專利名稱：大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置及其補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型數(shù)控立式車床數(shù)控系統(tǒng)，尤其涉及一種大型立車 數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置及其補償方法。
背景技術(shù)：
大型數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控立式車床，由于其結(jié)構(gòu)本身需要橫梁跨度
較大，刀架(單刀架或雙刀架)安裝在橫梁上。請參閱圖i，假設(shè)橫梁r
水平方向為數(shù)控x軸，刀架2'垂直方向為數(shù)控Z軸。由于刀架2，與橫梁1，的
自重，導(dǎo)致刀架2'沿x反方向移動時，橫梁r下垂，從而使得z位置坐標(biāo)發(fā) 生了偏差。
為了補償因橫梁rx軸(稱之為基準(zhǔn)軸)的下垂而引起的誤差，另外 一根軸z軸(稱之為補償軸)的絕對位置必須受到影響，這樣的補償就是 數(shù)控系統(tǒng)中的交叉補償。
針對大型立式數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點，在配套的開放式架構(gòu)的數(shù)控系 統(tǒng)(SE300)基礎(chǔ)上開發(fā)基于多通道和多刀架的數(shù)控交叉補償功能，是本 申請人:一直致力研究的內(nèi)容之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種大型立車數(shù)控系 統(tǒng)的交叉補償裝置及方法，它能夠補償因橫梁x軸(稱之為基準(zhǔn)軸) 的下垂而引起的誤差，并達(dá)到預(yù)定的控制精度。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是
本發(fā)明之一，大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置，用于大型立車數(shù) 控系統(tǒng)中以補償誤差，該大型立車數(shù)控系統(tǒng)用于控制大型數(shù)控機(jī)床，該大型數(shù)控機(jī)床包括橫梁、安裝在橫梁上的刀架、操作臺、工作臺和立柱， 其中，所述的大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置包括依次相連的減法
器、除法器、乘法器和加法器，所述的橫梁水平方向為數(shù)控X軸，刀 架垂直方向為數(shù)控Z軸，位置S為橫梁上的任意位置，其中
減法器，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相減，該兩個數(shù)值為水平軸X位置 i和i+l之間的位置^、水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值^，然后將 結(jié)果輸出給除法器，其中水平軸X位置i和i+l之間的位置工即為位 置S的橫坐標(biāo)值x"， i為自然數(shù)；
除法器，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相除，它接收來自減法器的輸出結(jié) 果，然后將該值和水平軸X任意位置i+l的橫坐標(biāo)值x^與水平軸X 任意位置i的橫坐標(biāo)值jC,.的差相除，將結(jié)果輸出給乘法器，其中i為自 然數(shù)；
乘法器，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相乘，它接收來自除法器的輸出結(jié) 果，然后將該值和垂直軸Z任意位置i+l的補償值A(chǔ)z,+,與垂直軸Z任 意位置i的補償值A(chǔ)z,的差相乘，將結(jié)果輸出給加法器，所述的補償值 A^,和補償值A(chǔ)&為測量值，其中i為自然數(shù)；
加法器，用于將三個數(shù)值進(jìn)行相加，它接收來自乘法器的輸出結(jié) 果，然后將該值與垂直軸Z在橫梁未變形時位置s處的縱坐標(biāo)值&和 垂直軸Z任意位置i的補償值A(chǔ)z,進(jìn)行相加后輸出，獲得位置s的縱坐 標(biāo)值^，其橫坐標(biāo)為^。
本發(fā)明之二，大型立車數(shù)控系統(tǒng)的補償方法，用于控制大型數(shù)控機(jī) 床的誤差，其中，包括以下步驟
減法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相減，該兩個數(shù)值為水平軸X位置i 和i+l之間的位置jC。水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值x，然后進(jìn)入 減法步驟，其中水平軸X位置i和i+l之間的位置工即為位置s的橫 坐標(biāo)值l， i為自然數(shù)；
除法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相除，它將減法步驟得出的值和水平 軸X任意位置i+ 1的橫坐標(biāo)值與水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值x 的差相除，然后進(jìn)入乘法步驟，其中i為自然數(shù)；乘法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相乘，它將除法步驟得出的值和垂直 軸Z任意位置i+l的補償值A(chǔ)^與垂直軸Z任意位置i的補償值A(chǔ)&的 差相乘，然后進(jìn)入加法步驟，所述的補償值A(chǔ)z,+,和補償值A(chǔ)&為測量值， 其中i為自然數(shù)；
