具備伺服軸的反轉(zhuǎn)位置的顯示功能的刀具軌跡顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠在刀具軌跡上顯示伺服軸的速度的反轉(zhuǎn)位置的刀具軌跡顯示裝置。該刀具軌跡顯示裝置具備：位置信息取得部和速度信息取得部，其從數(shù)值控制裝置分別取得至少一個(gè)伺服軸的位置信息和速度信息；刀具坐標(biāo)計(jì)算部，其根據(jù)所取得的伺服軸的位置信息和機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)的各部的尺寸等信息來計(jì)算機(jī)床的刀具的前端點(diǎn)的坐標(biāo)值；反轉(zhuǎn)位置計(jì)算部，其根據(jù)所取得的伺服軸的速度信息和刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值來計(jì)算刀具前端點(diǎn)的速度的極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置；顯示部，其根據(jù)刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡，并且在該軌跡上顯示伺服軸的反轉(zhuǎn)位置。
【專利說明】具備伺服軸的反轉(zhuǎn)位置的顯示功能的刀具軌跡顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備顯示伺服軸的反轉(zhuǎn)位置的功能的刀具軌跡顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—般，在通過多個(gè)伺服軸的內(nèi)插動(dòng)作來進(jìn)行加工的機(jī)床中，在各伺服軸的極性(符號(hào))反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置，指令形狀和加工形狀之間的形狀誤差大的情況很多。作為其原因，可以列舉機(jī)械的松動(dòng)(例如滾珠螺桿的齒隙)、摩擦的方向變化造成的伺服的響應(yīng)性延遲，但通過進(jìn)行各軸的位置和加速度的修正、進(jìn)而增益調(diào)整等的伺服調(diào)整，能夠減小形狀誤差。
[0003]例如，在特開2004-021954號(hào)公報(bào)中，公開了以下的方法，即將按照X、Y、Z的3軸微小線段對(duì)加工物進(jìn)行加工的NC數(shù)據(jù)的刀具軌跡顯示為微小線段或微小線段的端點(diǎn)的集合，更具體地說，通過判定與特定軸對(duì)應(yīng)的各微小線段的斜率(正負(fù)或0)，根據(jù)其結(jié)果來變更微小線段的顯示屬性而顯示刀具軌跡，能夠容易地判別刀具軌跡的凹凸等。
[0004]另外，在特開2011-170584號(hào)公報(bào)中，記載了一種數(shù)值控制裝置，其通過根據(jù)多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸分別在各時(shí)刻的坐標(biāo)值來計(jì)算刀具中心點(diǎn)的坐標(biāo)，求出將該刀具中心點(diǎn)和實(shí)際加工點(diǎn)連接起來的刀具直徑修正矢量，從而計(jì)算出實(shí)際加工點(diǎn)的坐標(biāo)并顯示其軌跡。
[0005]以前，在只由直線軸構(gòu)成的機(jī)床的情況下，容易進(jìn)行各伺服軸的反轉(zhuǎn)位置和加工形狀的對(duì)應(yīng)，但在包含旋轉(zhuǎn)軸的5軸加工機(jī)等的情況下，各伺服軸的反轉(zhuǎn)位置和加工形狀的對(duì)應(yīng)并不容易。因此，無法正確地區(qū)別形狀誤差是由于伺服軸的反轉(zhuǎn)動(dòng)作造成的、還是由于其他原因造成的，從而難以進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃欧{(diào)整。
[0006]例如，在特開2004-021954號(hào)公報(bào)中，根據(jù)由CAD/CAM生成的NC數(shù)據(jù)而顯示刀具軌跡，并不顯示NC的指令軌跡和刀具前端點(diǎn)的實(shí)際軌跡，因此可以理解為無法進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃欧{(diào)整。另外，在包含旋轉(zhuǎn)軸的2軸以上的結(jié)構(gòu)的情況下，為了通過Χ、Υ、Ζ的直線3軸的坐標(biāo)系表示刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換。坐標(biāo)變換后的X、Y、Z的成分分別與多個(gè)變量有關(guān)，因此無法根據(jù)與X、Y、Z的特定的軸對(duì)應(yīng)的3軸微小線段的斜率來了解各軸的反轉(zhuǎn)位置。
