数控装置制造方法
【专利摘要】一种数控装置，其对具有多个直线轴和1个以上旋转轴的工作机械进行控制，对与载置于工作台的工件相对应的相对的刀具姿态进行控制，该数控装置具有：程序读取部，其从加工程序依次读取相对于工件的刀具姿态；判定部，其判定所述读取出的刀具姿态是否进入规定的刀具姿态范围内；刀具姿态控制部，其根据所述判定部的判定结果，决定刀具姿态的控制内容；以及插补·加减速处理部，其按照所述决定的刀具姿态的控制内容，对所述多个直线轴以及所述1个以上旋转轴进行控制，所述规定的刀具姿态范围包含所述工作台的主面与刀具的中心轴大致垂直交叉的特异姿态，所述刀具姿态控制部在所述读取出的刀具姿态进入所述规定的刀具姿态范围内的情况下，以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定所述1个以上旋转轴的旋转轴角度。
【专利说明】数控装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种数控装置。
【背景技术】
[0002]在搭载有数控装置的工作机械中，通过以移动至由加工程序所指令出的位置处的方式，进行各轴的控制，从而一边使可动部移动，一边进行加工，但在如5轴加工机这样的具有直线移动轴和旋转移动轴的机械中，通过对各个轴进行适当的控制，以使得将刀具姿态形成期望的位置、姿态，从而实现更复杂的加工。
[0003]在专利文献I中记载有下述技术，即，在X轴、Y轴方向上直线驱动工作台，在C轴方向上旋转工作台，并且，在Z轴方向上直线驱动刀具，在A轴方向上旋转刀具的数控装置中，基于由NC程序所指令出的工件坐标系上的位置、速度，在对X轴、Y轴、Z轴进行从开始位置向指令位置的插补之后，对A轴、C轴进行从开始位置向指令位置的插补，基于A轴、C轴(旋转轴)的插补位置，校正X轴、Y轴、Z轴(直线轴)的插补位置。由此，根据专利文献1，能够对载置于旋转的工作台的工件，通过简单的NC程序，一边进行插补，一边进行正确的加工。
[0004]专利文献1:日本特开2003 - 195917号公报
【发明内容】
[0005]专利文献I所记载的刀具前端点控制考虑下述情况，即，通过以由加工程序指定的工件上的轨迹以及速度、与刀具刃尖位置(刀具前端点)的工件上的轨迹以及速度一致的方式，一边对各轴移动进行插补，一边对刀具姿态进行插补，从而一边使刀具姿态变化，一边对刀具前端点相对于工件的轨迹进行控制。即，专利文献I所记载的记技术以能够使刀具姿态始终正确地变化为前提。
[0006]另一方面，本发明人通过进行研究，发现有时生成刀具姿态会发生波动的加工程序。
[0007]例如，对于5轴加工机等工作机械所使用的加工程序，不仅指定刀具位置，还指定刀具姿态，因此，大多形成复杂的程序。因此，通常使用CAM (Computer AidedManufacturing)装置等进行生成，但在CAM中，由于包含相对于理想刀具位置、刀具姿态而由CAM设定的容差宽度(容许宽度)程度、量子化误差而进行输出，因此，有时生成刀具位置、刀具姿态会发生波动的加工程序。
[0008]对此，本发明人通过进行研究，发现存在下述情况，S卩，对于刀具姿态的波动，在刀具姿态与特异姿态相差较大的情况下，几乎没有问题，但是，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，较小的姿态波动会形成较大的旋转轴的移动量。在这里，特异姿态是指工作机械中的刀具的旋转轴成为O度(刀具的中心轴与垂直于工作台的主面的Z轴平行)的姿态，此时，无法唯一地决定工作台的旋转轴的角度，能够选择任意的角度。
[0009]在专利文献I所记载的刀具前端点控制中，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，由CAM的量子化误差引起的问题所导致的微小的刀具姿态变化，易于形成较大的旋转轴的移动量，存在旋转轴的移动时间增大的趋势。
[0010]另外，在专利文献I所记载的刀具前端点控制中，基于旋转轴的插补位置而对直线轴的插补位置进行校正，因此，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，随着旋转轴的移动量变大，直线轴的移动量也变大，因此，齿隙、空转、摩擦的影响容易显著地发生，可能降低加工精度。
[0011]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种能够减少旋转轴的旋转移动的时间，能够提高加工精度的数控装置。
