CN100430850C - 对话式数值控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对话式数值控制装置。根据以对话方式形成的对话式程序依次读入工序数据。判断该工序能否进行示教控制，若可以则将示教开始命令附加在开头，做成该工序的NC程序并输出。另外，在该工序的NC程序后附加示教结束命令。在每个工序进行向上述NC程序的变换。另外，对于全工序选择示教控制的自动ON/OFF的情况，当全工序可以示教控制时，在变换为NC程序的开头附加示教控制开始命令，在最后附加示教结束命令。

Description

对话式数值控制装置

技术领域

本发明涉及控制机床等的数值控制装置。特别涉及一种基于用对话式输入的数据做成加工程序，能够执行该加工程序的对话式数值控制装置，并且是执行示教控制的对话式数值控制装置。

背景技术

在反复指令相同指令图形(パタ一ン)执行相同动作图形进行加工等时，为了提高加工精度进行示教控制。该示教控制是指将指令相同指令图形产生相同动作图形的1个图形作为1个周期，取样位置偏差，根据该位置偏差存储1个周期份的修正数据，把相同指令图形中的对应取样时的修正数据加到当前取样时的位置偏差上进行修正。反复执行该示教控制，依次更新修正值，从而最终将位置偏差收敛在「0」附近。正因为位置偏差收敛在「0」附近，从而可得到高加工精度(例如，参照特开平6-309021号公报)。

现有技术中，该示教控制只适用于产生相同动作图形的二进制运转，在通常利用NC程序(EIA格式)的运转中(程序中存在M代码等指令，在NC程序的各层执行时，由于伴随根据该M代码等指令的处理执行的影响，导致动作定时偏离)，即使执行相同的NC程序，也无法产生相同的动作图形，因此不适用于NC程序。

因此，在日本特许申请(特开2005-122647号公报)中提出了对于通常的NC程序(EIA格式)也能适用示教控制的数值控制装置。在该特许申请中，反复执行相同指令图形进行加工时，预先指令程序中指令示教控制开始位置以及结束位置的示教控制接通指令、示教控制关闭指令(或，预先设定存储可示教控制的指令)，根据程序指令的种类是否是被设定存储的可示教控制的指令，进行示教控制。

但是，在上述特许申请中提出的数值控制装置，其加工程序的做成者必须在加工程序中输入指令示教控制开始位置以及结束位置的指令代码，预先设定存储可示教控制的指令，因此若不是精通加工的程序员，很难做成执行示教控制的加工程序。

发明内容

本发明涉及用对话式输入加工形状以及加工条件做成对话式程序的对话式数值控制装置，其具有做成并存储基于相同动作图形中的位置偏差的修正数据，基于该存储的修正数据修正相同动作图形执行时的位置偏差的示教控制机能。

本发明的对话式数值控制装置的第1方式，具备：通过做成的对话式程序判别可否示教控制的判别机构；将上述对话式程序变换为NC程序的变换机构；以及在由上述判别机构判别可以示教控制并且由上述变换机构变换为NC程序的NC程序的开头以及结束位置插入示教控制开始的指令代码以及示教控制结束的指令代码的指令代码插入机构。

能够将上述示教控制的对象作为对话式程序整体。

也可以是上述判别机构按对话式程序的每个加工工序单位判别可否示教控制，另外，上述指令代码插入机构在由上述判别机构判断可以示教控制后的加工工序的NC程序的开头以及最后分别插入示教控制开始的指令代码以及示教控制结束的指令代码。

本发明对话式数值控制装置的第2方式，具备：通过做成的对话式程序判别可否示教控制的判别机构；执行上述对话式程序，输出加工路径的移动指令的机构；以及在由上述判别机构判断可以示教控制后的对话式程序的开头以及结束位置分别输出示教控制开始的指令以及示教控制结束的指令的指令输出机构。

能够将上述示教控制的对象作为对话式程序整体。

也可以是上述判别机构按做成的对话式程序的每个加工工序进行判别，另外，上述指令输出机构在输出由上述判别机构判别可以示教控制的加工工序的加工路径的移动指令之前输出示教控制开始的指令，在该加工工序中的加工路径的移动指令的输出结束后输出示教控制结束指令。

