專(zhuān)利名稱(chēng)：具有控制圓弧動(dòng)作的速度的功能的機(jī)床的數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置，特別是涉及具有在圓弧動(dòng)作中，根據(jù)任意設(shè)定或指令的頻率或者角速度控制圓弧的切線方向的速度的功能的機(jī)床的數(shù)值控制裝置。
背景技術(shù)：
在控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置中，在加工路徑為圓弧時(shí)的速度控制中，為了使由于軸的移動(dòng)方向變化而產(chǎn)生的加速度成為任意設(shè)定或指令的加速度以下，進(jìn)行速度控制。但是，即使設(shè)定了相同的加速度，隨著圓弧半徑變小或者指令速度變大，對(duì)伺服系統(tǒng)指令的頻率上升。結(jié)果，在伺服系統(tǒng)中發(fā)生超過(guò)其位置控制的響應(yīng)周期變得不安定的現(xiàn)象，此時(shí)，通常通過(guò)伺服或數(shù)值控制發(fā)出報(bào)警，使控制軸的動(dòng)作停止。但是，當(dāng)在加工過(guò)程中軸動(dòng)作停止，則會(huì)發(fā)生劃傷加工物、恢復(fù)加工要花費(fèi)時(shí)間等問(wèn)題。在實(shí)際進(jìn)行加工的范圍內(nèi)，預(yù)先任意設(shè)定或指令允許加速度，為了不達(dá)到速度指令值或轉(zhuǎn)矩指令值的飽和來(lái)進(jìn)行速度控制。但是，僅通過(guò)根據(jù)允許加速度進(jìn)行速度控制，在進(jìn)行微小圓弧加工時(shí)會(huì)發(fā)生無(wú)法進(jìn)行充分的進(jìn)給速度的限制(鎖定)，或當(dāng)想要進(jìn)行充分的速度鎖定時(shí)，加工時(shí)間大幅延長(zhǎng)的問(wèn)題。在日本特開(kāi)2003-334740號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下技術(shù)根據(jù)指令路徑以及指令速度生成各時(shí)刻的速度指令，計(jì)算該生成的各時(shí)刻的速度指令中包含的與機(jī)械振動(dòng)對(duì)應(yīng)的頻帶的成分，由此求出與機(jī)械振動(dòng)對(duì)應(yīng)的頻率成分，求出該求出的頻率成分為基準(zhǔn)值以下的允
許速度。在日本特開(kāi)昭63-303402號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了使用與圓弧中心有關(guān)的角速度目標(biāo)值修正圓弧軌跡的速度指令的技術(shù)。該技術(shù)是用于修正圓弧的路徑的速度控制，通過(guò)前饋控制使指令軌跡和響應(yīng)軌跡的軌跡誤差變小的技術(shù)。上述的日本特開(kāi)2003-3；34740號(hào)公報(bào)以及日本特開(kāi)昭63-303402號(hào)公報(bào)不是通過(guò)半徑小的圓弧的插補(bǔ)來(lái)加工形狀的速度鎖定的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而提出的、目的在于提供一種機(jī)床的數(shù)值控制裝置， 該控制裝置在通過(guò)圓弧插補(bǔ)或連續(xù)的微小線段塊進(jìn)行曲面加工時(shí)，通過(guò)伺服的位置控制能夠響應(yīng)的頻率或角速度鎖定該曲線的切線方向的速度(進(jìn)給速度)，進(jìn)行伺服的速度指令值或轉(zhuǎn)矩指令值不飽和地連續(xù)的工件加工。本發(fā)明的控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置的第一方式按照加工程序指令的圓弧的半徑以及進(jìn)給速度進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，具備根據(jù)預(yù)先設(shè)定或者所述加工程序指令的、伺服的位置控制能夠響應(yīng)的頻率或者角速度以及所述指令的圓弧的半徑，計(jì)算第一允許進(jìn)給速度的單元；比較單元，其比較所述指令的進(jìn)給速度和所述計(jì)算出的第一允許進(jìn)給速度；以及控制單元，其在所述比較單元的比較結(jié)果是所述指令的進(jìn)給速度為所述第一允許進(jìn)給速度以上時(shí)，將所述第一允許進(jìn)給速度作為進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。