[0012]为了解决上述课题并实现目的，本发明的I个技术方案所涉及的数控装置，其对具有多个直线轴和I个以上旋转轴的工作机械进行控制，对与载置于工作台的工件相对应的相对的刀具姿态进行控制，该数控装置的特征在于，具有:程序读取部，其从加工程序依次读取相对于工件的刀具姿态；判定部，其判定所述读取出的刀具姿态是否进入规定的刀具姿态范围内；刀具姿态控制部，其根据所述判定部的判定结果，决定刀具姿态的控制内容；以及插补.加减速处理部，其按照所述决定的刀具姿态的控制内容，对所述多个直线轴以及所述I个以上旋转轴进行控制，所述规定的刀具姿态范围包含所述工作台的主面与刀具的中心轴大致垂直交叉的特异姿态，所述刀具姿态控制部在所述读取出的刀具姿态进入所述规定的刀具姿态范围内的情况下，以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定所述I个以上旋转轴的旋转轴角度。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，在由加工程序所指令出的刀具姿态处于特异姿态的附近的情况下，能够抑制旋转轴的旋转移动量，能够减少旋转轴的旋转移动的时间。另外，即使基于旋转轴的插补位置而进行校正直线轴的插补位置的控制，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，也能够抑制旋转轴的旋转移动量，因此，也能够抑制直线轴的移动量，能够降低齿隙、空转、摩擦的影响，能够提高加工精度。即，能够减少旋转轴的旋转移动的时间，能够提高加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示实施方式I中的工作机械的结构的图。
[0016]图2是表示实施方式I所涉及的数控装置的结构的图。
[0017]图3是表示实施方式I所涉及的数控装置的动作的流程图。
[0018]图4是表示实施方式2所涉及的数控装置的动作的流程图。
[0019]图5是表示实施方式2所涉及的数控装置的动作的图。
【具体实施方式】
[0020]下面，基于附图，对本发明所涉及的数控装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
[0021]实施方式I
[0022]说明实施方式I所涉及的数控装置2。
[0023]数控装置2是对工作机械100进行数控(NC:Numerical Control)的装置，例如，是控制刀具102的前端位置和刀具102的姿态的装置。
[0024]在搭载有数控装置2的工作机械100中，通过以移动至由加工程序(NC程序、动作程序)所指令出的位置的方式，进行各轴的控制，从而一边使可动部移动，一边进行加工。工作机械100具有多个直线轴和I个以上旋转轴。具体地说，工作机械100例如图1所示是5轴加工机，该5轴加工机具有3个直线轴(平移轴)即X轴、Y轴、Z轴，和2个旋转轴即B轴、C轴。X轴是X轴伺服电动机103X用于使刀具102直线移动的轴。Y轴是Y轴伺服电动机103Y用于使刀具102直线移动的轴。Z轴是Z轴伺服电动机103Z用于使刀具102直线移动的轴。X轴、Y轴以及Z轴例如相互正交。B轴(第I旋转轴)是B轴伺服电动机103B用于使刀具102旋转移动的轴，例如，使刀具102绕Y轴旋转移动。C轴(第2旋转轴)是C轴伺服电动机103C用于使工作台101旋转移动的轴，例如，使工作台101绕Z轴旋转移动。工作台101，在其主面1la上载置工件WK。
[0025]此外，图1是示例地表示在刀具侧和工件侧各存在一个旋转轴(B轴、C轴)的情况下的工作机械100的结构的图，但工作机械100也可以是在工件侧存在2个旋转轴(B轴、C轴)的情况下的5轴加工机，或者也可以是在刀具侧存在2个旋转轴(B轴、C轴)的情况下的5轴加工机。
[0026]加工程序I (参照图2)是使用被称为G代码的指令代码而进行记述的程序，是作为移动指令，除了定位指令(G00)、切削指令(GOl)以外，作为同时5轴控制功能而使用刀具前端点控制(G43.4/G43.5)指令等进行记述的程序。