本发明具备以上构成，对于以对话形式做成的加工程序，在能够示教控制时，能够指令自动进行示教控制，因此即使是初学者也能容易做成进行示教控制的加工程序。

附图说明

通过参照附图的以下实施例的说明，明确本发明的上述和其他目的以及特征。

图1是本发明一实施方式的对话式数值控制装置的概要图。

图2是表示伺服系统中的位置环路控制和示教控制的方框图。

图3是表示在图1的对话式数值控制装置中，做成对话式程序的加工程序编辑画面的一个例子的图。

图4是利用由对话式数值控制装置做成的对话式程序直接运转机床的第1例流程图。

图5是利用由对话式数值控制装置做成的对话式程序运转机床的第2例流程图。

具体实施方式

图1是本发明一实施方式的对话式数值控制装置的概要图。对话式数值控制装置的硬件构成与现有的对话式数值控制装置相同，因此在图1中简略表示。对话式数值控制装置10由CNC系统11和伺服系统12构成。CNC系统11和伺服系统12之间通过接口17连接。

CNC系统11具备：数值控制用的处理器13；由ROM、RAM、非易失RAM等构成的存储器14；以及由CRT或液晶构成的显示器和键盘等的输入设备构成的显示器/输入设备18。另外，CNC系统11通过接口也连接到外部存储器19上而构成。

伺服系统12包含控制机床等的各轴伺服马达的位置、速度、电流的伺服电路和主轴的控制电路。伺服系统12具有伺服用的处理器15和由ROM、RAM等构成的存储器16。该伺服系统12通过伺服放大器20连接到各轴的伺服马达M1～M4上。另外，通过主轴放大器21连接到主轴马达SM上。用软件进行控制各轴伺服马达的伺服控制或主轴的控制。

CNC系统11的处理器13利用显示器/输入设备18以对话形式做成加工程序并存放在存储器14中。另外，读取并执行该存放的对话式程序，根据用各程序段指令的移动指令，通过向各轴的分配插补处理，进行将向各轴的移动指令通过接口17提交给伺服系统12。

伺服系统12的处理器15根据该移动指令和来自设置在各伺服马达等的位置/速度检测器的位置、速度的反馈信号，还根据电流反馈信号，进行位置、速度、电流的环路处理，通过伺服放大器20驱动控制各轴伺服马达M1～M4。另外，同样地，对于主轴马达SM，作成速度的反馈控制，把主轴速度保持为对话式程序指令值。另外，以对话形式做成的对话式程序变换为NC程序，存放在外部存储器19中，使在其他装置的利用成为可能。

上述对话式数值控制装置10的构成、作用与现有数值控制装置相同。并且，还有在本实施方式中，伺服系统12的处理器15也实施示教控制的处理。

图2是在伺服系统12中，控制处理器15实施的各伺服马达M1～M4的伺服处理的部分方框图。特别地，在本实施方式中，设有进行示教控制的示教控制器30，伺服系统12的处理器15也执行该示教控制器30的处理。还有，该示教控制器30是现有公知的设备。

不实施示教控制时，利用减法器36从CNC系统11指令的位置指令中减去由位置/速度检测器反馈来的位置反馈量，求出位置偏差，求出的偏差乘以位置环路增益Kp，求出速度指令，将该求出的速度指令指令给速度控制部。在速度控制部根据该速度指令和反馈来的速度反馈量，进行比例、积分等的处理，求出电流指令，将求出的电流指令向电流控制部输出。在电流控制部，进行电流的环路控制，通过伺服放大器20驱动控制伺服马达M1～M4。

示教控制器30包括：加法器31；用于稳定化控制系统而设置的频带限制滤波器32；存储对应相同指令图形的1个周期份的取样数的多个修正数据的延迟单元存储器33；以及补偿控制对象的相位延迟、增益降低的动态特性补偿单元34。

示教控制器30输入按每个取样周期(位置/速度环路处理周期)求出的位置偏差，并且从延迟单元存储器33中读取对应相同指令图形中的当前取样时的修正数据，进行动态特性补偿单元34的处理，输出修正值。之后，利用加法器37将该修正值(示教控制器30的输出)加到位置偏差上。然后，将利用加法器37得到的相加结果乘以位置环路增益Kp，求出速度指令，将求出的速度指令输入到速度控制部39中。

