CN101295175A - 在路径表操作中具有减速参考变量的功能的数值控制器 - Google Patents

Abstract

一种数值控制器，当在路径表操作中发出告警、复位或进给保持指令时能够避免受控轴对加工机的机械冲击。该数值控制器执行路径表操作，其中根据存储对应于参考变量的每个设定值的受控轴的指令位置的数据表，以与表示时间、轴的位置或主轴的位置的参考变量的输入值同步地控制加工机的该受控轴的位置。该数值控制器包括：减速/停止指令接收装置，用于接收在路径表操作中的减速并且停止该受控轴的指令；和减速装置，用于将参考变量的递增速率逐步减小至零，从而响应所述减速/停止指令减速并且停止该受控轴。

Description

在路径表操作中具有减速参考变量的功能的数值控制器

技术领域

本发明涉及一种用于控制例如加工刀具和制造加工机的工业加工机的数值控制器，特别涉及称为电子凸轮控制的路径表操作，其中由数值控制器同步地控制加工机的各个轴。

背景技术

已知一种数值控制器，其中相对于例如时间、轴的位置或主轴的位置的参考变量的受控轴的指令位置存储在路径表的操作数据表中，并且从该数据表中连续地读取出受控轴的指令位置以便基于受控轴的指令位置来控制受控轴(参见JP 59-177604A和JP 2003-303005A)。利用这种路径表操作，可不受限制地来移动刀具从而缩短加工时间并且实现加工的高精确度。生成运动路径以便通过直线、二次函数、三次函数等来连接指令位置。

当在传统的路径表操作中发生异常情况时，采用切断向伺服电机和主轴电机提供电源来紧急停止主轴和受控轴的旋转的方法以及停止对受控轴的脉冲分配来立即停止独立于主轴旋转的受控轴的方法。

如在图6a和图6b所示的，在停止对伺服电机的脉冲分配来立即停止独立于主轴旋转的受控轴的方法中，当在用于连接指令位置的功能的连接处没有正常地执行运算操作的情况下发出停止加工机操作的告警信号、复位主轴位置的计数值的复位信号以及暂停加工机操作的进给保持信号时，不停止其位置作为参考变量的主轴，也不控制受控轴至主轴设定的位置，因此受控轴的转速快速变化从而立即停止对加工机施加的影响。

发明内容

本发明的数值控制器执行路径表操作，其中根据存储对应于参考变量的每个设定值的受控轴的指令位置的数据表，以与表示时间、轴的位置或主轴的位置的参考变量的输入值同步地控制加工机的受控轴的位置。该数值控制器包括：减速/停止指令接收装置，用于接收在路径表操作中减速并且停止受控轴的指令；和减速装置，用于将参考变量的递增速率逐步减小至零，从而当所述减速/停止指令接收装置接收到减速/停止指令时减速并且停止受控轴。

可由来自脉冲生成器、时钟、设置在该轴的编码器或是设置在该主轴的编码器的脉冲的计数值来代表参考变量。

该减速装置可根据预定时间常数来减小参考变量的递增速率。

该减速/停止指令可包括停止加工机操作的告警信号、复位参考变量的输入值的复位信号或暂停加工机操作的进给保持信号。

该减速装置将参考变量的递增速率乘以根据预定时间常数而逐步减小的比例因子。

利用上述配置，当发出告警信号、复位信号或进给保持信号时，不会给受控轴的转速带来突变以便保持路径表操作的状态，从而防止对由数值控制器控制的加工机的冲击。

附图说明

图1是根据本发明的数值控制器的主要部件的方框图；

图2a是路径表操作的功能示意图，并且图2b是具有超驰装置的路径表操作的功能方框图；

图3是根据本发明实施例在路径表操作中发出告警、复位或进给保持信号时降低参考变量的递增速率的处理流程图；

图4是根据本发明另一个实施例使用超驰的比例因子来降低参考变量的递增速率的处理流程图；

图5a和图5b是表示其中主轴的转速根据预定时间常数逐渐地降低的主轴和受控轴的转速变化的曲线图；以及

图6a和图6b是表示根据现有技术的主轴和受控轴的转速变化的曲线图。

具体实施方式

图1表示根据本发明执行路径表操作的数值控制器的主要部件。执行生成及编辑加工程序以及执行加工机的自动操作的系统程序和各种程序存储在ROM 21中。CPU 13通过总线20读取存储在ROM 21中的系统程序并且根据所读取的系统程序来总体上控制数值控制器1。RAM 22存储临时的计算数据、显示数据以及由操作者通过显示/MDI单元2输入的输入数据。路径表操作的数据表Tx、Ty和Tz存储在SRAM 23中。通过接口24读取或是通过显示/MDI单元2输入的加工程序等存储在SRAM 23中。

