动的可动部、夹具或エ件上。由此，不易产生工作台、夹具或エ件与人或其它部件之间的干渉，可以更安全地进行控制。此外，如在实施方式I中记述所示，通过根据指令进给速度或前后的移动而自动计算出基准速度，从而不会在加工中导致急剧的速度变化，而且可以避免加工时间的不必要的延长。实施方式4在上述实施方式I 3中，针对在加工程序中指示了刀具前端点相对于エ件的进给速度的情况(刀具前端点控制)进行了说明。另ー方面，在不进行刀具前端点控制的情况下，在加工程序中，作为指令路径而直接指示各驱动轴的移动量，作为指令进给速度而直接指示移动速度(所有驱动轴的合成速度)。此时，有时基于在加工程序中所指示的指令路径和指令进给速度，刀具相对于エ件的平移移动量为0或者变小。在该情况下，还存在下述问题点，即，刀具相对于エ件的进给速度为0或速度较低，加工时间不必要地増加。因此，本实施方式4所涉及的数控装置用于解决该问题。本发明的实施方式4所涉及的数控装置的结构、成为对象的机械构造以及动作，基本与在实施方式I中记述的图I至图4相同，因此省略相同部分的说明，以下对不同部分进行说明。在本发明的实施方式4所涉及的数控装置中，由于直接指示各驱动轴的移动量和速度，因此也可以没有图I所示的坐标变换部22 (在图3中示出的步骤S4的步骤)。但是，在加工程序2中假想的エ件的位置以及位置、或者加工面的位置以及姿势，与实际设置在工作机械上的エ件的位置以及姿势、或者想要加工的加工面的位置以及姿势不同的情况下，进行与两者的位置以及姿势的差值(エ件设置误差量、或者加工面的位置以及姿势的偏移量)相应的坐标变换，进行从由加工程序所指示的刀具的位置 姿势(不考虑エ件设置误差量或者偏移量的各驱动轴位置)向实际的各驱动轴位置的坐标变换。此外，作为对象的机械构造是可以利用使刀具相对于エ件进行平移移动的平移驱动轴、使设置有エ件的工作台旋转移动的旋转驱动轴，对刀具相对于エ件的相对位置和姿势进行控制的多轴工作机械，即，典型地为5轴加工机，可以是工作台倾斜型、混合型、刀具倾斜型中的任ー种。在本实施方式4中， 将基准点设为刀具前端点，将刀具前端点相对于エ件的平移速度作为监视对象速度。此时，图4的步骤S22中的计算处理的一部分发生改变。在步骤S22中，求出监视对象速度FCHK成为规定的基准速度BAS的、沿着指令路径的基准进给速度FMB。将基准点pc设为エ件坐标系100下的刀具前端点(图8的A)，将监视对象速度FCHK设为该基准点Pc的エ件坐标系下的平移速度。从各驱动轴的位置至エ件坐标系下的刀具前端点的平移位置为止的坐标变换通过式I实现。如果以进给速度F使刀具前端点沿着指令路径移动，则首先与“步骤S3”的插补处理相同地，求出从当前的位置沿着指令路径以单位速度移动后的情况下的各驱动轴的位置Pm'、0'。然后，使用式I的坐标变换的关系式(の)，求出エ件坐标系下的基准点移动后的位置pc'。将基准速度BAS除以在将移动后的基准点位置pc'与当前的基准点位置pc之差的绝对值(距离)除以控制周期后得到的值，从而得到基准进给速度FMB。此外，在步骤S23中，不使用FCMD，而是将FMB和FMX中较小的ー个作为进给速度。F=min (FMX, FMB) …(式 8)图8是表示本发明的实施方式4中的机械的动作的图。图中的(I)是在特异姿势(刀具姿势矢量与工作台旋转中心轴平行的状态)下，刀具前端中心位于工作台旋转驱动轴的中心轴上，在该位置处，指示了仅使C轴移动的情況。明显地，在该情况下，通过工作台侧旋转驱动轴(C轴)的移动，エ件坐标系下的刀具前端中心点(基准点，图中的A)的位置不变。在该情况下，所有轴合成的进给速度FCMD (在本例子中是C轴的旋转速度)无论多高，エ件坐标系下的刀具前端点的平移速度都为O。在该情况下，FMB变成无限大，在式8中设为F=FMX即可。图8 (2)是在特异姿势下，同时指示了 C轴移动和X、Y轴的圆弧移动的情况下，与エ件相対的刀具前端点的位置恒定。在该情况下也相同地，所有轴合成的进给速度FCMD(在本例子中是C轴的旋转速度)无论多高，エ件坐标系下的刀具前端点的平移速度都为O。在该情况下，FMB变成无限大，在式8中设为F=FMX即可。在上述特异姿势下的包含工作台侧旋转驱动轴的移动中，存在与エ件相対的刀具前端点的相対速度为0的情況。此外，在接近特异姿势的情况下的、包含工作台侧旋转驱动轴的移动中，存在与エ件相対的刀具前端点的相対速度成为较小值的情況。在上述情况下，以比指令进给速度更高的速度进行移动，以增加与エ件相对的刀具前端点的相対速度。