CN100428096C - 数字控制器 - Google Patents

Abstract

一种数字控制器，能够在机床根据表格数据来操作的时候减轻由于工具补偿引起的机械震动。X轴和Z轴路径表格Tx，Tz存储对应于参考位置(时间或者主轴位置)的X轴和Z轴位置。工具补偿表格Tt存储与各参考位置相联系的X轴和Y轴补偿量(工具补偿号码)。在每个预定周期，X轴和Z轴路径表格内插器基于参考位置的从路径表格Tx，Tz读取指令位置，并通过内插获得指令移动量。X轴和Z轴路径表格内插器基于参考位置从工具补偿表格读取补偿量，并通过内插获取补偿移动量。加法器将指令移动量与各补偿移动量相加以驱动各马达。工具补偿量逐渐变化，由此不会发生机械震动。

Description

数字控制器

技术领域

本发明涉及用于控制机床的数字控制器，更特别的是涉及用于根据以表格形式存储的数据控制机床的单个轴的操作的数字控制器。

背景技术

在本领域中已知的某些数字控制器中，机床的单个轴的操作不是由NC程序的块指令控制，而是根据其中预先设定了移动量和位置的以表格形式存储的数据来控制。使用这种数字控制器，可以使得工具自由移动而不受到传统使用的块中的指令的限制，从而减少了加工时间并实现高精度加工。

例如，已知一种数字控制技术，其中存储相对于时间或旋转角度的可移动轴的位置作为数字控制数据，监控时间或者旋转角度，并在每次达到存储的时间或者旋转角度的时候输出对应的可移动轴的数字控制数据(参考JP59-177604A)。

已知一种数字控制器，其具有为X轴和Z轴存储相对于参考位置的指令位置的数据表格，并且通过将用于计数参考脉冲的计数器的值乘以置换值来获得参考位置，并且基于获得的参考位置，输出存储在数据表格中的指令位置来执行X轴和Z轴的同步控制。使用该数字控制器，即使当操作根据存储在数据表格中的数据控制时，也可以施加置换。进一步地，能够指示是否要通过使用线形函数，二次函数连接，三次函数连接指令位置，以及指令辅助函数(参考JP 2003-303005A)。

图13到15示意性地示例说明了JP 2003-303005A中揭示的根据表格数据的操作。

在图13所示的例子中，提供了X轴路径表格Tx和Z轴路径表格Tz。图14示例说明了对于X轴存储了相对于参考位置的位置的X轴路径表格Tx。图15的曲线图显示了根据图14所示的X轴路径表格Tx移动的X轴的位置。

Z轴路径表格相似地对于Z轴存储了相对于参考位置的位置。来自提供在主轴上的位置编码器的脉冲(主轴位置)或者来自外部脉冲发生器的基于时间的脉冲输入到计数器1中并在其中计数。乘法器2将置换装置中设定的置换值乘以计数器1的计数值，并且结果输入到参考位置计数器3。当指令了路径表格操作函数的时候，将参考位置计数器3复位。参考位置计数器3的值作为参考位置输入到X轴和Y轴路径表格内插器4x和4z。X轴和Y轴路径表格内插器4x和4z查找X轴和Z轴各自的路径表格Tx和Tz，获取相对于参考位置的X轴和Z轴指令位置，并获取对于处理周期的各移动量，并作为指令输出获得的移动量到各控制轴马达5x和5z来根据参考位置同步地操作X轴和Z轴。

在机床中，加工路径需要校正，以补偿工具的磨损或安装误差，并且通常，工具补偿是为该目的执行的。这种工具补偿还在上面提到的基于数据表格的操作(从这以后称为路径表格操作)的情况中执行。特别是，在上面提到的JP 2003-303005A，对于每个轴准备基于主轴位置或时间存储了要指令的工具补偿号码的工具补偿表格，并且基于该表格，在指令的主轴位置或参考时间，将对应于偏移号码的补偿量和前补偿量之差输出到对应的轴。图16示例说明了JP 2003-303005A中揭示的对于X轴的工具补偿。每个补偿表格将工具补偿号码与主轴位置或时间相联系地存储，工具补偿基于该主轴位置或时间执行；基于工具补偿号码获取对于对应轴的工具补偿量，并且在指令的主轴位置或者时间，在一块中输出工具补偿量之间的差异。如果工具补偿量之间的差异很小，没有问题发生。然而，如果工具补偿量之间的差异很大，一次输出很大的偏移量，结果是工具速度在指令的位置突然变化，由于机械震动之类，可能在加工上引起负面影响。

发明内容

本发明提供一种数字控制器，能够在机床根据表格数据来操作的时候减轻机械震动。

本发明的数字控制器，根据数据表格控制用于驱动机床轴的马达，其中数据表格根据作为参考变量的时间或者主轴位置来指令轴的位置。根据本发明的一个方面，数字控制器包括：存储装置，用于存储工具补偿号码，并存储对于工具补偿号码分别设定的工具补偿量，该工具补偿号码分别为要实现工具补偿的参考变量的指令值而设定；以及内插装置，用于在每个预定周期，利用设定的补偿速度，对存储在所述存储装置中的参考变量的每个指令值内插工具补偿量，并将内插了的工具补偿量输出到马达。