[0027]数控装置2解析加工程序1，根据解析结果，经由伺服放大器3控制(参照图1)工作机械100 (例如，5轴加工机)，一边对与载置于工作台101的工件WK相对应的相对的刀具姿态进行控制，一边进行工件WK的加工。例如，数控装置2通过以将刀具102的位置、姿态形成期望的刀具位置、姿态的方式，分别对X、Y、Z、B、C轴进行适当的控制，从而实现针对工件WK的复杂的加工。例如，数控装置2分别将规定的移动指令230向伺服放大器中的X轴放大器3X、Y轴放大器3Y、Z轴放大器3Z、B轴放大器3B以及C轴放大器3C进行输出(参照图2)。由此，X轴放大器3X、Y轴放大器3Y、Z轴放大器3Z、B轴放大器3B以及C轴放大器3C分别向X轴伺服电动机103X、Y轴伺服电动机103Y、Z轴伺服电动机103Z、B轴伺服电动机103B、C轴伺服电动机103C输出电压指令，从而进行驱动。
[0028]对于该加工程序，本发明人通过进行研究，发现有时生成刀具姿态会发生波动的加工程序。
[0029]例如，对于5轴加工机等工作机械所使用的加工程序，不仅指定刀具位置，还指定刀具姿态，因此，大多形成复杂的程序。因此，通常使用CAM (Computer AidedManufacturing)装置等进行生成，但在CAM中，由于包含相对于理想刀具位置、刀具姿态而通过CAM设定的容差宽度(容许宽度)程度、量子化误差而进行输出，因此，有时生成刀具位置、刀具姿态会发生波动的加工程序。
[0030]对此，本发明人通过进行研究，发现存在下述情况，S卩，对于刀具姿态的波动，在刀具姿态与特异姿态相差较大的情况下，几乎没有问题，但在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，较小的姿态波动会形成较大的旋转轴的移动量。在这里，特异姿态是指工作机械100中的刀具102的旋转轴即B轴成为O度(刀具的中心轴CA与垂直于工作台101的主面的Z轴平行)的姿态，此时，无法唯一地决定工作台101的旋转轴即C轴的角度，而能够选择任意的角度。
[0031]具体地说，对于刀具姿态与特异姿态相差较大的情况，以下举出B轴角度不是O度角度，刀具姿态存在波动的情况的例子。此时，通过CAM生成的加工程序例如如下面的内容所示。
[0032]NI G43.5 X0.Y0.10.7071 J0.0000 K
[0033]0.7071 ；
[0034]N2 ΧΙΟ.Y0.10.173648 J0.000303 KO
[0035].984808 ；
[0036]N3 X0.1 Y0.10.173820 J0.000000 KO
[0037].984777 ；
[0038]...
[0039]NlO G49 ；
[0040]该加工程序是通过顺序号“NI”的“G43.5”将前端点控制设为有效，通过顺序号“N10”的“G49”将前端点控制设为无效的加工程序，相对于与工作台101的旋转进行联动的坐标系(工作台坐标系)，通过X、Y对刀具轨迹进行指定，使用从工作台坐标系观察到的方向矢量1、J、K对刀具姿态进行指定。此外，在该加工程序中，“Ν2”程序块、“Ν3”程序块的刀具姿态形成为0.028度左右的微小的角度差的刀具姿态。
[0041]此时，在“NI”程序块终点处，存在下述2种解，即，B轴角度是45度，C轴角度是O度，或者B轴角度是-45度，C轴角度是180度，但假设在选择前者的解的情况下，被定位为B轴45度，C轴O度。即，B轴角度与O度相比，是具有较大差异的值，刀具姿态与特异姿态相差较大。
[0042]并且，如果在“Ν2”程序块、“Ν3”程序块中选择旋转轴的移动量变少的解，则在“Ν2”程序块终点处，B轴角度成为10度，C轴角度成为0.1度，在“Ν3”程序块终点处，B轴角度成为10.02度，C轴角度成为O度。此时，对于“Ν3”程序块导致的移动量，B轴移动量成为0.02度，C轴移动量成为-0.1度，B轴、C轴都成为较少的移动量。此外，“Ν2”程序块、“Ν3”程序块的其他解为:Β轴角度成为-10度，C轴角度成为180.1度，B轴移动量成为-10.02度，C轴移动量成为180度，在这种情形下，对于“Ν3”程序块导致的移动量，B轴移动量成为-0.02度，C轴移动量成为-0.1度，B轴、C轴也都成为较少的移动量。
[0043]对此，对刀具姿态与特异姿态相近的情况，以下举出在B轴角度为O度附近，刀具姿态存在波动的情况的例子。此时，通过CAM生成的加工程序例如如下面的内容所示。
[0044]Nil G43.5X0.Υ0.10.7071 J0.0000
[0045]Κ0.7071 ；
[0046]Ν12 ΧΙΟ.Υ0.10.000349 J0.000000 K
[0047]1.000000:
[0048]Ν13 Χ0.1 Υ0.10.000000 J0.000349 K
[0049]1.000000 ；
[0050]...
