控制進給速度的數(shù)值控制裝置制造方法
【專利摘要】控制進給速度的數(shù)值控制裝置根據(jù)每個塊的移動距離、所輸入的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例，求出需要在一個插補周期完成移動的移動距離。在該求出的移動距離比依照初始設(shè)定的進給速度在一個插補周期移動的距離短的情況下，將進給速度變更為用于在一個插補周期移動該移動距離的速度。
【專利說明】控制進給速度的數(shù)值控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制機床的數(shù)值控制裝置，特別涉及一種控制直線插補、圓弧插補時的進給速度的數(shù)值控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在控制機床的數(shù)值控制裝置中，進行任意指令的進給速度的速度控制。在此，在指令高速的進給速度時，在多塊重疊有效的狀態(tài)下，如果指令在插補周期以內(nèi)移動完成那樣的塊長的直線插補或圓弧插補，則成為以插補周期為單位，用直線將每個插補周期的控制點連接起來的形狀的加工，因此有時沒有反映在其之間插入的塊的程序形狀。
[0003]因此，在加工時需要保持程序形狀的情況下，一般使用以下的減速功能控制速度來保持形狀，即通過精確停止(exact stop)在塊之間使進給速度減速到O,或者抑制由于移動方向變化而產(chǎn)生的速度變化、加速度變化。
[0004]存在以下情況，即在基于速度變化、加速度變化的減速功能中使用的允許值被設(shè)定得大，即使是通過這些減速功能減速后的速度，在插補周期內(nèi)移動也完成不了等，無法減速到適當?shù)乃俣榷鵁o法保持編程出的形狀。為了防止該情況，需要進一步減速，但為了進行高速加工，還希望避免在不必要的地方進行減速，相反有時還希望保持編程出的形狀。在希望保持編程出的形狀的情況下，在制作程序的階段考慮進給速度和塊長度來制作程序時，需要變更精確停止指令、進給速度。但是，在加工中將進給速度設(shè)為恒定速度的情況多，因此難以考慮進給速度和塊長度來變更程序。
[0005]在日本特開平6-95727號公報中公開了以下的技術(shù)，即在數(shù)值控制裝置的進給速度鉗位方式中，將根據(jù)預處理單元讀出并分析加工程序的一個塊所需要的時間求出的限界速度、進給速度進行比較，鉗位為其中小的一方的速度來作為指令速度輸出。
[0006]但是，上述技術(shù)根據(jù)預處理單元讀出并分析加工程序的一個塊所需要的時間來計算限界速度，因此在各塊的形狀不同等情況下，有時無法決定恰當?shù)乃俣取?br> [0007]另一方面，在日本特開平5-143145號公報中，公開以下的技術(shù)，即預先設(shè)定加工塊的處理時間的初始值，與讀入的NC程序的各塊的功能模式對應(yīng)地控制進給速度。
[0008]但是，上述技術(shù)分析加工塊的功能模式來計算允許速度，因此由于分析所花費的時間的不同，計算出的速度可能產(chǎn)生離散。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種數(shù)值控制裝置，其能夠簡單地計算出能夠保持每個塊的形狀那樣的塊的進給速度。
[0010]本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第一方式依照指令了第一進給速度和每個塊的移動距離的加工程序，控制工具的路徑和進給速度，該數(shù)值控制裝置具備:輸入單元，其輸入在一個插補周期完成移動的距離相對于上述每個塊的移動距離的比例；移動距離計算部，其根據(jù)在上述輸入單元輸入的比例和上述每個塊的移動距離，求出需要在一個插補周期完成移動的距離；移動距離判斷部，其判定通過上述移動距離計算部計算出的距離是否比按照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短；移動速度計算部，其在上述移動距離判斷部中判定為通過上述移動距離計算部計算出的距離比依照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短的情況下，計算出用于在一個插補周期移動通過上述移動距離計算部求出的距離的速度來作為第二進給速度；以及指令速度變更部，其將進給速度變更為通過上述移動速度計算部求出的第二進給速度。
[0011]根據(jù)該方式的數(shù)值控制裝置，判定根據(jù)直線插補或圓弧插補的每個塊的移動距離求出的在一個插補周期完成移動需要的移動量是否比按照初始的進給速度在每個插補周期移動的移動量短，當判斷出在一個插補周期完成移動需要的移動量短而無法保持塊的程序形狀的程度的情況下，能夠減速到能夠保持程序形狀的速度。由此，能夠確實地反映塊內(nèi)的程序形狀。
[0012]在上述數(shù)值控制裝置中，與塊的形狀對應(yīng)地預先確定在一個插補周期完成移動的距離相對于上述每個塊的移動距離的比例，上述數(shù)值控制裝置還具有報告單元，其在通過上述輸入單元輸入的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例比上述預先確定的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例大的情況下進行報告。