根据本发明的另一个方面，数字控制器包括：存储装置，用于存储工具补偿号码、分别为所述工具补偿号码设定的指令工具补偿量、和设定的补偿速度，该工具补偿号码分别为要实现工具补偿的参考变量的指令值而设定；计算装置，用于计算对最接近于并大于参考变量的当前值的参考变量的下一个指令值设定的工具补偿号码的指令工具补偿量和对参考变量的前一指令值设定的工具补偿号码的指令工具补偿量之间的差值；以及输出装置，用于输出工具补偿量，该工具补偿量通过所述计算装置计算的指令工具补偿量和设定的补偿速度的差值来变化，从而工具补偿量的变化在参考变量的下一个指令值开始，或者要在参考变量的下一个指令值完成。

存储器装置可以存储关于每个要开始或完成工具补偿的参考变量的指令值的属性信息。

根据本发明的还有的另一个方面，数字控制器包括：第一存储装置，存储对于要开始工具补偿的参考变量的指令值分别设定的存储工具补偿号码，和对于要终止工具补偿的参考变量的指令值分别设定的存储工具补偿号码；第二存储装置，存储分别为所述工具补偿号码设定的指令工具补偿量；以及输出装置，用于输出工具补偿量，该工具补偿量在指令工具补偿量的相邻的一些之间逐渐变化，同时参考变量从要开始工具补偿的指令值中的每一个变化到要终止工具补偿的相邻的指令值。

数字控制器可以进一步包括用于调节工具补偿量，使得通过工具补偿量补偿的每个轴的移动量不超过设定的界限值的装置。

根据本发明，由于工具补偿量逐渐变化，不会发生归因于工具补偿量的机械震动。

附图说明

图1示意性地示例说明了由本发明的实施例执行的基于表格数据的操作的功能；

图2示例说明了根据本发明的第一实施例的工具补偿表格的实例；

图3示例说明了在本发明的实施例中使用的补偿量表格的实例；

图4示例说明了根据本发明第一实施例的工具补偿的X轴移动；

图5是说明本发明第一和第二实施例的数字控制器的主要部分的框图；

图6是示例说明用于在本发明的实施例中执行的路径表格操作的处理的流程图；

图7是示例说明根据本发明的第一实施例的工具补偿表格读取处理的流程图；

图8是示例说明根据本发明的第一实施例的工具补偿处理的流程图；

图9示例说明了根据本发明的第二实施例的工具补偿表格的例子；

图10示例说明了根据第二实施例的工具补偿的X轴移动；

图11是示例说明根据本发明的第二实施例的工具补偿表格读取处理的流程图；

图12是示例说明根据本发明的第二实施例的工具补偿处理的流程图；

图13示意性地示例说明了传统的基于表格数据的操作的功能；

图14示例说明了在传统的基于表格数据的操作中使用的X轴路径表格的实例；

图15示例说明了根据传统的基于表格数据的操作的X轴移动；以及

图16示例说明了根据传统的基于表格数据的操作的工具补偿。

具体实施方式

图1示意性地示例说明了由本发明的实施例执行的基于表格数据的操作的功能。显示的功能不同于图13中显示的传统的功能，不同之处在于，其具有工具补偿表格Tt，X和Z轴工具补偿内插器7xt和7zt，以及加法器6x和6z。

来自提供在机床的主轴上的位置编码器的指示主轴位置的脉冲，或者来自外部脉冲发生器的代表时间的脉冲输入到计数器1中并在其中计数。从而，诸如主轴位置或者时间的参考变量值存储在计数器1中。主轴位置可以替代地基于对于主轴的指令值来计数。

乘法器将计数器1的计数乘以在置换装置中设定的乘法因子，并将结果增加到参考变量计数器3的计数上。当指令路径表格操作功能的时候复位参考变量计数器3。参考变量计数器3的值输入到X和Z轴路径表格操作内插器4x和4z以及工具补偿内插器7xt和7zt。X轴和Y轴路径表格内插器4x和4z查找X轴和Z轴各自的路径表格Tx和Tz，获取相对于参考位置的X轴和Z轴指令位置，导出对于处理周期的各移动量。到现在为止说明的处理与传统的路径表格操作相同，而实施例与传统设备的不同之处在于由X轴和Z轴路径表格操作内插器4x和4z获得的，对于每个处理周期的移动指令分别输出到加法器6x和6z。

还有，在每个处理周期，工具补偿内插器7xt和7zt参考工具补偿表格Tt并插入工具补偿量，并分别输出获得的补偿移动量到加法器6x和6z。加法器6x和6z分别将从X轴和Y轴路径表格操作内插器4x和4z输出的指令移动量和来自工具补偿内插器7xt和7zt的各补偿移动量相加，并分别输出结果到控制轴马达5x和5z。本发明特征在于将指令移动量和各工具补偿移动量加在一起，并且将该和输出到各控制轴马达5x和5z。