[0051]Ν20 G49 ；
[0052]在该加工程序中，在“ NI 2 ”程序块与“ NI 3 ”程序块中存在微小的刀具姿态的波动，该角度差成为0.020度。在“N12”程序块终点处，假设被定位为B轴角度是0.02度，C轴角度是O度。
[0053]此时，在“N13”程序块终点处，可以选择下述解中的某一种，S卩，B轴角度是0.02度，C轴角度是90度，或者B轴角度是-0.02度，C轴角度是270度，对于“N13”程序块导致的移动量，在选择前者的解的情况下，B轴移动量成为O度，C轴移动量成为90度，即使在选择旋转轴移动量较少的后者的解的情况下，B轴移动量成为0.04度，C轴移动量成为-90度，无论哪种情况C轴都进行较大的旋转。
[0054]如上所述，如果单纯地按照由加工程序所指令出的刀具姿态进行刀具姿态的控制，则在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，由CAM的量子化误差引起的问题所导致的微小的刀具姿态的变化，易于形成较大的C轴的旋转移动量，存在C轴的移动时间增大的趋势。
[0055]另外，假设如果基于B轴、C轴的插补位置而进行校正X轴、Y轴、Z轴的插补位置的控制，则在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，随着C轴的移动量变大，X轴、Y轴、Z轴的移动量也变大，因此，齿隙、空转、摩擦的影响容易显著地发生，可能降低加工精度。
[0056]因此，在本实施方式中，进行对由加工程序所指令出的刀具姿态是否与特异姿态相近的判定，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，通过以限制刀具姿态变更的方式进行控制，从而实现C轴的旋转移动量的抑制。
[0057]具体地说，数控装置2如图2所示，具有程序读取部21、判定部24、刀具姿态控制部22、插补.加减速处理部23以及存储部25。
[0058]程序读取部21读取加工程序1，对在所读取的加工程序I中记述的动作命令进行解析，生成针对每个指令程序块的移动数据210，向刀具姿态控制部22供给。
[0059]移动数据210是对各程序块的命令进行解析而得到的每个程序块的移动位置(程序块起点位置、终点位置)、刀具姿态、移动距离、移动速度、指令坐标系(工作台坐标系中的指令、工件坐标系中的指令)、插补模式(直线、圆弧、非插补等)、控制模式(刀具前端点控制的有效.无效的区别)等与动作相关的信息。此外，工作台坐标系是在具有用于使工作台旋转的旋转轴(在图1的情况下是C轴)的机械中，与工作台旋转联动的坐标，工件坐标系指令表示在与工作台的旋转无关的坐标系中，固定在空间上的坐标系。在刀具前端点控制中，根据机械的结构、加工形状的特征，在上述某种坐标系中指定出刀具轨迹。
[0060]S卩，程序读取部21从加工程序I，针对每个程序块依次读取相对于工件WK的刀具姿态(例如，表示刀具姿态的矢量的值)。程序读取部21将读取出的刀具姿态向判定部24供给。
[0061]判定部24判定读取出的刀具姿态是否进入规定的刀具姿态范围内。规定的刀具姿态范围是包含特异姿态在内的范围。特异姿态是通过B轴，使工作台101的主面1la与刀具102的中心轴CA大致垂直交叉的刀具102的姿态(参照图1)，例如，是B轴角度为O度状态下的刀具102的姿态。规定的刀具姿态范围例如是包含特异姿态(例如B轴角度是O度)作为中间值，能够视作特异姿态的附近(例如，B轴角度是一 I度?B轴角度是+1度)的范围。判定部24将判定结果向刀具姿态控制部22供给。
[0062]刀具姿态控制部22从程序读取部21接受移动数据210，从判定部24接受判定结果。刀具姿态控制部22根据判定部24的判定结果，使用移动数据210，决定刀具姿态的控制内容。
[0063]S卩，刀具姿态控制部22在读取出的刀具姿态进入规定的刀具姿态范围内的情况下(即，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下)，参照存储部25，取得与前一次刀具姿态相关的数据(例如，表示刀具姿态的矢量的值)。而且，刀具姿态控制部22以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定包含C轴的旋转轴角度在内的各轴的目标位置。
[0064]例如，刀具姿态控制部22在读取出的刀具姿态进入规定的刀具姿态范围内的情况下，以保持前一次刀具姿态的方式，决定包含C轴的旋转轴角度在内的各轴的目标位置。