所述數(shù)值控制裝置還可以具有根據(jù)所述指令的圓弧的半徑和預(yù)先設(shè)定的允許加速度來(lái)計(jì)算第二允許進(jìn)給速度的單元。并且，所述比較單元除了比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第一允許進(jìn)給速度外，還比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第二允許進(jìn)給速度，所述控制單元提取所述比較單元比較的多個(gè)進(jìn)給速度中的最小的進(jìn)給速度，通過(guò)該提取出的進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。 本發(fā)明的控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置的第二方式為預(yù)先讀出由連續(xù)的指令塊構(gòu)成的加工塊然后進(jìn)行加工，具備根據(jù)執(zhí)行中的塊和該塊的前面以及/或者后面的塊來(lái)計(jì)算該塊的曲率半徑的單元；根據(jù)預(yù)先設(shè)定或指令的、伺服的位置控制能夠響應(yīng)的頻率或角速度以及所述計(jì)算出的曲率半徑來(lái)計(jì)算第一允許進(jìn)給速度的單元；比較單元，其比較在所述指令塊中指令的進(jìn)給速度和所述計(jì)算出的第一允許進(jìn)給速度；以及控制單元，其在所述比較單元的比較結(jié)果是所述第一允許進(jìn)給速度小于所述指令的進(jìn)給速度時(shí)，將所述第一允許進(jìn)給速度作為進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。所述數(shù)值控制裝置還可以具有根據(jù)所述計(jì)算出的塊的曲率半徑和預(yù)先設(shè)定的允許加速度來(lái)計(jì)算第二允許進(jìn)給速度的單元。然后，所述比較單元除了比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第一允許進(jìn)給速度外，還比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第二允許進(jìn)給速度， 所述控制單元提取所述比較單元比較的多個(gè)進(jìn)給速度中的最小的進(jìn)給速度，通過(guò)該提取出的進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。通過(guò)本發(fā)明的機(jī)床的控制裝置，在通過(guò)圓弧插補(bǔ)或連續(xù)的微小線段塊進(jìn)行曲面加工時(shí)，通過(guò)伺服的位置控制能夠響應(yīng)的頻率或角速度來(lái)鎖定該曲線的切線方向速度，因此能夠使伺服的速度指令值或轉(zhuǎn)矩指令值不飽和地進(jìn)行連續(xù)的工件的加工。


通過(guò)參照

以下的實(shí)施例，本發(fā)明的上述以及其它目的和特征將會(huì)變得清楚。在這些附圖中，圖1是用于說(shuō)明在基于允許加速度進(jìn)行的速度控制下的鎖定速度和基于允許角速度(或允許頻率)進(jìn)行的速度控制下的鎖定速度的關(guān)系的曲線圖。圖2是用于說(shuō)明設(shè)允許角速度為63[rad/SeC]，允許加速度為6000 [mm/sec2]，基于允許加速度進(jìn)行的速度控制和基于允許頻率(或者允許角速度)進(jìn)行的速度控制的鎖定速度的關(guān)系的曲線圖。圖3是用于說(shuō)明圓弧插補(bǔ)時(shí)的速度控制的處理的算法的流程圖。圖4說(shuō)明使塊長(zhǎng)為l[mm]的直線插補(bǔ)連續(xù)63塊的圓弧和使塊長(zhǎng)為0. 3[mm]的直線插補(bǔ)連續(xù)21塊的圓弧構(gòu)成的加工路徑的一個(gè)例子。圖5A以及圖5B說(shuō)明通過(guò)連續(xù)的指令塊的速度控制的處理的算法。圖6是本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的數(shù)值控制裝置在進(jìn)行圓弧加工時(shí)，根據(jù)允許加速度來(lái)控制速度，并且根據(jù)伺服能夠允許的頻率(或者角速度)來(lái)控制速度。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的或者執(zhí)行加工程序時(shí)指令的、伺服的位置控制能夠響應(yīng)的允許頻率(或者允許角速度)和加工路徑的圓弧半徑(或者曲率半徑)，自動(dòng)地計(jì)算可行的進(jìn)給速度。然后，在指令的進(jìn)給速度大于計(jì)算出的可行的進(jìn)給速度時(shí)，通過(guò)計(jì)算出的可行的進(jìn)給速度進(jìn)行鎖定。另外，在基于允許加速度進(jìn)行的速度控制也同時(shí)有效時(shí)，自動(dòng)地判斷所述的 “指令的進(jìn)給速度”、所述的“計(jì)算出的可行的進(jìn)給速度”、以及“通過(guò)基于允許加速度進(jìn)行的速度控制求出的進(jìn)給速度”中的最小的速度，進(jìn)行進(jìn)給速度的鎖定。在圓弧插補(bǔ)中，在指令插補(bǔ)時(shí)，同時(shí)指令預(yù)先生成的圓弧的半徑和進(jìn)給速度。通過(guò)設(shè)定或者指令在伺服的位置控制能夠響應(yīng)的范圍內(nèi)的能夠允許的頻率(或者角速度)，在分析插補(bǔ)指令時(shí)，根據(jù)圓弧半徑和允許頻率(或者允許角速度)計(jì)算能夠允許的進(jìn)給速度。 在指令的進(jìn)給速度大于上述計(jì)算出的能夠允許的進(jìn)給速度時(shí)，對(duì)該指令的進(jìn)給速度進(jìn)行鎖定。當(dāng)設(shè)指令進(jìn)給速度為FC[mm/min]，指令半徑為R[mm]時(shí)，指令的圓弧的指令頻率 (圓弧指令頻率)vc、或指令的圓弧的指令角速度(圓弧指令角速度)COc如以下公式(1) 以及公式(2)那樣。