图2是示例说明了工具补偿表格Tt的实例。如同所示例说明的，与每个指令参考位置Lcmd相联系地，基于哪个工具执行补偿来设置并存储工具补偿号码Tcmd和属性信息Mcmd。指令参考位置对应于作为参考变量计数器3的输出的参考位置Lcur。进一步地，提供图3所示的补偿量表格TOFS，其与各工具补偿号码Tcmd相联系地存储了X轴和Y轴补偿量XOFScmd和ZOFScmd。即，对于每个补偿号码Tcmd，存储了对应的X轴和Y轴补偿量XOFScmd和ZOFScmd。

根据该实施例，使用工具补偿表格Tt和补偿量表格TOFS获取对应于指令参考位置的工具补偿量，并通过指令补偿速度的方式内插，并且获得的结果累加在各指令移动量上用于路径表格操作，以驱动各轴马达5x和5z。

图4示例说明了根据第一实施例的X轴工具补偿，其基于图2和图3所示的表格Tt和TOFS。在图2所示的工具补偿表格Tt中，属性信息“1”是工具补偿应该在对应的指令参考位置Lcmd完成的指示，而属性信息“0”是工具补偿应该在对应的指令参考位置Lcmd开始的指示。

对于指令参考位置L0，设定“1”作为属性信息，这意味着工具补偿已经完成(在路径表格操作之前的加工之类过程中完成了工具补偿)。特别是，如图3的补偿量表格TOFS所示，对应于由指令参考位置L0确定的工具补偿号码T1的X轴补偿量XOFScmd为“XOFS1”，并且在指令参考位置L0，基于X轴补偿量XOFS1的工具补偿已经完成。对于下一个指令参考位置L1，设定“0”作为属性信息Mcmd，因此，当参考位置Lcur达到指令位置L1时，对应于由指令参考位置L1确定的工具补偿号码T2的X轴补偿量XOFS2，开始通过设定的补偿速度内插。进一步地，对于下一个指令参考位置L2，设定“1”作为属性信息。从而，在参考位置即将到达指令参考位置L2的时候，开始内插，使得基于对应于确定的工具补偿号码T3的X轴补偿量XOFS3的工具补偿可以在当达到指令位置L2的时候完成。这同样适用于Z轴。

如上所述，在第一实施例中，工具补偿量由设定的补偿速度内插，使得工具补偿可以在多个处理周期内完成，由此可以防止归因于工具补偿的机械震动。

图5说明本发明实施例中使用的数字控制器的主要部分的框图，由此机床在路径表格操作模式工作。CPU 11是全局地控制数字控制器10的处理器。CPU 11通过总线20读取存储在ROM 12中的系统程序，并根据系统程序控制整个数字控制器。RAM 13临时存储计算数据和显示器数据，以及由操作者通过显示器/MDI单元70输入的各种数据。CMOS存储器14由未显示的电池支持，并包括非易失性存储器，从而即使切断到数字控制器的电源时候也可以保持其中存储的内容。存储在CMOS存储器14中的是通过接口15读取的加工程序，以及通过显示器/MDI单元70输入的加工程序。进一步地，在CMOS存储器14中预先存储前述的X轴和Z轴路径表格Tx和Tz，工具补偿表格Tt和补偿量表格TOFS。

接口15允许数字控制器10和外部设备的连接。PC(可编程控制器)16根据数字控制器10的内建的顺序程序，通过I/O单元17输出信号到机床的辅助设备，以控制辅助设备。PMC还从提供在机床的主体上的操作面板的各种开关之类接收信号，在信号上执行必要的信号处理，并发送经过处理的信号到CPU 11。

显示器/MDI单元70是手动数据输入装置，包括由CRT，液晶显示器之类组成的显示器，键盘等等。接口18发送通过显示器/MDI单元70输入的指令和数据到CPU 11。接口19连接到操作面板71来接收来自操作面板71的各种指令。

轴控制电路30和31从CPU 11接收对于各轴的移动指令，并输出指令到各伺服放大器40和41。当接收到指令，伺服放大器40和41驱动与各轴相联系的伺服马达5x和5z。每个伺服马达具有具有内建的位置和速度检测器，从位置/速度检测器反馈的位置/速度信号反馈到轴控制电路30，31，来执行位置/速度反馈控制。在图5中，略去了与位置/速度反馈控制相关的元件。

将主轴旋转指令提供给主轴控制电路60，并且其输出主轴速度信号到主轴放大器61。当接收到主轴速度信号，主轴放大器61引起主轴马达旋转主轴以在指令的速度上旋转。位置编码器63与主轴的旋转同步地反馈反馈脉冲(参考脉冲)和一次旋转信号到主轴控制电路。反馈脉冲和一次旋转信号由CPU 11通过主轴控制电路60读取。反馈脉冲(参考脉冲)由提供在RAM 13中的计数器(图1中的计数器1)计数。对于主轴的指令脉冲可以替代地用作参考脉冲。