[0065]插补.加减速处理部23从存储部25接受与前一次刀具姿态相关的数据(例如，前一次插补.加减速处理的结果)，从刀具姿态控制部22接受与本次的刀具姿态相关的数据(即，更新后的移动数据220)，并将其作为刀具姿态的控制内容。插补.加减速处理部23根据刀具姿态的控制内容，控制各轴(X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴)。插补?加减速处理部23对从当前的刀具姿态变化至由刀具姿态控制部22所决定出的刀具姿态的姿态变化进行控制。
[0066]S卩，插补?加减速处理部23根据与前一次刀具姿态相关的数据和与本次刀具姿态相关的数据，进行插补?加减速处理，并生成各轴(X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴)的移动指令230，向伺服放大器3输出。另外，插补.加减速处理部23将与本次刀具姿态相关的数据(例如，表示刀具姿态的矢量的值、插补.加减速处理的结果)向存储部25供给。
[0067]此外，插补.加减速处理的方法并没有特别的限定，例如，可以使用如专利文献I所示的公知技术进行插补。例如，可以基于B轴、C轴的插补位置，进行校正X轴、Y轴、Z轴的插补位置的控制。
[0068]存储部25从插补?加减速处理部23接受与本次的刀具姿态相关的数据并进行存储。由此，存储部25对通过插补.加减速处理部23控制后的刀具姿态进行存储。
[0069]下面，按照图3说明数控装置2的动作。图3是用于说明数控装置2的动作的流程图。
[0070]在步骤I中，程序读取部21读入加工程序1，解析在所读入的加工程序I中记述的动作命令，并生成针对各个指令程序块的移动数据210，向刀具姿态控制部22供给。
[0071]另外，程序读取部21从加工程序I针对每个程序块依次读取相对于工件WK的刀具姿态(例如，表示刀具姿态的矢量的值)。程序读取部21将读取出的刀具姿态向判定部24供给。
[0072]判定部24对由加工程序I所指令出的刀具姿态(在所读入的程序块的终点处的刀具姿态)是否进入特异姿态附近的规定的刀具姿态范围进行判定。判定部24在程序块的终点处的刀具姿态处于特异姿态附近的规定的刀具姿态范围内的情况下(步骤SI为“Yes”)，使处理进入步骤S2，在程序块的终点处的刀具姿态处于规定的刀具姿态范围外的情况下(步骤SI为“No” )，使处理进入步骤S3。
[0073]在这里，特异姿态附近的规定的刀具姿态范围是为了视作异常点附近的姿态而预先决定出的范围，例如，如果将特异姿态(B轴角度是O度)作为基准而将特异姿态附近的范围设为I度，则将B轴角度大于或等于一 I度而小于或等于+1度的范围视作特异姿态附近。
[0074]在步骤S2中，判定部24对所读入的程序块的起点处的刀具姿态是否进入特异姿态附近的规定的刀具姿态范围进行判定。判定部24在程序块的起点处的刀具姿态处于特异姿态附近的规定的刀具姿态范围内的情况下(步骤S2为“Yes”)，使处理进入步骤S4，在程序块的起点处的刀具姿态处于规定的刀具姿态范围外的情况下(步骤S2为“No”)，使处理进入步骤S3。
[0075]在步骤S3中，刀具姿态控制部22将表示由加工程序I所指令出的刀具姿态的数据作为刀具姿态的控制内容而进行输出。
[0076]在步骤S4中，刀具姿态控制部22将表示与由加工程序I所指令出的刀具姿态不同的刀具姿态的数据作为刀具姿态的控制内容而进行输出。例如，刀具姿态控制部22参照存储部25而取得与前一次刀具姿态相关的数据，以使得用于实现刀具姿态的机械的角度(B轴、C轴)中的某一个轴的角度、或者两个轴的角度与前一次刀具姿态一致的方式，决定B轴以及/或者C轴的旋转轴角度，并将表示与决定结果相对应的刀具姿态的数据作为刀具姿态的控制内容进行输出。
[0077]此外，在步骤S4中，在移动数据210中的指令坐标系是工件坐标系指令的情况下，进行下述处理。首先，从由加工程序I所指令出的刀具前端位置(工件坐标值)处，使用由加工程序I所指令出的旋转轴角度，坐标变换为工作台坐标值。然后，通过上述所示的方法，进行刀具姿态(旋转轴角度)的变更。并且，通过使用对工作台坐标值进行变更之后的旋转轴角度，坐标变换为各轴的移动位置，从而计算程序块终点位置，进行将该程序块终点位置作为移动数据210的终点坐标值的处理。
[0078]在步骤S5中，进行是否存在下一个移动数据的检查，在存在下一个移动数据的情况下(步骤S5为“Yes”)，更新移动数据(步骤S6)，并将处理跳转至步骤SI。此外，在不存在下一个移动数据的情况下(步骤S5为“No”)，结束处理。