[0007]另外，在特開2011-170584號(hào)公報(bào)中，通過考慮刀具直徑修正向量而能夠顯示實(shí)際加工點(diǎn)的軌跡，但并不在刀具軌跡上顯示各軸的反轉(zhuǎn)位置。因此，難以正確地區(qū)別形狀誤差是由于伺服軸的極性的變化造成的、還是由于其他原因造成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種刀具軌跡顯示裝置，其能夠在刀具軌跡上顯示伺服軸的速度的反轉(zhuǎn)位置。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)發(fā)明提供一種刀具軌跡顯示裝置，其顯示具備包含由數(shù)值控制裝置控制的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的多個(gè)伺服軸的機(jī)床的刀具前端點(diǎn)的軌跡，還具備:位置信息取得部，其取得至少一個(gè)上述伺服軸的位置信息；速度信息取得部，其取得上述伺服軸的速度信息；刀具坐標(biāo)計(jì)算部，其根據(jù)上述伺服軸的上述位置信息和上述機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)的信息來計(jì)算出刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值；反轉(zhuǎn)位置計(jì)算部，其根據(jù)上述伺服軸的上述速度信息和上述刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值來計(jì)算出至少一個(gè)伺服軸的速度的極性進(jìn)行變化的反轉(zhuǎn)位置；顯示部，其根據(jù)上述刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡，并且在上述刀具前端點(diǎn)的軌跡上顯示上述伺服軸的上述反轉(zhuǎn)位置。
[0010]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部在上述刀具前端點(diǎn)的軌跡上同時(shí)顯示多個(gè)伺服軸的反轉(zhuǎn)位置。
[0011]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部用形狀相互不同的標(biāo)記顯示伺服軸的速度的極性從正向負(fù)變化的反轉(zhuǎn)位置、從負(fù)向正變化的反轉(zhuǎn)位置。
[0012]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部根據(jù)伺服軸的速度的極性來變更上述刀具前端點(diǎn)的軌跡的顯示屬性。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述顯示部顯示指示上述反轉(zhuǎn)位置的箭頭、記號(hào)或文字。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]通過參照【專利附圖】

【附圖說明】以下的優(yōu)選的實(shí)施方式來進(jìn)一步了解本發(fā)明的上述或其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0015]圖1是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例子的框圖。
[0016]圖2是本發(fā)明能夠應(yīng)用的機(jī)床的一個(gè)例子的5軸加工機(jī)的外觀立體圖。
[0017]圖3是表示本發(fā)明的刀具軌跡顯示裝置的處理的一個(gè)例子的流程圖。
[0018]圖4是表示刀具前端點(diǎn)的軌跡和軸速度之間的關(guān)系的圖。
[0019]圖5是表示在軌跡上同時(shí)顯示多個(gè)伺服軸的反轉(zhuǎn)位置的例子的圖。
[0020]圖6是表示在伺服軸的速度的極性從正向負(fù)反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置、從負(fù)向正反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置來改變標(biāo)記的形狀的例子的圖。
[0021]圖7是表示根據(jù)伺服軸的速度的極性變更刀具前端點(diǎn)的軌跡的顯示屬性的例子的圖。
