能够输入相对于工件的相对工具方向的数值控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种对至少具有3个直线轴和2个旋转轴的5轴加工机进行控制的数 值控制装置。特别涉及可以对旋转轴位置相加基于手动（如手动手柄进给，点动进给）指 令的直线轴移动量或旋转轴移动量的数值控制装置。
【背景技术】
[0002] 日本特开昭57-75309号公报中公开了以下技术：相对于基于手动指令的2个旋转 轴的动作，使X、Y、Z轴3个直线轴动作，以便维持工具前端点和工件（被加工物）的相对位 置关系。该技术一般被称为5轴加工机中的三维手动进给。这样的三维手动进给中，手动 输入实际的旋转轴位置，工作台方向以及工具轴方向由旋转轴的终点位置表示。
[0003] 为了实现操作者所期待的相对于工件的工具方向，需要根据旋转轴的结构计算旋 转轴终点。例如，图1所示的工作台旋转型5轴加工机（主轴为A轴，从轴为C轴）的情况 下，将相对于工件的工具方向定义为从与工件一起移动的坐标系上看到的工具方向。旋转 轴都为〇度角度时，相对于工件的工具方向为由矢量表不的（〇,〇，1)方向。
[0004] 但是，如图2所示，在想要将相对于工件的工具方向设为X轴方向，即（1，0,0)时， 必须根据旋转轴的结构计算A轴=90度，C轴=90度。另外，如图3、图4、图5A、图5B所 示，在旋转轴倾斜的机械中计算工作台姿势时，需要考虑旋转轴的倾斜。此外，由于图3、图 4中被记载为平衡装置的部件与本发明没有直接关系，所以图5A以及图5B和后面的图6A 以及图6B中未表不。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种数值控制装置，其在手动进给中，能够将相对于工件 的工具方向作为不依存于旋转轴结构的矢量、或者滚转、俯仰、偏航角或者欧拉角进行指 示，能够输入相对于工件的相对工具方向。
[0006] 本发明的数值控制装置是控制5轴加工机的数值控制装置，所述5轴加工机通过 3个直线轴以及2个旋转轴对安装在工作台上的工件进行加工，该数值控制装置，具有：相 对工具方向输入部，其将相对工具方向作为矢量、滚转、俯仰、偏航角或者欧拉角进行输入， 所述相对工具方向表示通过手动操作移动旋转轴后的工具方向相对于工件的相对位置；以 及旋转轴位置变换部，其将所述相对工具方向变换为所述2个旋转轴的旋转轴位置，所述 数值控制装置基于所述旋转轴位置，驱动所述2个旋转轴。
[0007] 所述2个旋转轴可以是工作台旋转用的2个旋转轴，所述5轴加工机可以是工作 台旋转型5轴加工机。
[0008] 所述2个旋转轴可以是工具头旋转用的2个旋转轴，所述5轴加工机可以是工具 头旋转型5轴加工机。
[0009] 在所述2个旋转轴中，1个旋转轴是工作台旋转用的旋转轴，另1个旋转轴是工具 头旋转用的旋转轴，所述5轴加工机可以是具有1个工作台旋转用的旋转轴和1个工具头 旋转用的旋转轴的混合型5轴加工机。
[0010] 所述2个旋转轴中的1个旋转轴可以是与所述3个直线轴不平行的倾斜旋转轴。
[0011] 根据本发明，可以提供一种数值控制装置，其在手动进给中，能够将相对于工件的 工具方向作为不依存于旋转轴结构的矢量、或者滚转、俯仰、偏航角或者欧拉角进行指示， 能够输入相对于工件的相对工具方向。
【附图说明】
[0012] 通过参照附图的下面的实施例的说明，可以明确本发明所述以及其他目的和特 征。
[0013] 图1是说明工作台旋转型5轴加工机（主轴：A轴、从轴：C轴）的图。
[0014] 图2是说明在要将相对于工件的工具方向设为X轴方向时，必须根据旋转轴的结 构计算A轴=90度、C轴=90度的情况的图。
[0015] 图3是对旋转轴倾斜的机械的旋转轴进行说明的图。
[0016] 图4是对与工作台一同移动的工作台上的坐标系进行说明的图。
[0017] 图5A是说明在旋转轴倾斜的机械中，B轴为0度设为状态的图。
[0018] 图5B是说明在旋转轴倾斜的机械中，B轴为180度的状态的图。
[0019] 图6A以及图6B是表示从与工作台一同移动的工作台上的坐标系上看到的相对工 具方向矢量Tv(〇(t，Yt，Zt)T)的图。
[0020] 图7是表示在工具头旋转型5轴加工机中，将从与工作台一同移动的工作台上的 坐标系上看到的相对工具方向矢量表示为Tv((Xt, Yt, Zt)τ)的图。
[0021] 图8是表示在混合型5轴加工机中，将从与工作台一同移动的工作台上的坐标系 上看到的相对工具方向矢量表示为Tv((Xt，Yt，Zt) τ)的图。
[0022] 图9是对能够输入相对于工件的相对工具方向的、本发明的数值控制装置进行说 明的框图。