[0013]并且，本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第二方式依照指令了第一進給速度和每個塊的移動距離的加工程序，控制工具的路徑和進給速度，該數(shù)值控制裝置具備:移動距離判斷部，其判定上述每個塊的移動距離是否比按照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短；移動速度計算部，其在上述移動距離判斷部中判定為上述每個塊的移動距離比依照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短的情況下，求出該塊的進給速度來作為比上述第一進給速度低的第二進給速度；指令速度變更部，其將進給速度變更為通過上述移動速度計算部求出的第二進給速度。
[0014]根據(jù)該方式的數(shù)值控制裝置，判定直線插補、圓弧插補的每個塊的移動距離是否比按照初始的進給速度在每個插補周期移動的移動量短，在判定為每個塊的移動距離短而無法保持塊的程序形狀的程度的情況下，能夠減速到能夠保持形狀的速度。由此，能夠切實地反映塊內(nèi)的程序形狀。
[0015]上述移動速度計算部也可以求出在一個插補周期移動上述每個塊的移動距離的速度作為第二進給速度，或者根據(jù)上述第一進給速度、預先確定的比例計算第二進給速度，還可以將預先確定的速度作為第二進給速度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種能夠簡單地計算出能夠保持每個塊的形狀那樣的塊的進給速度的數(shù)值控制裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]通過參照附圖對以下的實施例進行說明，本發(fā)明的上述以及其他目的和特征會變得明確。在這些附圖中，
[0018]圖1是本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個實施方式的框圖。
[0019]圖2A和圖2B是說明本發(fā)明的數(shù)值控制的直線插補的進給速度控制的概要的圖。
[0020]圖3A和圖3B是說明本發(fā)明的數(shù)值控制的圓弧插補的進給速度控制的概要的圖。
[0021]圖4是表示通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第一實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程的流程圖。
[0022]圖5是表示通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第二實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程的流程圖。
[0023]圖6是表示通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第三實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程的流程圖。
[0024]圖7是表示通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第四實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程的流程圖。
[0025]圖8是表示通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第五實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程的流程圖。

【具體實施方式】
[0026]首先，使用圖1的框圖說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個實施方式。
[0027]CPU21是整體地對4軸加工機用數(shù)值控制裝置(以下簡稱為數(shù)值控制裝置)100進行控制的處理器，經(jīng)由總線38讀出存儲在存儲器22的ROM區(qū)域中的系統(tǒng)程序，依照該讀出的系統(tǒng)程序控制整個數(shù)值控制裝置。在存儲器22的RAM區(qū)域中，存儲臨時的計算數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)以及操作者經(jīng)由顯示器/MDI單元(人工數(shù)據(jù)輸入單元)50輸入的各種數(shù)據(jù)。另外，在由存儲器22的SRAM等構(gòu)成的非易失性存儲器區(qū)域中，存儲經(jīng)由接口 23讀入的加工程序、經(jīng)由顯示器/MDI單元50輸入的加工程序等。
[0028]接口 23能夠與數(shù)值控制裝置100和適配器等外部設(shè)備(未圖示)連接，從該外部設(shè)備讀入加工程序、各種參數(shù)等。另外，在數(shù)值控制裝置100內(nèi)編輯的加工程序能夠經(jīng)由外部設(shè)備存儲到外部存儲單元(未圖示)中。
[0029]PMC (可編程序機床控制器)24通過內(nèi)置在數(shù)值控制裝置100中的時序程序，經(jīng)由I/O單元25向機床的輔助裝置輸出信號來進行控制。另外，接受機床主體所配備的操作盤的各種開關(guān)等的信號，在進行了必要的信號處理后，傳送給CPU21。