[0022]圖8是表示用標(biāo)記、箭頭和文字強(qiáng)調(diào)地顯示伺服軸的速度的反轉(zhuǎn)位置的例子的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式的刀具軌跡顯示裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例子的圖。機(jī)床(機(jī)構(gòu)部)10具有包含至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的多個(gè)(在圖示例子中是5個(gè))伺服軸(驅(qū)動(dòng)軸)12，伺服軸12分別根據(jù)預(yù)先決定的位置指令被數(shù)值控制裝置(CNC) 14控制。刀具軌跡顯示裝置16具備:位置信息取得部18和速度信息取得部20，其分別從數(shù)值控制裝置14取得至少一個(gè)伺服軸12的位置信息和速度信息；刀具坐標(biāo)計(jì)算部22，其根據(jù)所取得的伺服軸12的位置信息和機(jī)床10的機(jī)械結(jié)構(gòu)的各部的尺寸等信息來計(jì)算機(jī)床的刀具的前端點(diǎn)(刀具前端點(diǎn))的坐標(biāo)值；反轉(zhuǎn)位置計(jì)算部24，其根據(jù)所取得的伺服軸12的速度信息和刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值來計(jì)算刀具前端點(diǎn)的速度的極性(符號(hào))進(jìn)行反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置；顯示部26，其根據(jù)刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡，并且在該軌跡上顯示伺服軸12的反轉(zhuǎn)位置。
[0024]此外，位置信息取得部18和速度信息取得部20可以分別從數(shù)值控制裝置14取得位置信息和速度信息，但也可以測(cè)定各伺服軸12的位置和速度的編碼器等位置檢測(cè)器和速度檢測(cè)器(未圖示)來取得。另外，速度信息取得部20也可以使用位置信息取得部18所取得的位置信息來計(jì)算出的信息作為速度信息。
[0025]圖2是作為本發(fā)明能夠應(yīng)用的機(jī)床的一個(gè)例子而概要圖示5軸加工機(jī)30的圖。5軸加工機(jī)30是具有相互垂直的3個(gè)直線軸(X軸、Y軸和Z軸)、相互垂直的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A軸和B軸)的刀具頭旋轉(zhuǎn)型的加工機(jī)，其結(jié)構(gòu)為通過刀具32對(duì)工作臺(tái)34上的工件(未圖示)進(jìn)行加工。
[0026]接著，參照?qǐng)D3的流程圖，說明使用了圖2的5軸加工機(jī)30的情況下的刀具軌跡顯示裝置16的處理/作用。首先，在步驟SI中，位置信息取得部18從控制多個(gè)伺服軸12的數(shù)值控制裝置14取得各伺服軸的位置信息。在該位置信息中，包含從數(shù)值控制裝置14向各伺服軸12發(fā)送的位置指令、以及依照該位置指令驅(qū)動(dòng)的各伺服軸12的實(shí)際位置。
[0027]接著，在步驟S2中，速度信息取得部從數(shù)值控制裝置14取得各伺服軸12的速度信息。在該速度信息中，包含從數(shù)值控制裝置14向各伺服軸12發(fā)送的速度指令、依照該速度指令驅(qū)動(dòng)的各伺服軸12的實(shí)際速度、以及根據(jù)各伺服軸12的位置信息計(jì)算出的速度。
[0028]接著，在步驟S3中，刀具坐標(biāo)計(jì)算部22根據(jù)位置信息和機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)的信息來計(jì)算出刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)。例如，在圖2所示的5軸加工機(jī)30的情況下,如果將時(shí)刻t的X、Y、Z、A和B的5軸的坐標(biāo)分別設(shè)為X (t)、y (t)、z (t)、a (t)、b (t)，將成為2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A、B)各自的旋轉(zhuǎn)中心的2個(gè)軸線的交點(diǎn)設(shè)為M,則如果考慮到在被加工物上固定的坐標(biāo)系而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定原點(diǎn)，則點(diǎn)M的坐標(biāo)為(X (t)、y (t)、z (t))。
[0029]在此，如果將從M到刀具前端點(diǎn)的長度設(shè)為L，將刀具朝向正下的位置設(shè)為A、B軸的基準(zhǔn)位置(原點(diǎn))，則根據(jù)以下的公式計(jì)算刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)(p0Sx、p0SY、p0Sz)。
[0030]PosX=X (t)+LXcos (a (t)) X sin (b (t))
[0031]PosY=y (t) +LX sin (a (t))
[0032]PosZ=Z (t)-LXcos (a (t)) Xcos (b (t))