图6到8是示例说明根据第一实施例由数字控制器的CPU 11执行的处理的算法的流程图。

数字控制器的CPU 11在每个预定周期执行图6所示的处理。

首先，更新参考变量Lcur(对应于图1所示的参考变量计数器3的处理)。特别地，将计数从位置编码器63供给的、并指示了主轴位置的反馈脉冲，或者计数基于时间的参考脉冲的计数器1的计数，乘以设置的置换值，并将得到的乘积加到存储在寄存器中的参考位置Lcur上，从而更新了参考位置Lcur(步骤S1)。在主轴位置用作参考位置的地方，由位置编码器63生成的、并指示了主轴位置的反馈脉冲已经乘以了置换值，并且在该情况中，置换值设定为“1”。参考位置可以替代地基于对于主轴的指令脉冲来获得。

接着，基于参考位置Lcur和X轴和Z轴路径表格Tx和Tz，获得对于当前处理周期的指令移动量ΔXINT和ΔZINT(步骤S2)。在未审查日本专利公开号2003-303005中揭示了导出指令移动量ΔXINT和ΔZINT的方法并且在本领域是公知的，因此，略去其中的详细描述。

接着，执行基于工具表格Tt的工具补偿预处理(步骤S3)和路径表格工具补偿处理(步骤S4)来获取工具补偿移动量ΔXOFS和ΔZOFS。

将指令移动量ΔXINT和ΔZINT分别添加到工具补偿移动量ΔXOFS和ΔZOFS上，并将得到的和输出到各轴控制电路30和31(步骤S5)，由此对于当前处理周期的处理结束。图6所示的处理在后面的每个预定周期重复地执行。

图7是示例说明在图6的步骤S3执行的工具补偿预处理的细节的流程图。

首先，确定路径表格工具补偿标志是否为“开”(步骤S31)。路径表格工具补偿标志通过电源供应开始时的初始化设定为“关”。还有，当要终止路径表格操作的时候将路径表格工具补偿标志设定为“关”，即，当在图6的步骤S2执行路径表格内插处理的过程中读入路径表格操作终止指令的时候。因此，当首次执行处理时，路径表格工具补偿标志为“关”，从而流程前进到步骤S32，其中读出工具补偿表格Tt的报头数据，并且读出对应于由工具补偿表格Tt的报头数据确定的工具补偿号码Tcmd(＝T1)的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS1)和ZOFScmd(＝ZOFS1)，并作为当前X轴和Z轴补偿量XOFScur和ZOFScur存储在寄存器中。接着，将路径表格工具补偿标志设定为“开”(步骤S32)。

接着，确定是否X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志中的至少一个为“开”(步骤S33)。首先，两个标志都为“关”，因此，流程进行到步骤S34，其中将在步骤S32获得(第一次)的当前X轴和Z轴补偿量XOFScur和ZOFScur存储在寄存器中作为前X轴和Z轴指令补偿量XOFSold和ZOFSold。

接着，从工具补偿表格Tt读出接近并且同时大于当前参考位置Lcur的指令参考位置Lcmd(＝L1)，以及与指令参考位置Lcmd(＝L1)相联系地存储的工具补偿号码Tcmd(＝T2)以及属性信息Mcmd(＝0)。同时，从补偿量表格TOFS读出对应于工具补偿号码Tcmd(＝T2)的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS2)和ZOFScmd(＝ZOFS2)。在使用主轴位置作为参考位置Lcur的地方，主轴在路径表格操作期间以一个方向移动(参考位置在该方向上递增)。

获取X轴补偿量XOFScmd和前指令补偿量XOFSold之间的差异XOFdef，以及Z轴补偿量ZOFScmd和前指令补偿量ZOFSold之间的差异ZOFdef。进一步地，获取的补偿差异XOFSdef和ZOFdef分别由设定的补偿速度XOFSve1和ZOFSve1来除，以导出补偿间隔(从补偿的开始到结束)XLdef和Zldef(步骤S35)。

XOFSdef＝XOFScmd-XOFSold

ZOFSdef＝ZOFScmd-ZOFSold

XLdef＝XOFSdef/XOFSve1

ZLdef＝ZOFSdef/ZOFSve1

检查在步骤S35读取的属性信息Mcmd(步骤S36)，并且如果属性信息Mcmd为“0”，将在步骤S35读取的指令参考位置Lcmd设定为补偿开始位置XLsta和Zlsta(步骤S37)。另一方面，如果属性信息Mcmd为“1”，将单独地从指令参考位置Lcmd中减去在步骤S35获得的补偿间隔XLdef和Zldef，并将获取的差值设定为补偿开始位置XLSta(＝Lcmd-XLdef)和ZLsta(＝Lcmd-ZLDef)(步骤S38)。最初，属性信息Mcmd＝0并且Lcmd＝L1，因此，L1被设定为补偿开始位置Xlsta和ZLsta。