[0079]如上所述，在实施方式I中，在数控装置2中，判定部24对通过程序读取部21读取出的刀具姿态是否进入包含特异姿态在内的规定的刀具姿态范围内进行判定。刀具姿态控制部22在刀具姿态进入包含特异姿态在内的规定的刀具姿态范围内的情况下，以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度。由此，能够在由加工程序所指令出的刀具姿态处于特异姿态附近的情况下，抑制旋转轴(B轴、C轴)的旋转移动量，能够减少旋转轴(B轴、C轴)的旋转移动的时间。另外，即使基于B轴、C轴的插补位置而进行校正X轴、Y轴、Z轴的插补位置的控制，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，由于能够抑制旋转轴(B轴、C轴)的旋转移动量，因此，也能够抑制X轴、Y轴、Z轴的移动量，能够降低齿隙、空转、摩擦的影响，能够提高加工精度。即，能够减少旋转轴的旋转移动的时间，能够提高加工精度。
[0080]另外，在实施方式I的数控装置2中，存储部25对通过插补?加减速处理部23控制后的刀具姿态进行存储。由此，刀具姿态控制部22能够参照存储部25掌握前一次刀具姿态，能够在刀具姿态进入包含特异姿态在内的规定的刀具姿态范围内的情况下，以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度。
[0081]另外，在实施方式I中，在数控装置2中，刀具姿态控制部22在读取出的刀具姿态进入规定的刀具姿态范围内的情况下，以保持前一次刀具姿态的方式，决定旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度。由此，刀具姿态控制部22能够以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度。
[0082]例如，刀具姿态控制部22在读取出的刀具姿态进入规定的刀具姿态范围内的情况下，进行使2个旋转轴即B轴以及C轴中的至少一个的旋转轴角度与前一次旋转轴角度一致的处理。由此，能够消除无用的轴移动，能够通过消除无用的轴移动，防止当各轴的移动方向反转时产生的齿隙、空转的发生。
[0083]例如，在特异姿态附近处刀具姿态发生波动的情况下，对于用于实现由加工程序所指令出的刀具姿态的旋转轴角度，以仅使B轴的角度成为计算出的角度，而使C轴角度保持为与前一次相同的值(刀具姿态进入特异姿态附近的规定的范围内时的刀具姿态)的方式变更刀具姿态即可，由此，具有下述效果，即，使B轴动作进行与指令一致的移动，并且，能够使刀具姿态更高速地变化、且变化为与所指令出的刀具姿态更相近的刀具姿态。
[0084]另外，在实施方式I中，判定部24例如在读入的程序的起点以及终点两者处于规定的刀具姿态范围内的情况下，判定读取出的刀具姿态进入规定的刀具姿态范围内，在读入的程序块的起点以及终点中至少一者处于规定的刀具姿态范围外的情况下，判定读取出的刀具姿态未进入规定的刀具姿态范围内。由此，能够准确判定读取出的刀具姿态是否进入规定的刀具姿态范围内。
[0085]实施方式2
[0086]下面，说明实施方式2所涉及的数控装置2。在下面的内容中，将与实施方式I不同的部分作为中心进行说明。
[0087]在实施方式I中，在加工程序中所指令出的刀具姿态在特异姿态附近发生波动的情况下，例如，进行保持前一次刀具姿态的控制，但是，在实施方式2中，进行下述的控制，即，逐渐进行特异姿态附近处的姿态变化。
[0088]具体地说，数控装置2如图4所示，通过下述流程进行不同的动作。图4是表示实施方式2所涉及的数控装置的动作的流程图。此外，对于步骤S3、S5、S6，由于与实施方式I相同，因此省略说明。
[0089]在步骤SI中，判定部24在程序块的终点处的刀具姿态处于规定的刀具姿态范围外的情况下(步骤SI为“No” )，使处理进入步骤S11。
[0090]在步骤S2中，判定部24在程序块的起点处的刀具姿态处于特异姿态附近的规定的刀具姿态范围内的情况下(步骤S2为“Yes”)，使处理进入步骤S41，在程序块的起点处的刀具姿态处于规定的刀具姿态范围外的情况下(步骤S2为“No”)，使处理进入步骤S21。
[0091]步骤Sll是在所读入的程序块的终点处于特异姿态附近的规定的刀具姿态范围外的情形下进行的处理，是不实施刀具姿态的变更的情形。因此，进行将前一次在步骤S21中存储的刀具姿态的信息从存储部25中清除(删除)的处理。