[0030]顯示器/MDI單元50是具備顯示器、鍵盤等的手動數(shù)據(jù)輸入裝置，接口 26接受來自顯示器/MDI單元50的鍵盤的指令、數(shù)據(jù)，將其傳送給CPU21。接口 27與具備手動脈沖發(fā)生器等的操作器51連接。
[0031]各軸(X、Y、Z、C軸)的軸控制電路28、30、32、34接受來自CPU21的各軸的移動指令量，向伺服放大器29、31、33、35輸出各軸的指令。伺服放大器29、31、33、35接受該指令，驅(qū)動各軸的伺服電動機39?42。各軸進行位置/速度的反饋控制(省略與反饋控制有關(guān)的控制)。
[0032]伺服電動機39?42對機床的X、Y、Z、C軸進行驅(qū)動，主軸控制電路36接受主軸旋轉(zhuǎn)指令，向主軸放大器37輸出主軸速度信號。主軸放大器37接受主軸速度信號，按照指令的轉(zhuǎn)速使主軸電動機43旋轉(zhuǎn)。
[0033]接著，根據(jù)圖2A和圖3B說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的進給速度控制的概要。
[0034]圖2A和圖2B是表示直線插補的例子的圖。在圖2A和圖2B中，用實線表示程序路徑，編號101、102、103分別表示塊1、塊2、塊3。在程序路徑中，塊I (101)由直線的路徑構(gòu)成，向行進方向的左方向轉(zhuǎn)變90度方向，塊2 (102)也由直線的路徑構(gòu)成，進而向行進方向的右方向轉(zhuǎn)變90度方向，塊3(103)也由直線的路徑構(gòu)成。
[0035]編號111?115表示每個插補周期的控制點，實際的移動路徑按照直線在這些控制點之間移動。在此，在圖2A中，從控制點111到控制點113，塊I的程序路徑和移動路徑重疊，另外，從控制點114到控制點115，塊3的程序路徑和移動路徑也重疊。但是，在控制點113和控制點114之間按照直線移動，由此產(chǎn)生無法保持塊2 (102)的程序路徑的問題。
[0036]與此相對，作為一個例子，在將在一個插補周期完成移動的距離相對于輸入的每個塊的移動距離的比例設(shè)定為50%的情況下，對塊2的移動距離的50%的長度的移動距離進行速度控制從而成為在一個插補周期完成移動的進給速度，程序路徑和控制點之間的關(guān)系成為圖2B那樣的關(guān)系。圖2B中的控制點124和控制點125之間的距離、以及控制點125和控制點126之間的距離被設(shè)定為塊2 (102)的移動距離的50%的長度的移動距離，實際的移動路徑與塊2的程序路徑一致。在圖2B中，在控制點的位置與塊2的起點和終點不一致的情況下，塊2上的移動路徑與實際的程序路徑有若干偏差，但當與圖2A所示的例子相比，可以說大體一致。
[0037]圖3A和圖3B是表示圓弧插補的例子的圖。在圖3A和圖3B中，用實線表示程序路徑，編號131、132、133分別表示塊1、塊2、塊3。在程序路徑中，用直線的路徑表示塊1(131)，在塊2(132)的途中，構(gòu)成圓弧的路徑，塊3(133)也由直線的路徑構(gòu)成。
[0038]編號141?146表示每個插補周期的控制點，實際的移動路徑為按照直線在這些控制點之間移動。在此，在圖3A中，從控制點141到控制點143，塊I (131)的程序路徑和移動路徑重疊，另外，從控制點144到控制點146，塊3(133)的程序路徑和移動路徑也重疊。但是，在控制點143和控制點144之間按照直線移動，由此產(chǎn)生無法保持塊2(132)的圓周狀的程序路徑的問題。
[0039]與此相對，作為一個例子，在將在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例設(shè)定為20%的情況下，對塊2的移動距離的20%的長度的移動距離進行速度控制而成為在一個插補周期完成移動的進給速度，程序路徑和控制點之間的關(guān)系成為圖3B那樣的關(guān)系。將圖3B的控制點154和控制點155之間的距離等設(shè)定為塊2的移動距離的20%的長度的移動距離，因此實際的移動路徑疑似與塊2的程序路徑一致。
[0040]如圖2A和圖3A的例子所示那樣，在一個插補周期移動的距離大的情況下，產(chǎn)生無法保持途中的塊的路徑的情況，但如圖2B和圖3B的例子所示那樣，如果將在一個插補周期移動的距離設(shè)定為適當?shù)木嚯x，則能夠保持塊的路徑。
[0041]以上，依照使用圖2A?圖3B進行概述的情況，首先使用圖4的流程圖說明通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第一實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程。以下，在每個步驟說明圖4的流程圖。
[0042](步驟SAl)取得在加工程序中指令的每個塊的移動距離、初始設(shè)定的第一進給速度。
[0043](步驟SA2)取得作為保持工具的路徑所需要的比例而從輸入裝置輸入的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例。作為該比例，例如在圖2B所示的直線插補中輸入50%,在圖3B所不的圓弧插補中輸入20%。
[0044](步驟SA3)根據(jù)在步驟SAl中取得的每個塊的移動距離、在步驟SA2中取得的比例，計算需要在一個插補周期完成移動的距離。具體地說，通過將每個塊的移動距離乘以上述比例來計算需要在一個插補周期完成移動的距離。