接着，将X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy和ZOFSrdy设定为“1”(步骤S39)，由此对于当前处理周期的工具补偿表格读取处理结束并且流程进行到步骤S4。

图8示例说明了要在步骤S4执行的路径表格工具补偿处理，其中单独显示了对于X轴的处理。对于Z轴也执行相同的处理。对于Z轴的处理与图8所示的处理相同，除了X轴相关的值由对应的Z轴相关的值替换之外；因此，下面的讨论仅仅针对于X轴处理。

首先，将当前补偿量XOFScur(首先在步骤S32获得，并且其后在步骤S44，S46和S48中获得)存储在寄存器中作为前补偿量XOFSbef(步骤S41)。接着，确定X轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy是否为“开”(“1”)(步骤S42)。如果标志XOFSrdy没有设定为“开”，流程进行到步骤S49，其中从当前补偿量XOFScur中减去前补偿量XOFSbef来获取用于当前处理周期的工具补偿移动量ΔXOFS。然而，在此阶段，由于步骤S41的执行，XOFSbef＝XOFScur；因此，工具补偿移动量ΔXOFS被设定为“0”，由此结束对于当前处理周期的路径表格/工具补偿处理。另一方面，如果X轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy已经在图7所示的处理的步骤S39中设定为“开”(“1”)，流程从步骤S42前进到步骤S43，其中确定在步骤S1中获得的当前参考位置Lcur是否已经达到了在步骤S37或S38中获得的补偿开始位置XLsta。如果每有达到补偿开始位置，流程前进到步骤S49。在步骤S49中，由于如同在前面提到的情况中那样XOFSbef＝XOFScur，对于当前处理周期的工具补偿移动量ΔXOFS被设定为“0”，由此结束对于当前处理周期的工具补偿处理。

即，当刚刚开始路径表格操作的时候，已经执行了工具补偿，如图4所示。因此，在初始阶段，工具补偿量XOFS如图4所示保持不变，并且输出“0”作为工具补偿移动量ΔXOFS。其后在每个预定的周期重复地执行步骤S1，S2，S3(S31和S33)以及步骤S4(S41，S42，S43和S49)，并且如果在步骤S43判断在步骤S1读取的参考位置Lcur已经达到在步骤S37或者S38中获取的补偿开始位置XLsta，流程进行到步骤S44，其中根据下面的方程(1)获得工具补偿量XOFScur：

XOFScur＝XOFSdef×((Lcur-XLsta)/XLdef)+XOFSold    ...(1)

接着，如果施加了获得的工具补偿量XOFScur，确定是否超过对于一个处理周期可允许的允许行进量(步骤S45)。特别地，将从步骤S44中获得的工具补偿量XOFScur减去前补偿量XOFSbef获得的差(当前处理周期的工具补偿量)加到步骤S2中获得的用于路径表格操作的指令移动量ΔXINT，并确定得到的和是否大于可允许的值XCLPve1(步骤S45)。如果没有超过可允许的值，流程前进到步骤S47；如果超过了可允许的值，设定工具补偿量XOFScur使得可以不超过可允许的值XCLPve1(步骤S46)，并且流程前进到步骤S47。

XOFScur＝XCLPve1-ΔXINT+XOFSbef    ...(2)

在步骤S47，确定在步骤S44或S46得到的工具补偿量XOFScur是否达到了(大于)在步骤S35读取的指令补偿量XOFScmd。如果没有达到指令补偿量，流程前进到上面说明的步骤S49。其后在每个预定的周期重复地执行步骤S1，S2，S3(S31和S33)以及步骤S4(S41，S42通过S47和S49)和S5，直到完成补偿。

当指令参考位置Lcmd处于图4所示的位置L1时，如表格Tt所示，对此设定了“0”作为属性信息，在步骤S37中将在步骤S35中读入的下一个指令参考位置Lcmd(＝L1)设定为补偿开始位置XLsta。因此，如图4所示，工具补偿从位置L1开始，并在单个处理周期执行补偿直到补偿量XOFScur达到与在步骤S35中读取的位置Lcmd(＝L1)相联系地存储的工具补偿号码T2的X轴补偿量XOFScmd(＝XOFS2)。如果工具补偿量XOFScur达到XOFScmd(＝XOFS2)，设定XOFScmd(＝XOFS2)作为当前工具补偿量XOFScur，并且将路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy设定为“关”(“0”)(步骤S48)，由此流程前进到步骤S49。

从而，路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy被设定为“关”(“0”)，并且在下面的处理周期中，按顺序执行步骤S1，S2，S3(S31和S33)以及步骤S4(S41和S42)。由于路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy为“关”(“0”)，流程从步骤S42前进到步骤S49，其中获得工具补偿移动量ΔXOFS。然而，在此情况下，由于步骤S41的执行而XOFSbef＝XOFScur，工具补偿移动量ΔXOFS为“0”，并且不执行工具补偿。