一方面，将在当前取样时从延迟单元存储器33中读取的修正数据用加法器31加到位置偏差上。然后，用频带限制滤波器32处理用加法器31得到的相加结果，得到修正数据。此后，使延迟单元存储器33的存储数据移动1个，将通过该频带限制滤波器32的处理而得到的修正数据存放在存储最新数据的存储器中。

如上，在示教控制中，通过在根据以前实施的相同指令图形的处理中的各取样时的位置偏差而求出的修正数据内，读取对应执行当前相同指令图形时的当前取样时的修正数据，修正位置偏差。还有，将对应执行下一个相同指令图形时的当前取样时的修正数据存放在延迟单元存储器中，更新修正数据。这样一来，将利用相同指令图形产生相同动作图形作为前提执行示教控制。

但是，在有切削螺纹加工或M代码等的指令时，在加工程序的各次执行时动作定时偏离，各加工程序的执行时不能用相同动作图形执行。因此，在上述日本特许申请(特愿2003-359664号公报)中，通过在加工程序中输入指令示教控制开始位置以及结束位置的指令代码，或通过预先设定存储可以示教控制的指令，能够在读取该指令时进行示教控制。

一方面，对话式数值控制装置在以1个零件单位做成对话式程序时，内部自动做成加工工序。也就是，对话式数值控制装置即使以加工工序单位做成对话式程序，或即使以1个零件单位做成，都能把握加工工序。

因此，通过把示教控制的示教单位作为加工工序单位，对话式数值控制装置不需要对话式程序做成者通过命令等指令示教控制中的示教开始、结束的指示，对话式数值控制装置能够自动将示教控制的开始、结束向下位控制器指示成为可能。

图3是在对话式数值控制装置中，做成对话式程序的加工程序编辑画面的例子。对话式程序由初期设定数据和工序数据构成。初期设定数据包含：加工原料的材质、加工原料的形状(棒材、型材)、原料外径(原料外径的直径值)、原料内径(原料内径部分的直径值)、原料长、最高转动(周向速度固定控制时的最高转数)、切削液(使用切削液的指定)、X，Z轴向各自的加工余量、倒角量、产品长(加工结束后的产品长度)等，设定这些数据。另外，工序数据由切削条件和其切削形状构成，输入并设定这些数据。例如，指定加工种类(棒材、端面、螺纹、槽等)，在棒材的情况下，若指定加工区域，则自动决定粗加工工序的切削条件(使用工具的管理号、作为切削速度的周向速度、切削进给、初次切入量等)。另外，还指定精加工工序等的各工序的切削条件。切削形状依据显示画面所显示的提示，输入坐标值等定义形状。

如上所述，在对话式程序中，定义加工工序，以加工工序单位决定切削条件，按顺序执行。并且，外径加工或内径加工等也能够示教控制，但切削螺纹加工不能示教控制，根据加工工序的加工种类决定能否示教控制。因此，本发明通过将示教控制单位作为程序整体或各工序单位，从而不必将示教控制的开始、结束定义在对话式程序中也能够自动接通、关闭示教控制。

图4是利用由对话式数值控制装置10做成的对话式程序直接运转机床的第1例流程图。

首先，在自动进行示教控制ON/OFF动作时，操作者将自动示教控制模式设定为ON，另外，预先设定该自动示教控制是以工序单位执行还是以在程序整体执行的加工零件单位执行。

若指令对话式程序的直接运转指令，则CNC系统11的处理器13首先判断对话式程序是否设定成示教控制自动ON/OFF模式(步骤a1)。如果没有设定成示教控制自动ON/OFF模式，则进行通常的运转，执行不进行示教控制的对话式程序(步骤a14)。

一方面，若设定成示教控制自动ON/OFF模式，则判断示教控制的ON/OFF是否是根据工序单位而设定(步骤a2)。若是根据工序单位而设定的话，则读入对话式程序的初期设定数据的同时读入第1工序数据(步骤a3，a4)。

于是，根据读入的工序数据判断当前执行的工序是否可适用示教控制(步骤a5)。若是外径加工或内径加工等可适用示教控制的工序，则将对应当前工序存储的修正数据转送到设置在下位控制器的伺服系统12的示教控制器30中，进一步输出示教开始指令(步骤a6)。