加法步驟，將三個數(shù)值進(jìn)行相加，它將乘法步驟得出的值與垂直 軸Z在橫梁未變形時位置s處的縱坐標(biāo)值工和垂直軸Z任意位置i的補 償值A(chǔ)z,進(jìn)行相加后輸出，獲得位置s的縱坐標(biāo)值^，其橫坐標(biāo)為工。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在配套的開放式架構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng) (SE300)基礎(chǔ)上開發(fā)基于多通道和多刀架的數(shù)控交叉補償單元以及控 制方法，交叉補償裝置通過依次相連的減法器、除法器、乘法器和加法 器，進(jìn)行運算操作，使它能夠補償因橫梁水平軸X的下垂而引起的誤差， 大大地提高了控制精度。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的橫梁與刀架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是大型數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明之一的大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖4是本發(fā)明的交叉補償原理圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
請參閱圖2，圖中示出了本發(fā)明的大型數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意 圖，包括橫梁3、安裝在橫梁3上的左刀架1、右刀架2、左操作臺6、 右操作臺7、工作臺4和立柱5，橫梁3水平方向為數(shù)控X軸，左刀架 1或右刀架2的垂直方向為數(shù)控Z軸，位置s為橫梁3上的任意位置。
請參閱圖3，本發(fā)明之一，大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置，用 于大型立車數(shù)控系統(tǒng)中以補償誤差，該大型立車數(shù)控系統(tǒng)用于控制大型 數(shù)控機(jī)床，該大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置包括依次相連的減法器81、除法器82、乘法器83和加法器84，其中-
減法器81，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相減，該兩個數(shù)值為水平軸X位 置i和i+l之間的位置^、水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值^，然后 將結(jié)果輸出給除法器82，其中水平軸X位置i和i+l之間的位置工即 為位置s的橫坐標(biāo)值^， i為自然數(shù)；
除法器82，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相除，它接收來自減法器81的輸 出結(jié)果，然后將該值和水平軸X任意位置i+l的橫坐標(biāo)值;c,.+,與水平 軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值x,的差相除，將結(jié)果輸出給乘法器83，其 中i為自然數(shù)；
乘法器83，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相乘，它接收來自除法器82的輸 出結(jié)果，然后將該值和垂直軸Z任意位置i+l的補償值A(chǔ)&w與垂直軸 Z任意位置i的補償值A(chǔ)&的差相乘，將結(jié)果輸出給加法器84，補償值 AZw和補償值A(chǔ)工為測量值，其中i為自然數(shù)；
加法器84，用于將三個數(shù)值進(jìn)行相加，它接收來自乘法器83的輸 出結(jié)果，然后將該值與垂直軸Z在橫梁3未變形時位置s處的縱坐標(biāo)值 ^和垂直軸Z任意位置i的補償值A(chǔ)工進(jìn)行相加后輸出，獲得位置s的 縱坐標(biāo)值&，橫坐標(biāo)為;cu。
本發(fā)明之二，大型立車數(shù)控系統(tǒng)的補償方法，用于控制大型數(shù)控機(jī) 床的誤差，包括以下步驟
減法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相減，該兩個數(shù)值為水平軸X位置i 和i+l之間的位置^、水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值x，然后進(jìn)入 減法步驟，其中水平軸X位置i和i+l之間的位置A即為位置s的橫
坐標(biāo)值A(chǔ)， i為自然數(shù)；
除法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相除，它將減法步驟得出的值和水平 軸X任意位置i+1的橫坐標(biāo)值^+1與水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值x 的差相除，然后進(jìn)入乘法步驟，其中i為自然數(shù);
乘法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相乘，它將除法步驟得出的值和垂直 軸Z任意位置i+ 1的補償值A(chǔ)Z,.+1與垂直軸Z任意位置i的補償值A(chǔ)Zi的 差相乘，然后進(jìn)入加法步驟，所述的補償值A(chǔ)z,+,和補償值A(chǔ)^為測量值，加法步驟，將三個數(shù)值進(jìn)行相加，它將乘法步驟得出的值與垂直 軸Z在橫梁未變形時位置s處的縱坐標(biāo)值&和垂直軸Z任意位置i的補 償值A(chǔ)z,進(jìn)行相加后輸出，獲得位置s的縱坐標(biāo)值^，其橫坐標(biāo)為^。
請參閱圖4，是本發(fā)明的交叉補償?shù)脑韴D，數(shù)控系統(tǒng)從計算機(jī)內(nèi)