对于Z轴也执行相似的处理。特别地，如果路径表格/工具补偿就绪标志ZOFSrdy被设定为“关”(“0”)，在接着的处理周期中，流程从步骤S33(S3)前进到步骤S34，使得执行上述的从步骤S34到S39的步骤。在步骤S35，从表格Tt中读取参考位置Lcmd(＝L2)，工具补偿号码Tcmd(＝T3)，与工具补偿号码Tcmd(＝T3)相联系的工具补偿量XOFS3和ZOFS3和属性信息Mcmd(＝1)。在此情况中，由于设定了“1”作为属性信息Mcmd，执行步骤S38，其中将超过指令参考位置Lcmd(＝L2)在步骤S35中获得的补偿间隔XLdef和ZLdef的位置设定为补偿开始位置XLsta和ZLsta。

如果此后在步骤S43判断达到了补偿开始位置XLsta，在上面所述的步骤S44到S47中执行对于工具补偿的内插。即，如图4所示，工具补偿在参考位置Lcur达到指令参考位置Lcmd(＝L2)之前开始，使得在达到指令参考位置Lcmd(＝L2)的时候可以达到指令工具补偿量XOFScmd(＝XOFS3)。

前述处理此后在每个预定周期重复执行直到路径操作结束。

在上面所述的第一实施例中，通过使用属性信息确定工具补偿开始位置，使得补偿可以在指令参考位置Lcmd处开始或者完成。下面说明的第二实施例使用工具补偿表格Tt’，从而补偿间隔也由参考位置确定。

在第二实施例中使用的数字控制器的硬件配置与图5所示的相同，图9所示的工具补偿表格Tt’用于第二实施例。在工具补偿表格Tt’中，相对于参考位置L0和L1来设定工具补偿号码T1，并且以图10所示的方式来使用基于工具补偿号码T1从图3的补偿量表格TOFS获得X轴补偿量XOFS1。图10示例说明了X轴补偿量如何改变的方式。Z轴补偿量的改变没有在图中示例说明出来。

随着指令参考位置从L1变化到L2，工具补偿号码从T1变化到T2并且X轴补偿量从XOFS1渐变到XOFS2。在指令参考位置L2和L3之间的间隔期间，补偿量固定在XOFS2。随着指令参考位置从L3变化到L4，工具补偿号码从T1变化到T2并且X轴补偿量从XOFS2渐变到XOFS3。在指令参考位置L4和L5之间的间隔期间，其中工具补偿号码T3保持不变，补偿量固定在XOFS3。

以这种方式，由指令参考位置Lcmd确定工具补偿量要根据工具补偿表格Tt’改变的所有点。

图11和12是分别示例说明根据本发明的第二实施例的工具补偿表格读处理和工具补偿处理(对于X轴)的流程图。在第二实施例中执行的路径表格操作的整体处理与图6种所示的相似，并且第二实施例仅在以下方面不同于第一实施例，即图6中的步骤S3和S4分别由图11和12所示的处理代替。

在前述的步骤S1和S2执行以后，执行图11所示的工具补偿预处理作为步骤S3。首先，确定路径表格工具补偿标志是否为“开”(步骤S301)。如上所述，路径表格工具补偿标志通过电源供应开始时的初始化设定为“关”，因此，流程前进到步骤S302，其中读出工具补偿表格Tt’的报头数据，以提取指令参考位置Lcmd(＝L0)和与其关联的工具补偿号码Tcmd(＝T1)，并且从补偿量表格TOFS读出对应于工具补偿号码Tcmd(＝T1)的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS1)和ZOFScmd(＝ZOFS1)，并作为当前X轴和Z轴补偿量XOFScur和ZOFScur存储在寄存器中。接着，将路径表格工具补偿标志设定为“开”(步骤S302)。

接着，确定是否X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志中的至少一个为“开”(步骤S303)。最初，两个标志都为“关”，因此，流程进行到步骤S304，其中读出前指令参考位置Lcmd(＝L0)以及与其联系地设定的工具补偿号码Tcmd(＝T1)，从补偿量表格TOFS读出对应于工具补偿号码Tcmd(＝T1)的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS1)和ZOFScmd(＝ZOFS1)，存储这样读取的XOFScmd，ZOFScmd和Lcmd，分别作为前X轴指令补偿量XOFSold，前Z轴指令补偿量ZOFSold以及前指令参考位置Lold。

接着，从工具补偿表格Tt’读出接近并且同时大于当前参考位置Lcur的指令参考位置Lcmd(＝L1)，以及对应于指令参考位置Lcmd的工具补偿号码Tcmd(＝T1)。同时，从补偿量表格TOFS读出对应于工具补偿号码Tcmd的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS1)和ZOFScmd(＝ZOFS1)。

将读取的X轴补偿量XOFScmd(＝XOFS1)和前X轴指令补偿量XOFSold(＝XOFS1)之间的差值以及Z轴补偿量ZOFScmd(＝ZOFS1)和前指令补偿量ZOFSold(＝ZOFS1)之间的差值中的每个除以前指令参考位置Lcmd(＝L0)和当前指令参考位置L1之间的差值，以获得X轴和Z轴比例乘数XOFSpro和ZOFSpro(步骤S305)。最初，前补偿量和当前补偿量彼此相同，因此，比例乘数XOFSpro和ZOFSpro都是“0”。