[0092]在步骤S21中，提取从进入特异姿态附近的规定的刀具姿态范围内至离开为止之间的刀具姿态变更的范围。即，刀具姿态控制部22将进入规定的刀具姿态范围内时的刀具姿态存储(记忆)至存储部25中，另外，将即将从规定的刀具姿态范围内向规定的刀具姿态范围外离开时的刀具姿态存储(记忆)至存储部25中。
[0093]具体地说，步骤S21是在所读入的加工程序起点处的刀具姿态处于特异姿态的范围外、终点处的刀具姿态处于特异姿态的范围内的情况下实施的步骤，将加工程序所记载的终点处的刀具姿态VS预先进行存储，并且，进行加工程序的预读，取得并存储即将离开特异姿态附近的规定的范围时的刀具姿态VE。
[0094]步骤S41输出与加工程序所记载的刀具姿态不同的刀具姿态，这一点与实施方式I的步骤S4相同，但对于刀具姿态的变更方法，进行与实施方式I的步骤S4不同的处理。
[0095]具体地说，在步骤S41中，使用在步骤S21中预先存储的刀具姿态VS、VE而进行变更刀具姿态的处理，如后面所述，以至少I个以上旋转轴的旋转轴角度逐渐增加或者逐渐减少的方式进行变化处理。
[0096]例如，通过CAM生成的加工程序例如如下面的内容所示。
[0097]N21 G43.5 X0.Y0.10.7071 J0.0000K0.7071 ；
[0098]N22 ΧΙΟ.Y0.10.003491 J0.000000 K0.999994 ；
[0099]N23 X0.Y10.10.003491 J0.006046 K0.999976 ；
[0100]N24 XL Yll.10.000000 J0.000000 Kl.000000 ；
[0101]N25 X6.Y10.10.003438 J0.000606 K0.999994 ；
[0102]N26 X15.Yll.10.000364 J0.002063K0.999998 ；
[0103]N27 X15.Y30.10.353553 J0.353553K0.866025 ；
[0104]
[0105]N30 G49 ；
[0106]该加工程序示出在特异姿态附近的规定的范围内B轴角度发生波动的情况，“N22”?“N26”程序块形成为与特异姿态相近的刀具姿态。
[0107]此时，假设使旋转轴按照加工程序移动，在选择使旋转轴角度的移动量变小的解的情况下，旋转轴角度定位为如图5(a)的表所示的角度，通过“N22”?“N26”程序块，C轴角度在从O度至80度之间进行较大的反复，即，成为较大地反复增减的程序。此外，在该情形下，在步骤S21中计算的刀具姿态VS是“N22”程序块终点处的刀具姿态，VE是“N26”程序块终点处的刀具姿态。
[0108]对此，在实施方式2中，将特异姿态附近的范围的起点?终点之间例如以等间隔分割，以使得逐渐进行旋转轴的旋转移动。即，从进入特异姿态附近的规定的刀具姿态范围的时刻的刀具姿态VS开始、至即将从特异姿态附近的规定的刀具姿态范围离开时的刀具姿态VE为止，使至少I个以上轴的旋转轴的旋转轴角度逐渐减少或者逐渐增加。
[0109]例如，在仅变更C轴角度的情况下，进行如图5(b)的表所示的变化。在图5(b)的表所示情况下，通过“N22”?“N26”程序块，C轴角度从O度逐渐增加至80度。例如，通过“N22”?“N26”程序块，C轴角度以每次20度的等间隔的单位量逐渐增加。
[0110]或者，例如，在不仅逐渐增加C轴，还逐渐减少B轴的情况下，如图5(c)的表所示进行变化。在图5(c)的表所示的情况下，在“N22”?“N26”程序块中，C轴角度从O度逐渐增加至80度，并且，B轴角度从0.20度逐渐减少至0.12度。例如，在“N22”?“N26”程序块中，在“N22 ”?“N26 ”程序块中，C轴角度以每次20度的等间隔的单位量逐渐增加，并且，B轴角度以每次0.02度的等间隔的单位量逐渐减少。
[0111]由此，在实施方式2中，刀具姿态控制部22从进入规定的刀具姿态范围内的时刻的刀具姿态开始、至即将向规定的刀具姿态范围外离开时的刀具姿态为止，以使旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度逐渐增加或者逐渐减少的方式，使旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度变化。由此，在刀具姿态与特异姿态相近的情况下，能够抑制旋转轴(B轴、C轴)的旋转移动量，能够使刀具姿态顺滑地变化。
[0112]另外，在实施方式2中，刀具姿态控制部22分别针对多个程序块，从进入规定的刀具姿态范围内的时刻的刀具姿态时、至即将向规定的刀具姿态范围外离开时的刀具姿态为止，以使旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度以等间隔的单位量逐渐增加或者逐渐减少的方式，使旋转轴(B轴、C轴)的旋转轴角度变化。由此，容易使刀具姿态在多个程序块之间顺滑地变化。