示教控制器30将接收到的修正数据设定到延迟单元存储器33中的同时使示教控制成为可以执行。

其次，根据读入的工序数据，进行加工路径的计算(步骤a7)，向伺服系统12输出加工路径(移动指令)(步骤a8)。并且，到当前读入的工序结束为止反复执行步骤a7，a8的处理。一方面，在步骤a5中，读入的工序是切削螺纹加工等不能适用示教控制的工序时，跳过步骤a6转移到步骤a7，到工序结束为止反复执行上述步骤a7，a8的处理。

伺服系统12的处理器15进行位置、速度、电流环路处理的同时，输入示教开始指令时，也执行图2所示的示教控制器30的处理。

从CNC系统11送来的加工路径(位置指令)和位置反馈信号中求出位置偏差。另外，输入示教开始指令时，在示教控制器30中进行与图2一同说明的示教控制，将得到的修正量(示教控制器30的输出)用加法器37加到位置偏差上，从而修正位置偏差。之后，修正的位置偏差乘以位置增益Kp，求出速度指令Vc。用求出的速度指令Vc和速度反馈信号进行速度环路控制，求出转矩指令(电流指令)。根据该求出的转矩指令(电流指令)和电流反馈进行电流环路控制，求出向伺服马达的指令，通过伺服放大器20驱动伺服马达。

若读入的加工工序结束(步骤a9)，则判别到当前为止执行过的加工工序是否是执行了示教控制的工序(步骤a10)。若是执行示教控制的工序，则向作为下位控制器的示教控制器30发出示教控制结束的指令，结束示教控制处理。另外，使存储在示教控制器30的延迟单元存储器33中的修正量对应读入工序并进行存储(步骤a11)。还有，前工序是未执行示教控制的工序时，不进行步骤a11的处理。

其次，判断对话式程序中是否有下一个工序(步骤a12)，若还有下一个工序，则读取下一个工序(步骤a13)，返回到步骤a5，执行上述步骤a5以下的处理。并且，若执行到已经没有下一个工序的最后工序为止(步骤a12)，结束该对话式程序的执行。

如上所述，依次读入工序数据，判断读入的工序是否是可以示教控制的工序。其结果，若是可以示教控制的工序，则将对应当前工序存储的修正数据输出给示教控制器，并且将示教控制开始指令输出给示教控制器，进行示教控制。一方面，若是不能示教控制的工序(切削螺纹加工等)，则不输出示教控制开始指令，不进行示教控制。

一方面，在步骤a2中，在示教控制自动ON/OFF的单位不是工序而是指定程序整体的情况下，读取对话式程序的全工序数据，判断该全工序是否是能够示教控制的工序(步骤a15，a16)。其结果，在全工序中含有不能示教控制的工序时，发出警报信号，将不能全工序的示教控制告知操作者(步骤a20)。

另一方面，判别全工序能够示教控制时，将全工序的修正数据输出给下位控制器的示教控制器30，还有，将示教控制开始指令输出给示教控制器30(步骤a17)。于是，执行全工序(例如，计算加工路径，输出移动指令)(步骤a18)。在下位控制器的伺服系统中，进行示教控制的同时进行位置、速度、电流环路处理，从而驱动伺服马达进行全工序的加工。

并且，若结束全工序，将示教结束指令输出给下位控制器的同时，读入并存储示教控制的修正数据(步骤a19)。

还有，在示教控制中，若进行相同图形的动作示教控制，多次执行根据修正数据的位置偏差的修正以及修正数据的更新处理，则位置偏差在零附近。在本阶段再更新修正数据毫无意义，还会导致精度下降。因此，进行规定次数的修正数据的更新、输出的示教控制后在示教控制器侧进行设定以便不进行修正数据的更新。此时，从CNC系统11输出示教控制开始指令时，不进行修正数据的更新，只进行根据修正数据的位置偏差的修正的示教控制。

图5是利用由对话式数值控制装置10做成的对话式程序运转机床的第2例流程图。在该第2例中，不是原样不变地执行作为加工程序的对话式程序，而是将对话式程序变换为NC程序，将其作为加工程序。

在该图5所示的第2运转例中的处理与图4所示的第1运转例的处理大致相同，第1运转例的步骤a1～a20对应第2例的步骤b1～b20。第1运转例和第2运转例的不同点在于：将在第1运转例的步骤a6、a17中的示教开始指令输出给下位控制器的处理取代为在第2运转例的步骤b6、b17中的NC程序中附加示教控制开始命令的处理：将在第1运转例的步骤a11、a19中的示教结束指令输出给下位控制器的处理取代为在第2运转例的步骤b11、b19中的NC程序中附加示教控制结束命令的处理；以及将第1运转例的步骤a8、a 14、a18中的加工路径的输出以及全工序的执行取代为将第2实施例的步骤b8、b14、b18中的加工路径作为NC程序输出的处理。