接着，将X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy和ZOFSrdy设定为“1”(步骤S306)。这完成了对于当前处理周期的工具补偿表格的读取处理，并且流程接着进行到步骤S4。

图12示例说明了在步骤S4执行的对于X轴的路径表格工具补偿处理。首先，将当前补偿量XOFScur存储在寄存器中来存储前处理周期的补偿量XOFSbef(步骤S401)，接着，确定X轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy是否为“开”(“1”)(步骤S402)。如果标志XOFSrdy没有设定为“开”，流程进行到步骤S408，其中从当前补偿量XOFScur中减去前补偿量XOFSbef来获取用于当前处理周期的工具补偿移动量ΔXOFS。然而，在初始阶段，由于步骤S401的执行，XOFSbef＝XOFScur；因此，工具补偿移动量ΔXOFS被设定为“0”，由此结束对于当前处理周期的路径表格/工具补偿处理。

另一方面，如果X轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy已经在图11所示的处理的步骤S306中设定为“开”(“1”)，流程从步骤S402前进到步骤S403，其中根据下面的方程(3)获取工具补偿量XOFScur：

XOFScur＝XOFSpro×(Lcur-Lold)+XOFSold    ...(3)

特别地，从步骤S1中获得的当前参考位置Lcur中减去步骤S304中设定的前指令参考位置Lold，接着将获得的差乘以在步骤S305中获得的比例乘数XOFSpro，并将乘积加到在步骤S304中获得的前补偿量XOFSold上，以导出工具补偿量XOFScur。然而，最初，比例乘数XOFSpro为“0”，因此导出的工具补偿量保持与前补偿量相同，即，XOFScur＝XOFSold＝XOFS1。因此，X轴补偿量保持不变，并保持XOFS1，如图10所示。

接着，执行分别与前述的第一实施例的步骤S45和S46相同步骤S404和S405。特别地，如果施加了获得得工具补偿量的话，确定工具移动量是否超过可允许的值XCLPve1，并且如果判断将超过可允许的值，设定工具补偿量XOFScur使得可以不超过可允许的值XCLPve1，由此流程前进到步骤S406。

在步骤S406，确定在步骤S1中获得的当前参考位置Lcur是否达到了作为补偿切换点的、在步骤S305中获得的指令参考位置Lcmd(＝L1)。如果没有达到指令参考位置，流程前进到步骤S408。然而，在这个时间点上(参考位置Lcur在L0和L1之间)，XOFScur＝XOFSold＝XOFS1，因此工具补偿移动量ΔXOFS为“0”。

其后在每个预定的周期重复地执行步骤S1，S2，S3(S301和S303)，步骤S4(S401，S402，S403到S406和S408)以及步骤S5，并且如果在步骤S406判断当前参考位置Lcur已经达到补偿切换点，即步骤S305中获取的指令参考位置(＝L1)，将指令补偿量XOFScmd(＝XOFS1)设定为当前工具补偿量XOFScur，并将路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy设定为“关”(“0”)(步骤S407)，由此流程前进到步骤S408。

在接着的处理周期中，流程从步骤303前进到步骤304，其中读取前工具补偿号码Tcmd(＝T1)，并从补偿量表格TOFS读取对应于工具补偿号码Tcmd(＝T1)的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS1)和ZOFScmd(＝ZOFS1)并分别存储作为前指令补偿量XOFSold和ZOFSold。同时，读取前指令参考位置Lcmd(＝L1)并存储作为前参考位置Lold(＝L1)。

接着，从工具补偿表格Tt’读出接近并且同时大于当前参考位置Lcur的指令参考位置Lcmd(＝L2)，以及对应于指令参考位置Lcmd(＝L2)的工具补偿号码Tcmd(＝T2)。同时，从补偿量表格TOFS读出对应于工具补偿号码Tcmd(＝T2)的X轴和Z轴补偿量XOFScmd(＝XOFS2)和ZOFScmd(＝ZOFS2)。

将读取的X轴补偿量XOFScmd(＝XOFS2)和前X轴指令补偿量XOFSold(＝XOFS1)之间的差值以及Z轴补偿量ZOFScmd(＝ZOFS2)和前指令补偿量ZOFSold(＝ZOFS1)之间的差值中的每个除以前指令参考位置Lcmd(＝L1)和当前指令参考位置L2之间的差值，以获得X轴和Z轴比例乘数XOFSpro和ZOFSpro(步骤S305)。

接着，将X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy和ZOFSrdy设定为“1”(步骤S306)。这完成了对于当前处理周期的工具补偿表格的读取处理，并且流程接着进行到步骤S4。