存中讀取數(shù)據(jù)P-〈兀〉、C=<A&>、 P=<X+1> 、 用于計算
得到位置i和i+l之間直線斜率，獲得計算位置i和i+l之 間任意位置s處垂直軸補償值A(chǔ)z ，并將補償值A(chǔ)^和位置s處的垂直
軸插補值&相加，輸出當(dāng)前位置s的最終坐標(biāo)(Xu， Zu)。
以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限 制。有關(guān)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，還可以作出各種變換或變型，而所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)歸屬 于本發(fā)明保護(hù)的范疇之內(nèi)，由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1. 大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置，用于大型立車數(shù)控系統(tǒng)中以補償誤差，該大型立車數(shù)控系統(tǒng)用于控制大型數(shù)控機(jī)床，該大型數(shù)控機(jī)床包括橫梁、安裝在橫梁上的刀架、操作臺、工作臺和立柱，其特征在于，所述的大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置包括依次相連的減法器、除法器、乘法器和加法器，所述的橫梁水平方向為數(shù)控X軸，刀架垂直方向為數(shù)控Z軸，位置s為橫梁上的任意位置，其中減法器，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相減，該兩個數(shù)值為水平軸X位置i和i+1之間的位置xs、水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值xi，然后將結(jié)果輸出給除法器，其中水平軸X位置i和i+1之間的位置xs即為位置s的橫坐標(biāo)值xu，i為自然數(shù)；除法器，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相除，它接收來自減法器的輸出結(jié)果，然后將該值和水平軸X任意位置i+1的橫坐標(biāo)值xi+1與水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值xi的差相除，將結(jié)果輸出給乘法器，其中i為自然數(shù)；乘法器，用于將兩個數(shù)值進(jìn)行相乘，它接收來自除法器的輸出結(jié)果，然后將該值和垂直軸Z任意位置i+1的補償值ΔZi+1與垂直軸Z任意位置i的補償值ΔZi的差相乘，將結(jié)果輸出給加法器，所述的補償值ΔZi+1和補償值ΔZi為測量值，其中i為自然數(shù)；加法器，用于將三個數(shù)值進(jìn)行相加，它接收來自乘法器的輸出結(jié)果，然后將該值與垂直軸Z在橫梁未變形時位置s處的縱坐標(biāo)值Zs和垂直軸Z任意位置i的補償值ΔZi進(jìn)行相加后輸出，獲得位置s的縱坐標(biāo)值Zu，其橫坐標(biāo)為xu。
2. 如權(quán)利要求1的大型立車數(shù)控系統(tǒng)的補償方法，用于控制大型數(shù)控機(jī) 床的誤差，其特征在于，包括以下步驟減法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相減，該兩個數(shù)值為水平軸X位置i和i+l 之間的位置X,、水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值x，然后進(jìn)入減法步驟，其中 水平軸X位置i和i+l之間的位置^即為位置s的橫坐標(biāo)值^ ， i為自然數(shù)；除法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相除，它將減法步驟得出的值和水平軸x任意位置i+l的橫坐標(biāo)值;c^與水平軸X任意位置i的橫坐標(biāo)值《的差相除，然后迸入乘法步驟，其中i為自然數(shù)；乘法步驟，將兩個數(shù)值進(jìn)行相乘，它將除法步驟得出的值和垂直軸Z任意 位置i+ 1的補償值A(chǔ)^+,與垂直軸Z任意位置i的補償值A(chǔ)工的差相乘，然后進(jìn) 入加法步驟，所述的補償值A(chǔ)z,+,和補償值A(chǔ)&為測量值，其中i為自然數(shù)；加法步驟，將三個數(shù)值進(jìn)行相加，它將乘法步驟得出的值與垂直軸Z在橫 梁未變形時位置s處的縱坐標(biāo)值&和垂直軸Z任意位置i的補償值A(chǔ)工進(jìn)行相 加后輸出，獲得位置s的縱坐標(biāo)值z ，其橫坐標(biāo)為x,。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置及其補償方法，用于大型立車數(shù)控系統(tǒng)中以補償誤差，該大型立車數(shù)控系統(tǒng)用于控制大型數(shù)控機(jī)床，該大型數(shù)控機(jī)床包括橫梁、安裝在橫梁上的刀架、操作臺、工作臺和立柱，所述的大型立車數(shù)控系統(tǒng)的交叉補償裝置包括依次相連的減法器、除法器、乘法器和加法器，所述的橫梁水平方向為數(shù)控X軸，刀架垂直方向為數(shù)控Z軸，位置s為橫梁上的任意位置，補償方法包括減法步驟、除法步驟、乘法步驟和加法步驟。本發(fā)明能夠補償因橫梁X軸(稱之為基準(zhǔn)軸)的下垂而引起的誤差，并達(dá)到預(yù)定的控制精度。
文檔編號G05B19/404GK101436056SQ200710048108
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月12日
發(fā)明者吉 周, 徐志明, 楊家榮, 松 程 申請人:上海電氣集團(tuán)股份有限公司;上海電氣集團(tuán)股份有限公司中央研究院