權(quán)利要求
1.一種控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置，其根據(jù)加工程序指令的圓弧的半徑以及進(jìn)給速度進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，該數(shù)值控制裝置的特征在于，具備根據(jù)預(yù)先設(shè)定或者所述加工程序指令的、伺服的位置控制能夠響應(yīng)的頻率或者角速度以及所述指令的圓弧的半徑，計(jì)算第一允許進(jìn)給速度的單元；比較單元，其比較所述指令的進(jìn)給速度和所述計(jì)算出的第一允許進(jìn)給速度；以及控制單元，其在所述比較單元的比較結(jié)果是所述指令的進(jìn)給速度為所述第一允許進(jìn)給速度以上時(shí)，將所述第一允許進(jìn)給速度作為進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置，其特征在于，還具備根據(jù)所述指令的圓弧的半徑和預(yù)先設(shè)定的允許加速度來(lái)計(jì)算第二允許進(jìn)給速度的單元，所述比較單元除了比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第一允許進(jìn)給速度外，還比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第二允許進(jìn)給速度，所述控制單元提取所述比較單元比較的多個(gè)進(jìn)給速度中的最小的進(jìn)給速度，通過(guò)該提取出的進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。
3.—種控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置，其預(yù)讀由連續(xù)的指令塊構(gòu)成的加工塊來(lái)進(jìn)行加工， 該數(shù)值控制裝置的特征在于，具備根據(jù)執(zhí)行中的塊和該塊的前面以及/或者后面的塊來(lái)計(jì)算該塊的曲率半徑的單元；根據(jù)預(yù)先設(shè)定或指令的、伺服的位置控制能夠響應(yīng)的頻率或角速度以及所述計(jì)算出的曲率半徑來(lái)計(jì)算第一允許進(jìn)給速度的單元；比較單元，其比較在所述指令塊中指令的進(jìn)給速度和所述計(jì)算出的第一允許進(jìn)給速度；以及控制單元，其在所述比較單元的比較的結(jié)果是所述第一允許進(jìn)給速度小于所述指令的進(jìn)給速度時(shí)，將所述第一允許進(jìn)給速度作為進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置，其特征在于，還具備根據(jù)所述計(jì)算出的塊的曲率半徑和預(yù)先設(shè)定的允許加速度來(lái)計(jì)算第二允許進(jìn)給速度的單元，所述比較單元除了比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第一允許進(jìn)給速度外，還比較所述指令的進(jìn)給速度和所述第二允許進(jìn)給速度，所述控制單元提取所述比較單元比較的多個(gè)進(jìn)給速度中的最小的進(jìn)給速度，通過(guò)該提取出的進(jìn)給速度進(jìn)行速度控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有控制圓弧動(dòng)作的速度的功能的機(jī)床的數(shù)值控制裝置，該數(shù)值控制裝置根據(jù)加工路徑的圓弧半徑和伺服的位置控制能夠響應(yīng)的允許頻率(或者允許角速度)來(lái)計(jì)算可行的第一進(jìn)給速度。并且，根據(jù)加工路徑的圓弧半徑和伺服的位置控制能夠響應(yīng)的允許加速度計(jì)算可行的第二進(jìn)給速度。然后，選擇指令的進(jìn)給速度和所述計(jì)算出的第一、第二進(jìn)給速度中的最小的速度來(lái)進(jìn)行速度控制。
文檔編號(hào)G05B19/19GK102331744SQ201110197788
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者井出聰一郎, 小野武德, 河原道治 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社