[0033]接著，在步驟S4中，反轉(zhuǎn)位置計(jì)算部24計(jì)算伺服軸12的極性(速度的符號(hào))進(jìn)行反轉(zhuǎn)時(shí)的刀具前端點(diǎn)的位置。在此，極性反轉(zhuǎn)的位置(反轉(zhuǎn)位置)是指如圖4所示例的軌跡36上的位置38那樣，各軸的速度進(jìn)行正(+ ) — O —負(fù)(-)的變化、或負(fù)(_)—O—正(+ )的變化的位置。
[0034]最后,在步驟S5中，顯示部26根據(jù)刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡，并且在該軌跡上顯示伺服軸的反轉(zhuǎn)位置。在圖4的例子中，在刀具前端點(diǎn)的軌跡36上，用大致圓形的標(biāo)記顯示A軸的速度從正反轉(zhuǎn)到負(fù)的反轉(zhuǎn)位置38。
[0035]以下，參照?qǐng)D5?圖8說明顯示部26所顯示的軌跡和反轉(zhuǎn)位置的各種形態(tài)。首先，圖5是表示在刀具前端點(diǎn)的軌跡上同時(shí)顯示多個(gè)伺服軸的反轉(zhuǎn)位置的例子的圖。在圖5的例子中，在刀具前端點(diǎn)的軌跡40上顯示X軸的速度的反轉(zhuǎn)位置42和B軸的反轉(zhuǎn)位置44，為了容易識(shí)別是哪一個(gè)軸的反轉(zhuǎn)位置而對(duì)每個(gè)軸改變并顯示表示反轉(zhuǎn)位置的標(biāo)記的形狀。進(jìn)而，在圖5的例子中，考慮到在通常的加工中刀具由于往返運(yùn)動(dòng)等逐漸切入到被加工物的情況，也表示出刀具前端點(diǎn)的軌跡慢慢地偏移的狀態(tài)。這樣，在被加工物的最終加工形狀產(chǎn)生誤差的情況下，能夠通過視覺容易地確認(rèn)主要在哪一個(gè)伺服軸的反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生該誤差。
[0036]圖6是表示以能夠識(shí)別伺服軸的速度的極性從正向負(fù)反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置、從負(fù)向正反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置的方式使表示兩個(gè)反轉(zhuǎn)位置的標(biāo)記的形狀不同的例子的圖。具體地說，在圖6所示的刀具前端點(diǎn)的軌跡46中，用圓形的標(biāo)記48表示伺服軸的速度的極性從正向負(fù)反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置，用矩形的標(biāo)記50表示從負(fù)向正反轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)位置。這樣，例如在重力軸的情況下，能夠容易地確認(rèn)是從上升轉(zhuǎn)到下降還是相反，因此能夠評(píng)價(jià)對(duì)被加工物的形狀誤差造成的重力的影響。
[0037]圖7表示根據(jù)伺服軸的速度的極性(即在反轉(zhuǎn)位置的前后)變更了刀具前端點(diǎn)的軌跡的顯示屬性的例子，圖7 (a)表示變更了線種類的例子，圖7 (b)表示變更了線的粗細(xì)的例子。具體地說，在圖7 (a)中，用實(shí)線52表示某伺服軸的速度為負(fù)，用虛線54表示速度為正，在圖7 (b)中，用粗線56表示某伺服軸的速度為負(fù)，用細(xì)線58表示速度為正。這樣，能夠容易地識(shí)別軸速度的反轉(zhuǎn)位置。
[0038]此外，雖然沒有圖示，但作為變更顯示屬性的其他例子，也能夠根據(jù)伺服軸的速度的正負(fù)來變更軌跡的顯示顏色。例如，當(dāng)軸速度為負(fù)時(shí)用紅色顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡，當(dāng)軸速度為正時(shí)用藍(lán)色顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡，從而能夠容易地識(shí)別軸速度的反轉(zhuǎn)位置。
[0039]圖8表示強(qiáng)調(diào)地顯示伺服軸的速度的反轉(zhuǎn)位置的例子。具體地說，圖8 Ca)表示用圓形和矩形的標(biāo)記62顯示軌跡60上的反轉(zhuǎn)位置的例子，圖8 (b)表示用箭頭64指示反轉(zhuǎn)位置的例子，圖8 (c)表示代替箭頭、或與箭頭一起用記號(hào)和文字66顯示反轉(zhuǎn)位置的例子。任何一種形式都能夠容易地識(shí)別軸速度的反轉(zhuǎn)位置。