在图12所示的步骤S4中，流程从步骤S402前进到步骤S403，其中使用在步骤S305获得的比例乘数XOFSpro，当前和前参考参考位置Lcur和Lold，以及前补偿量XOFSold计算工具补偿值XOFScur。接着，如果施加了计算的工具补偿量的话，确定是否超过可允许的值(步骤S404)，并且如果判断超过了可允许的值，调节补偿量使得可以不超过可允许的值(步骤S405)。接着，确定当前参考位置Lcur是否达到了在步骤S305中读取的下一个指令参考位置Lcmd(＝L2)。并且如果没有达到指令参考位置，流程前进到步骤S408。

作为结果，在图10所示的参考位置L1和L2之间的间隔中，工具补偿量逐渐的变化(在图10的例子中，逐渐增加)。

如果当前参考位置Lcur达到了下一个指令参考位置Lcmd(＝L2)，将指令补偿量XOFScmd(＝XOFS2)设定为当前工具补偿量XOFScur，并将路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy设定为“关”(“0”)(步骤S407)，由此流程前进到步骤S408。

如果X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy和ZOFSrdy都设定为“关”(“0”)，在接着的处理周期中流程从步骤S303前进到S304。因此，更新了存储前参考位置的寄存器，读取下一指令参考位置Lcmd(＝L3)以及与其联系的工具补偿号码Tcmd，获取新比例乘数XOFSpro和ZOFSpro(在此情况中获取的比例乘数为“0”)，并将X轴和Z轴路径表格/工具补偿就绪标志XOFSrdy和ZOFSrdy都设定为“开”(“1”)(步骤S304，S305和S306)。

在步骤S4的工具补偿处理中，流程从步骤S402前进到S403，并且步骤S401和S402到S406在此后重复地执行直到当前位置Lcur达到下一指令参考位置Lcmd(＝L3)。对于参考位置L2和L3，设定相同的工具补偿号码T2，从而补偿量相同；因此，补偿量在参考位置L2和L3之间的间隔中保持不变。之后，在每个预定周期执行前述的处理，这里不给出进一步的说明，由此补偿量温和地变化，如图10所示。

Claims (8)

1.一种数字控制器，用于根据数据表格控制马达，该马达用于驱动机床轴，其中数据表格根据作为参考变量的时间或者主轴位置来指令轴的位置，该数字控制器包括：

存储装置，用于存储工具补偿号码，并存储对于工具补偿号码分别设定的工具补偿量，该工具补偿号码分别为要实现工具补偿的参考变量的指令值而设定；以及

内插装置，用于在每个预定周期，利用设定的补偿速度，对存储在所述存储装置中的参考变量的每个指令值内插工具补偿量，并将内插了的工具补偿量输出到马达。

2.根据权利要求1所述的数字控制器，其中，所述存储装置还存储与每个要开始或完成工具补偿的参考变量的指令值有关的属性信息。

3.根据权利要求1所述的数字控制器，进一步包括：用于调节工具补偿量，使得通过工具补偿量补偿的每个轴的移动量不超过设定的界限值的装置。

4.一种数字控制器，用于根据数据表格控制用于驱动机床轴的马达，其中数据表格根据作为参考变量的时间或者主轴位置来指令轴的位置，该数字控制器包括：

存储装置，用于存储工具补偿号码、分别为所述工具补偿号码设定的指令工具补偿量、和设定的补偿速度，该工具补偿号码分别为要实现工具补偿的参考变量的指令值而设定；

计算装置，用于计算对最接近于并大于参考变量的当前值的参考变量的下一个指令值设定的工具补偿号码的指令工具补偿量和对参考变量的前一指令值设定的工具补偿号码的指令工具补偿量之间的差值；以及

输出装置，用于输出工具补偿量，该工具补偿量通过所述计算装置计算的指令工具补偿量和设定的补偿速度的差值来变化，从而工具补偿量的变化在参考变量的下一个指令值开始，或者要在参考变量的下一个指令值完成。

5.根据权利要求4所述的数字控制器，其中，所述存储装置还存储关于每个要开始或完成工具补偿的参考变量的指令值的属性信息。

6.根据权利要求4所述的数字控制器，进一步包括：用于调节工具补偿量，使得通过工具补偿量补偿的每个轴的移动量不超过设定的界限值的装置。

7.一种数字控制器，用于根据数据表格控制用于驱动机床轴的马达，其中数据表格根据作为参考变量的时间或者主轴位置来指令轴的位置，该数字控制器包括：

第一存储装置，存储对于要开始工具补偿的参考变量的指令值分别设定的存储工具补偿号码，和对于要终止工具补偿的参考变量的指令值分别设定的存储工具补偿号码；

第二存储装置，存储分别为所述工具补偿号码设定的指令工具补偿量；以及

输出装置，用于输出工具补偿量，该工具补偿量在指令工具补偿量的相邻的一些之间逐渐变化，同时参考变量从要开始工具补偿的指令值中的每一个变化到要终止工具补偿的相邻的指令值。

8.根据权利要求7所述的数字控制器，进一步包括：用于调节工具补偿量，使得通过工具补偿量补偿的每个轴的移动量不超过设定的界限值的装置。

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