[0023] 图10是说明本发明的数值控制装置的第一实施方式中的相对工具方向输入部和 旋转轴位置变换部中的处理流程的流程图。
[0024] 图11是说明本发明的数值控制装置的第二实施方式中的相对工具方向输入部和 旋转轴位置变换部中的处理流程的流程图。
[0025] 图12是说明本发明的数值控制装置的第三实施方式中的相对工具方向输入部和 旋转轴位置变换部中的处理流程的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明的目的是，在手动进给中，能够将相对于工件的工具方向作为不依存于旋 转轴结构的矢量或者滚转、俯仰、偏航角或者欧拉角来进行指示。以下，结合附图来说明本 发明的实施方式。
[0027] Α(第一实施方式）：在具有倾斜旋转轴的情况下的工作台旋转型5轴加工机中的、 手动运转中的矢量指令、滚转、俯仰、偏航角指令、欧拉角指令。
[0028] 针对如图3、图4、图5Α、图5Β所示那样旋转轴倾斜的工作台旋转型5轴加工机的 情况进行计算。具体来说，将第1旋转轴即B轴作为绕使Y轴绕X轴旋转-45度后的轴旋 转的旋转轴，此外，将第2旋转轴即C轴作为B轴为O度时绕Z轴旋转的旋转轴。
[0029] 将从与工作台一同移动的工作台上的坐标系上看到的工具方向定义为工具方向 的相对位置，将其表示为相对工具方向矢量Tv((Xt，Yt，Zt) T)(参照图6A以及图6B)。作 为工具方向的指定方法，选择矢量、滚转、俯仰、偏航角、欧拉角中的任意一个，分别进行下 述Al、A2、A3的处理。
[0030] Al :用矢量指定工具方向时的旋转轴终点的运算方法
[0031] 取得指定相对于工作台的工具方向的矢量。这些的输入通过相对工具方向输入部 16进行（参照图9)。此外，在该机械结构中，当旋转轴B轴在B位置，旋转轴C轴在C位置 时，相对工具方向矢量Tv(〇(t，Yt，Zt) T)为下式（1)。
【主权项】
1. 一种控制5轴加工机的数值控制装置，所述5轴加工机通过3个直线轴以及2个旋 转轴对安装在工作台上的工件进行加工，所述数值控制装置的特征在于，具有： 相对工具方向输入部，其将相对工具方向作为矢量、滚转、俯仰、偏航角或者欧拉角进 行输入，所述相对工具方向表示通过手动操作移动旋转轴后的工具方向相对于工件的相对 位置；以及 旋转轴位置变换部，其将所述相对工具方向变换为所述2个旋转轴的旋转轴位置， 所述数值控制装置基于所述旋转轴位置，驱动所述2个旋转轴。
2. 根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 所述2个旋转轴是工作台旋转用的2个旋转轴，所述5轴加工机是工作台旋转型5轴 加工机。
3. 根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 所述2个旋转轴是工具头旋转用的2个旋转轴，所述5轴加工机是工具头旋转型5轴 加工机。
4. 根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 在所述2个旋转轴中，1个旋转轴是工作台旋转用的旋转轴，另1个旋转轴是工具头旋 转用的旋转轴，所述5轴加工机是具有1个工作台旋转用的旋转轴和1个工具头旋转用的 旋转轴的混合型5轴加工机。
5. 根据权利要求1~4的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于， 所述2个旋转轴中的1个旋转轴是与所述3个直线轴不平行的倾斜旋转轴。
【专利摘要】本发明提供一种控制5轴加工机的数值控制装置，是能够输入相对于工件的相对工具方向的数值控制装置，所述5轴加工机通过3个直线轴以及2个旋转轴对安装在工作台上的工件进行加工。所述数值控制装置，将相对工具方向作为矢量、滚转、俯仰、偏航角或者欧拉角进行输入，所述相对工具方向表示通过手动操作移动旋转轴后的工具方向相对于工件的相对位置，并且，将该输入的相对工具方向变换为2个旋转轴的旋转轴位置，基于该变换后的旋转轴位置，驱动这2个旋转轴。
【IPC分类】G05B19-18
【公开号】CN104731011
【申请号】CN201410799786
【发明人】阿部喜三男
【申请人】发那科株式会社
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月19日
【公告号】DE102014018522A1, US20150177726
文档序号 :
【 8411764 】
技术研发人员：阿部喜三男
技术所有人：发那科株式会社
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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