[0040]此外，也可以對(duì)圖5?圖8所示的實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)組合。例如，也可以邊用標(biāo)記和箭頭表示反轉(zhuǎn)位置，邊根據(jù)速度的極性來變更軌跡的顯示屬性(顯示顏色、線種類等)。[0041 ] 根據(jù)本發(fā)明的刀具軌跡顯示裝置，例如在被加工物中當(dāng)加工后的形狀誤差大的部位和某軸的反轉(zhuǎn)位置之間有相關(guān)性的情況下，通過對(duì)該軸的齒隙(機(jī)械的松動(dòng))和反轉(zhuǎn)延遲進(jìn)行修正的調(diào)整等，能夠改善加工精度。在只由直線軸構(gòu)成的加工機(jī)的情況下，各伺服軸的反轉(zhuǎn)位置和加工形狀的對(duì)應(yīng)比較容易，但在如本實(shí)施方式的5軸加工機(jī)那樣的包含旋轉(zhuǎn)軸并且軸數(shù)多的加工機(jī)中，難以進(jìn)行各伺服軸的反轉(zhuǎn)位置和加工形狀的關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明，在這樣的情況下，也能夠容易地確定需要調(diào)整的伺服軸。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)各伺服軸的速度信息，在刀具軌跡上顯示各伺服軸的速度波形的極性進(jìn)行變化的反轉(zhuǎn)位置，由此刀具軌跡上的位置和各伺服軸的反轉(zhuǎn)位置的關(guān)聯(lián)變得容易，能夠有效地進(jìn)行伺服調(diào)整。
[0043]通過在上述刀具前端點(diǎn)的軌跡上同時(shí)顯示多個(gè)伺服軸的反轉(zhuǎn)位置，能夠通過視覺容易地把握刀具軌跡的誤差的主要原因是由于哪一個(gè)伺服軸。
[0044]通過用形狀相互不同的標(biāo)記顯示伺服軸的速度的極性從正向負(fù)變化的反轉(zhuǎn)位置、從負(fù)向正變化的反轉(zhuǎn)位置，能夠更正確地把握伺服軸的動(dòng)作。
[0045]通過適當(dāng)?shù)刈兏毒哕壽E的顯示屬性，或用箭頭和文字指示反轉(zhuǎn)位置，能夠更容易地視覺確認(rèn)反轉(zhuǎn)位置。
【權(quán)利要求】
1.一種刀具軌跡顯示裝置(16)，其將機(jī)床(10)的刀具前端點(diǎn)的軌跡進(jìn)行顯示，該機(jī)床具備包含由數(shù)值控制裝置(14)控制的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的多個(gè)伺服軸(12)，其特征在于，具備: 位置信息取得部(18)，其取得至少一個(gè)上述伺服軸的位置信息； 速度信息取得部(20 )，其取得上述伺服軸的速度信息； 刀具坐標(biāo)計(jì)算部(22)，其根據(jù)上述伺服軸的上述位置信息和上述機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)的信息來計(jì)算刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值； 反轉(zhuǎn)位置計(jì)算部(24)，其根據(jù)上述伺服軸的上述速度信息和上述刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值來計(jì)算至少一個(gè)伺服軸的速度的極性進(jìn)行變化的反轉(zhuǎn)位置；以及 顯示部(26),其根據(jù)上述刀具前端點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示刀具前端點(diǎn)的軌跡,并且在上述刀具前端點(diǎn)的軌跡上顯示上述伺服軸的上述反轉(zhuǎn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于， 上述顯示部(26)在上述刀具前端點(diǎn)的軌跡上同時(shí)顯示多個(gè)伺服軸(12)的反轉(zhuǎn)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于， 上述顯示部(26)用形狀相互不同的標(biāo)記顯示伺服軸(12)的速度的極性從正向負(fù)變化的反轉(zhuǎn)位置、以及從負(fù)向正變化的反轉(zhuǎn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3的任意一項(xiàng)所述的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于， 上述顯示部(26)根據(jù)伺服軸(12)的速度的極性來變更上述刀具前端點(diǎn)的軌跡的顯示屬性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4的任意一項(xiàng)所述的刀具軌跡顯示裝置，其特征在于， 上述顯示部(26)顯示指示上述反轉(zhuǎn)位置的箭頭、記號(hào)或文字。
【文檔編號(hào)】G05B19/19GK103728916SQ201310467333
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10日
【發(fā)明者】手塚淳一, 小川肇 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社