在此，特异姿势(特异点)通常是指失去特定方向上的自由度这ー机能的状态，在包含有旋转轴的工作机械的情况下，是指即使任ー个旋转驱动轴动作，相对于エ件的刀具姿势都不会变化的位置(角度)。如上所示，在为了校正エ件设置误差等而进行坐标变换的情况下，在图8的例子中，即使指示了 C轴移动而利用指令速度对C轴进行插补，エ件坐标系下的刀具前端点的位置和刀具姿势矢量也不变化，因此导致坐标变换后的各驱动轴位置也不变(即，机械不动)。即，虽然机械不动，但用于移动的时间很多。在这种情况下，通过使用上述方法，以比指令速度高的速度进行插补，从而缩短移动时间。根据本发明的实施方式2，在具有平移驱动轴和旋转驱动轴的工作机械(典型地为5轴加工机)中，通过对指令进给速度进行修正，以使得刀具前端点相对于エ件的平移速度成为规定的基准速度，从而可以保证刀具前端点相对于エ件的平移速度具有一定速度，避免进给速度不必要地降低。特别地，在加工程序所指示的指令路径中，相对于エ件的刀具姿势是特异姿势、且刀具前端点相对于エ件不进行平移移动的情况下，通过进入下ー个指令路径、或者变更进给速度，以使得该指令路径的移动时间为0 (该移动指令被认为没有移动而不执行，立即进行下一个移动指令)或者在最小控制周期内进行移动(将该指令路径的全轴合成距离除以控制周期而得到的值作为进给速度)，从而可以实现不会不必要地増加移动时间的插补，缩短加工时间。此外，至此为止记述的实施方式I 4都举出了基于加工程序自动运行的情况的例子，但在例如利用按钮或手柄而手动对指令进给速度进行指示的情况下，也同样可以应用本发明。在此情况下，具有在手动进行的运转中不易导致干渉等问题的效果。 エ业实用性本发明所涉及的数控装置适用于下述情況，S卩，在对设有旋转驱动轴且可以控制刀具相对于エ件的相对位置和姿势的多轴工作机械进行控制时，用于减少机械碰撞或与操作员接触等的危险性。
权利要求
1.一种数控装置，其基于刀具前端点相对于エ件的相对性的指令路径和进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对位置和姿势进行控制，该多轴工作机械具有平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行平移移动；エ件侧旋转驱动轴，其使设置有エ件的工作台旋转移动；以及刀具侧旋转驱动轴，其使刀具旋转移动， 该数控装置的特征在于，具有 进给速度确定部，其用于输出刀具前端点相对于所述エ件的相对性的进给速度； 插补部，其用于求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中，刀具前端点相对于エ件的位置以及刀具姿势的插补位置；以及 坐标变换部，其使用所述驱动轴的位置相对于所述插补位置的关系式，进行从所述插补位置至所述驱动轴的位置的坐标变换， 所述进给速度确定部求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进 给速度，并且将机械坐标系下的刀具前端点的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，对于由加工程序等所指示的指令进给速度、所述求出的最大进给速度以及基准进给速度，将其中的最小进给速度向所述插补部输出。
2.一种数控装置，其基于刀具前端点相对于エ件的相对性的指令路径和指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对位置和姿势进行控制，该多轴工作机械具有大于或等于I轴的平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行相对平移移动；以及大于或等于I轴的旋转驱动轴，其包含使刀具旋转移动的刀具侧旋转驱动轴， 该数控装置的特征在于，具有 进给速度确定部，其用于输出刀具前端点相对于エ件的相对性的进给速度； 插补部，其用于求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中，刀具前端点相对于エ件的位置以及刀具姿势的插补位置；以及 坐标变换部，其使用所述驱动轴的位置相对于所述插补位置的关系式，进行从所述插补位置至所述驱动轴的位置的坐标变换， 所述进给速度确定部求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且在由所述刀具侧旋转驱动轴驱动的可动部上设定基准点，将机械坐标系下的所述基准点的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，对于由加工程序等所指示的指令进给速度、所述求出的最大进给速度以及基准进给速度，将其中的最小进给速度向所述插补部输出。