该第2实施方式的动作处理与第1动作处理大致相同，因此简单说明其处理。

若对话式程序未设定为示教控制自动ON/OFF模式(步骤b1)，则进行通常的运转，不进行示教控制，将对话式程序变换为NC程序(步骤b14)。若设定为示教控制自动ON/OFF模式，则判断示教控制的ON/OFF是否是工序单位(步骤b2)，如果设定为工序单位，则读入对话式程序的初期设定数据，并且还读入对话式程序的第1工序数据(步骤b3、b4)。

判断变换为NC程序的该工序是否是可以示教控制的工序(步骤b5)。若是可以示教控制的工序，则附加示教控制开始命令(根据该命令，还包含示教控制的修正数据的送出指令)(步骤b6)，根据工序数据计算路径，求出加工路径并作为NC程序输出，存储到存储器中(步骤b7、b8)。一方面，若是不能示教控制的工序，则不进行步骤b6的处理，只进行步骤b7、b8。

若结束当前工序的NC程序的做成，则如果前工序是进行示教控制的工序，则NC程序中附加示教控制结束命令(利用该命令，还包含来自示教控制器的修正数据的读入指令)，进行读入下一个工序的数据的步骤b5以下的处理。在示教控制工序的前后通过附加示教控制开始命令、以及结束命令，从对话式程序做成NC程序并存储。

另外，将示教控制自动ON/OFF对程序整体指定时，从步骤b2转移到步骤b15，读取全工序的数据，判断是否含有不能示教控制的工序(步骤b15、b16)，含有不能示教控制的工序时，输出警报并告知，对于整个工序能够示教控制时，在开头附加示教控制开始命令(步骤b17)，将全工序的加工路径变换为NC程序输出并存储(步骤b18)，并且，在NC程序的最后附加示教控制结束命令(步骤b19)，结束该处理。

Claims (6)

1.一种以对话形式输入加工形状以及加工条件做成对话式程序的对话式数值控制装置，具有做成并存储基于相同动作图形的位置偏差的修正数据，基于该已存储的修正数据修正相同动作图形执行时的位置偏差的示教控制功能，其特征在于，

具备：通过做成的对话式程序判别可否示教控制的判别机构；将上述对话式程序变换为NC程序的变换机构；以及在由上述判别机构判别为可以示教控制并且由上述变换机构变换为NC程序的NC程序的开头以及结束位置插入示教控制开始的指令代码以及示教控制结束的指令代码的指令代码插入机构。

2.根据权利要求1所述的对话式数值控制装置，其特征在于，

将上述示教控制的对象作为对话式程序整体。

3.根据权利要求1所述的对话式数值控制装置，其特征在于，

上述判别机构按对话式程序的每个加工工序单位判别可否示教控制，

上述指令代码插入机构在由上述判别机构判断为可以示教控制的加工工序的NC程序的开头以及最后分别插入示教控制开始的指令代码以及示教控制结束的指令代码，做成NC程序。

4.一种以对话形式输入加工形状以及加工条件做成对话式程序的对话式数值控制装置，具有做成并存储基于相同动作图形的位置偏差的修正数据，基于该已存储的修正数据修正相同动作图形执行时的位置偏差的示教控制功能，其特征在于，

具备：通过做成的对话式程序判别可否示教控制的判别机构；执行上述对话式程序，输出加工路径的移动指令的机构；以及在由上述判别机构判断为可以示教控制的对话式程序的开头以及结束位置分别输出示教控制开始的指令以及示教控制结束的指令的指令输出机构。

5.根据权利要求4所述的对话式数值控制装置，其特征在于，

将上述示教控制的对象作为对话式程序整体。

6.根据权利要求4所述的对话式数值控制装置，其特征在于，

上述判别机构按做成的对话式程序的每个加工工序进行判别，

上述指令输出机构在输出由上述判别机构判别为可以示教控制的加工工序的加工路径的移动指令之前输出示教控制开始的指令，在该加工工序的加工路径的移动指令的输出结束后输出示教控制结束的指令。

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