[0045](步驟SA4)判定在步驟SAl中取得的每個塊的移動距離乘以在步驟SA2中取得的比例所得的值(距離)是否不滿按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離，在不滿在一個插補周期移動的距離的情況下(是)，前進到步驟SA5，在比在一個插補周期移動的距離大的情況下(否)，結(jié)束該處理。
[0046](步驟SA5)求出在一個插補周期移動在步驟SAl中取得的每個塊的移動距離乘以在步驟SA2中取得的比例所得到的值(距離)的速度，來作為第二進給速度。
[0047](步驟SA6)將實際的進給速度變更為在步驟SA5中求出的第二進給速度。
[0048]接著，使用圖5的流程圖說明通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第二實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程。
[0049]在上述第一實施方式(圖4)中，從輸入裝置輸入保持工具的路徑所需要的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例，但根據(jù)輸入的該比例的值，也有時無法正確地保持工具的距離。因此，為了防止該情況，在本第二實施方式中，預先確定與塊的形狀對應(yīng)的最低限需要的比例的值，在輸入的比例的值比確定的比例大的情況下，進行該情況的報告，或催促再次輸入，變更為預先確定的比例的值。以下，在每個步驟中說明圖5的流程圖。
[0050](步驟SBl)取得在加工程序中指令的每個塊的移動距離、初始設(shè)定的第一進給速度、以及與塊的形狀對應(yīng)的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的最低比例。
[0051](步驟SB2)取得作為保持工具的路徑所需要的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例而從輸入裝置輸入的比例。作為該比例，例如輸入圖2B所示的直線插補中的50%、圖3B所示的圓弧插補中的20%。
[0052](步驟SB3)判定在步驟SB2中取得的比例是否在步驟SBl中取得的最低比例以下。在取得的比例在最低比例以下時(是)，前進到步驟SB4，在比最低比例大時(否)，前進到步驟SB8。
[0053](步驟SB4)根據(jù)在步驟SBl中取得的每個塊的移動距離、在步驟SB2中取得的比例，計算需要在一個插補周期完成移動的距離。具體地說，通過將每個塊的移動距離乘以比例來計算需要在一個插補周期完成移動的距離。
[0054](步驟SB5)判定在步驟SBl中取得的每個塊的移動距離乘以在步驟SB2中取得的比例所得的值是否為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下。在為按照第一進給速度移動的距離以下時(是)，前進到步驟SA5。在比按照第一進給速度移動的距離大時(否)，結(jié)束該處理。
[0055](步驟SB6)求出在一個插補周期移動在步驟SBl中取得的每個塊的移動距離乘以在步驟SB2中取得的比例所得的值(距離)的速度，來作為第二進給速度。
[0056](步驟SB7)將實際的進給速度變更為在步驟SB6中求出的第二進給速度。
[0057](步驟SB8)報告輸入的比例過大而再次輸入，返回到步驟SB2。
[0058]接著，使用圖6的流程圖說明通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第三實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程。
[0059]在上述第一實施方式中，將每個塊的移動距離乘以從輸入裝置輸入的比例所得的值和按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離進行比較(圖4的流程圖的步驟A4)，但代替它，在本第三實施方式中，根據(jù)按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離是否超過每個塊的移動距離來變更進給速度。以下，在每個步驟中說明圖6的流程圖。
[0060](步驟SCl)取得在加工程序中指令的每個塊的移動距離、初始設(shè)定的第一進給速度。
[0061](步驟SC2)判定在步驟SCl中取得的每個塊的移動距離是否為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下。在為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下的情況下(是)，前進到步驟SC3，在比按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離大的情況下(否)，結(jié)束該處理。
[0062](步驟SC3)求出在一個插補周期移動在步驟SCl中取得的每個塊的移動距離的速度來作為第二進給速度。
[0063](步驟SC4)將實際的進給速度變更為在步驟SC3中求出的第二進給速度。
[0064]接著，使用圖7的流程圖說明通過作為本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第三實施方式的一個變形例子的第四實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程。
[0065]在本第四實施方式中，通過將初始設(shè)定的進給速度乘以預先設(shè)定的比例來決定變更后的進給速度。以下，在每個步驟中說明圖7的流程圖。