3.根据权利要求2所述的数控装置，其特征在干， 所述基准点设定在刀具的旋转中心轴或者相对于刀具的旋转中心轴位于刀具相反侧的部位处。
4.一种数控装置，其基于刀具前端点相对于エ件的相对性的指令路径和指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对平移位置和刀具姿势进行控制，该多轴工作机械具有大于或等于I轴的平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行相对平移移动；以及大于或等于I轴的旋转驱动轴，其包含使设置有エ件的工作台旋转移动的エ件侧旋转驱动轴， 该数控装置的特征在于，具有进给速度确定部，其用于输出刀具前端点相对于エ件的相对性的进给速度； 插补部，其用于求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中，刀具前端点相对于エ件的位置以及刀具姿势的插补位置；以及 坐标变换部，其使用所述驱动轴的位置相对于所述插补位置的关系式，进行从所述插补位置至所述驱动轴的位置的坐标变换， 所述进给速度确定部求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且在由所述エ件侧旋转驱动轴驱动的可动部、夹具或エ件上设定基准点，将机械坐标系下的所述基准点的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，对于由加工程序等所指示的指令进给速度、所述求出的最大进给速度以及基准进给速度，将其中的最小进给速度向所述插补部输出。
5.根据权利要求I至4中任意一项所述的数控装置，其特征在干， 所述基准速度是通过将刚结束或即将开始的移动中的监视对象速度或者指令进给速度，乘以大于或等于I的常数、或加上正的常数而求出的。
6.一种数控装置，其基于各驱动轴的指令路径和所有驱动轴合成的指令进给速度，对多轴工作机械的刀具相对于エ件的相对位置和刀具姿势进行控制，该多轴工作机械具有平移驱动轴，其使刀具相对于エ件进行平移移动；以及旋转驱动轴，其使设置有エ件的工作台旋转移动， 该数控装置的特征在于，具有 进给速度确定部，其输出进给速度；以及 插补部，其求出沿着所述指令路径以所述进给速度移动的各个控制周期中的各驱动轴的插补位置， 在刀具相对于所述エ件的平移移动量为O或者变小的情况下，所示进给速度确定部并不将由加工程序等所指示的指令进给速度向所述插补部输出，而是求出各驱动轴不超过其最大速度的、沿着所述指令路径的最大进给速度，并且将刀具前端点相对于エ件的平移速度作为监视对象速度，求出使得该监视对象速度成为规定的基准速度的所有驱动轴合成的基准进给速度，将所述求出的最大进给速度以及基准进给速度中较小的进给速度向所述插补部输出。
7.根据权利要求6所述的数控装置，其特征在干， 在由加工程序所指示的指令路径中，相对于エ件的刀具姿势为特异姿势、且刀具前端点相对于エ件没有平移移动的情况下，所述插补部以使得该指令路径的移动时间为O或者以在最小控制周期内移动的方式进行插补。
全文摘要
在一边使刀具相对于工件的位置和姿势变换一边进行加工时，如果希望在使刀具姿势大幅变化的同时控制使刀具前端点相对于工件的速度恒定，则会使机械的各驱动轴的速度变快，可能导致干涉。为了解决该问题，在根据加工程序所指示的刀具前端点相对于工件的相对指令路径和指令进给速度，确定进给速度并进行插补以及坐标变换，从而求出机械的各驱动轴的位置的数控装置中，在确定进给速度时，在刀具或者工作台上设定基准点，将机械坐标系下的基准点的平移速度作为监视对象速度，求出使得监视对象速度成为规定的基准速度的基准进给速度，将该基准进给速度和指令进给速度中的较小的一个作为进给速度。
文档编号G05B19/416GK102656529SQ200980162630
公开日2012年9月5日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者中村直树, 佐藤智典, 小野俊郎, 津田刚志 申请人:三菱电机株式会社