[0113]此外，在实施方式2中，分别针对多个程序块，使处于特异姿态附近的规定的刀具姿态范围内的移动指令的B轴角度、C轴角度等间隔地逐渐减少、逐渐增加而变化，但也可以与从工件观察到的刀具前端位置的直线移动量即X轴、Y轴、Z轴的直线移动量相关联地使间隔变动。即，刀具姿态控制部22根据直线轴的移动距离，而使旋转轴角度的逐渐增加或者逐渐减少的单位量变化。
[0114]例如，在图1所示的情况下，C轴的旋转沿X — Y平面进行，因此，X轴的直线移动量、Y轴的直线移动量变大，因此，可以以使C轴的旋转移动量的逐渐增加或者逐渐减少的单位量变小的方式进行控制。另外，B轴的旋转沿X - Z平面进行，因此，X轴的直线移动量、Z轴的直线移动量变大，因此，可以以使B轴的旋转移动量的逐渐增加或者逐渐减少的单位量变小的方式进行控制。
[0115]由此，刀具姿态控制部22能够根据直线轴的移动距离，在使旋转轴角度的逐渐增加或者逐渐减少的单位量变化的情况下，使特异姿态附近的规定的刀具姿态范围的直线轴的移动量与刀具姿态的变化发生联动，因此，具有得到进一步顺滑的加工面的效果。
[0116]工业实用性
[0117]如上所述，本发明所涉及的数控装置在工作机械的控制方面是有效的。
[0118]标号的说明
[0119]I加工程序
[0120]2数控装置
[0121]3伺服放大器
[0122]3XX轴放大器
[0123]3YY轴放大器
[0124]3Z Z轴放大器
[0125]3BB轴放大器
[0126]3C C轴放大器
[0127]21程序读取部
[0128]22刀具姿态控制部
[0129]23插补.加减速处理部
[0130]24判定部
[0131]25存储部
[0132]100工作机械
[0133]101工作台
[0134]102 刀具
[0135]103X X轴伺服电动机
[0136]103Y Y轴伺服电动机
[0137]103Z Z轴伺服电动机
[0138]103B B轴伺服电动机
[0139]103C C轴伺服电动机
[0140]210移动数据
[0141]220更新后的移动数据
[0142]230移动指令
【权利要求】
1.一种数控装置，其对具有多个直线轴和I个以上旋转轴的工作机械进行控制，对与载置于工作台的工件相对应的相对的刀具姿态进行控制， 该数控装置的特征在于，具有: 程序读取部，其从加工程序依次读取相对于工件的刀具姿态； 判定部，其判定所述读取出的刀具姿态是否进入规定的刀具姿态范围内； 刀具姿态控制部，其根据所述判定部的判定结果，决定刀具姿态的控制内容；以及 插补.加减速处理部，其按照所述决定的刀具姿态的控制内容，对所述多个直线轴以及所述I个以上旋转轴进行控制， 所述规定的刀具姿态范围包含所述工作台的主面与刀具的中心轴大致垂直交叉的特异姿态， 所述刀具姿态控制部在所述读取出的刀具姿态进入所述规定的刀具姿态范围内的情况下，以限制刀具姿态相对于前一次刀具姿态进行变更的方式，决定所述I个以上旋转轴的旋转轴角度。
2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于， 还具有存储部，该存储部对通过所述插补.加减速处理部控制后的刀具姿态进行存储。
3.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于， 所述刀具姿态控制部在所述读取出的刀具姿态进入所述规定的刀具姿态范围内的情况下，以保持前一次刀具姿态的方式，决定所述I个以上旋转轴的旋转轴角度。
4.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于， 从进入所述规定的刀具姿态范围内的时刻的刀具姿态开始、至即将向所述规定的刀具姿态范围外离开时的刀具姿态为止，所述刀具姿态控制部以使所述I个以上旋转轴的旋转轴角度逐渐增加或者逐渐减少的方式，使所述I个以上旋转轴的旋转轴角度变化。
5.根据权利要求4所述的数控装置，其特征在于， 所述刀具姿态控制部根据所述直线轴的移动距离，使旋转轴角度的所述逐渐增加或者逐渐减少的单位量变化。
【文档编号】G05B19/19GK104321707SQ201280073323
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2012年5月22日 优先权日:2012年5月22日
【发明者】津田刚志, 铃木启一郎 申请人:三菱电机株式会社