[0066](步驟SDl)取得在加工程序中指令的每個塊的移動距離、初始設(shè)定的第一進給速度、以及用于計算變更后的進給速度的速度比例。
[0067](步驟SD2)判定在步驟SDl中取得的每個塊的移動距離是否為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下。在為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下的情況下(是)，前進到步驟SD3，在比按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離大的情況下(否)，結(jié)束該處理。
[0068](步驟SD3)求出將第一進給速度乘以在步驟SDl中取得的速度比例所得的值(速度)作為第二進給速度。
[0069](步驟SD4)將實際的進給速度變更為在步驟SD3中求出的第二進給速度。
[0070]接著，使用圖8的流程圖說明通過作為本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第三實施方式的另一個變形例子的第五實施方式執(zhí)行的進給速度的控制的流程。
[0071]在本第五實施方式中，將變更后的進給速度設(shè)定為預先確定的速度。以下，在每個步驟中說明圖8的流程圖。
[0072](步驟SEl)取得在加工程序中指令的每個塊的移動距離、初始設(shè)定的第一進給速度、以及變更后的進給速度。
[0073](步驟SE2)判定在步驟SEl中取得的每個塊的移動距離是否為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下。在為按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離以下的情況下(是)，前進到步驟SE3，在比按照第一進給速度在一個插補周期移動的距離大的情況下(否)，結(jié)束該處理。
[0074](步驟SE3)將在步驟SEl中取得的變更后的進給速度設(shè)定為第二進給速度。
[0075](步驟SE4)將實際的進給速度變更為第二進給速度。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)值控制裝置，其依照指令了第一進給速度和每個塊的移動距離的加工程序，控制工具的路徑和進給速度，該數(shù)值控制裝置的特征在于，具備: 輸入單元，其輸入在一個插補周期完成移動的距離相對于上述每個塊的移動距離的比例； 移動距離計算部，其根據(jù)在上述輸入單元輸入的比例和上述每個塊的移動距離，求出需要在一個插補周期完成移動的距離； 移動距離判斷部，其判定通過上述移動距離計算部計算出的距離是否比按照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短； 移動速度計算部，其在上述移動距離判斷部中判定為通過上述移動距離計算部計算出的距離比依照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短的情況下，計算出用于在一個插補周期移動通過上述移動距離計算部求出的距離的速度來作為第二進給速度；以及指令速度變更部，其將進給速度變更為通過上述移動速度計算部求出的第二進給速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 與塊的形狀對應(yīng)地預先決定在一個插補周期完成移動的距離相對于上述每個塊的移動距離的比例， 所述數(shù)值控制裝置還具有報告單元，其在通過上述輸入單元輸入的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例大于上述預先決定的在一個插補周期完成移動的距離相對于每個塊的移動距離的比例的情況下，進行報告。
3.一種數(shù)值控制裝置，其依照指令了第一進給速度和每個塊的移動距離的加工程序，控制工具的路徑和進給速度，該數(shù)值控制裝置的特征在于，具備: 移動距離判斷部，其判定上述每個塊的移動距離是否比按照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短； 移動速度計算部，其在上述移動距離判斷部中判定為上述每個塊的移動距離比依照上述第一進給速度在一個插補周期移動的距離短的情況下，求出該塊的進給速度來作為比上述第一進給速度低的第二進給速度； 指令速度變更部，其將進給速度變更為通過上述移動速度計算部求出的第二進給速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述移動速度計算部求出在一個插補周期移動上述每個塊的移動距離的速度來作為第二進給速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述移動速度計算部根據(jù)上述第一進給速度和預先決定的比例，計算第二進給速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述移動速度計算部將預先決定的速度設(shè)為第二進給速度。
【文檔編號】B23Q15/013GK104175175SQ201410222140
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】持田武志 申請人:發(fā)那科株式會社