接口24与数值控制器1和例如外部存储设备的外部设备27互连。在数值控制器1中编辑的加工程序可通过外部设备27存储在外部存储介质中。PC(可编程控制器)25通过I/O单元26输出信号至加工刀具的辅助设备以便控制该辅助设备。PC 25还接收来自设置在加工刀具上的操作面板的各个开关的信号并且在对该信号执行必要的处理之后传送该信号至CPU 13。显示/MDI单元2是具有显示器、键盘等的人工数据输入设备，而接口14接收来自显示/MDI单元2的键盘的指令和数据，并且传送打CPU 13。接口15连接至操作面板3以接收来自操作面板3的各种指令。各个轴的轴控制器16、17和18接收来自CPU 13的各个轴的运动指令并且输出各个轴的指令至伺服放大器9、10和11。当接收到指令时，伺服放大器9、10和11驱动各个轴的伺服电机4、5和6。伺服电机4、5和6具有内置的位置/转速检测器，并且将来自该位置/转速检测器的位置/转速反馈信号反馈到轴控制电路16、17和18以便执行各个轴的位置/转速的反馈控制。在图1中，省略了位置/转速的反馈。

主轴控制电路19接收主轴旋转指令并且输出主轴转速指令至主轴放大器12。当接收到该主轴转速指令时，主轴放大器12以指令的转速来旋转主轴电机7。位置编码器8将脉冲(参考脉冲)和与主轴电机7的旋转同步地一次旋转信号反馈给主轴控制电路19以便执行主轴的转速控制。由CPU 13通过主轴控制电路19读取反馈脉冲和一次旋转信号，并且计数反馈脉冲的个数以及存储在RAM 22中设置的计数器(对应于在图2a中的计数器28)中。表示给主轴的主轴转速指令的脉冲可以用作参考脉冲。

前述实施例是一个例子，使用来自设置在主轴的位置编码器的反馈脉冲作为参考脉冲，其中主轴作为参考轴并且在由数值控制器控制的加工刀具中提供三个受控轴。在该实施例中，在SRAM 23中预备并且存储三个受控轴的路径表操作数据表。受控轴的个数可以是两个、四个或多于四个。在这种情况下，在SRAM 23中预备并且存储路径表操作数据表使得数据表的个数对应于受控轴的个数和也相应所提供的轴控制电路、伺服放大器以及伺服电机的个数。可使用外部轴作为参考轴并且可使用设置在外部轴的脉冲编码器生成的脉冲作为参考脉冲。此外，还可使用来自外部脉冲生成器的脉冲或是来自设置在CPU13中的时钟的脉冲作为参考脉冲。

图2a示意性地表示路径表操作的功能。在图2a中，表示参考轴的运动的参考脉冲，例如来自设置在主轴或外部轴的位置编码器的脉冲，来自外部脉冲生成器或是时钟的脉冲输入至计数器28并由计数器28进行计数，并且每隔预定周期(ITP周期)将计数值存储在参考变量计数器30中。参考变量计数器30的值输入至受控轴X、Y和Z的路径表操作插值处理部31-33，并且处理部31-33参考路径表操作数据表Tx、Ty和Tz分别得到受控轴的位置指令并且输出指令的位置与前一处理周期的位置之间的各个差值作为运动指令至受控轴的伺服电机4-6。

当指令进行路径表操作时，或在指令进行路径表操作之后第一次从该参考轴的位置编码器发出一次旋转信号时，响应复位信号来复位参考变量计数器30。此外，在连接该指令位置的功能连接处没有正常执行运算操作的情况下也发出复位信号。

图2b示意性地表示具有附加的超驰装置的路径表操作的功能。在图2b中，输入表示参考轴的运动的参考脉冲至计数器28并且每隔预定周期(ITP)计数参考脉冲。乘法器29将由计数器28计数的脉冲个数乘以由超驰装置设定的比例因子，并且相乘的结果存储在参考变量计数器30中。如在JP2003-303005A中所述的，超驰装置可将比例因子设定为期望值。

图3表示根据本发明实施例在路径表操作中由数值控制器1的CPU13执行的算法。

当输入路径表操作指令时，CPU 13将表示在路径表操作数据表中读取该数据的位置的标记(index)i设定为“1”(步骤S1)，并且读取存储在SRAM23中的数据表的第i行的指令数据(步骤S2)。将读取的参考变量的设定值Li存储在用于存储在运动路径的起始位置的参考变量的设定值的寄存器Ms(L)中，并且受控轴(X轴)的指令位置Xi存储在用于存储运动路径的起始位置的寄存器Ms(X)中(步骤S3)。

随后，读取路径表的第(i+1)行的指令数据(步骤S4)。读取的参考变量的设定值Li+1存储在用于存储在运动路径的终止位置的参考变量的设定值的寄存器Me(L)中，并且受控轴(X轴)的指令位置Xi+1存储在用于存储运动路径的终止位置的寄存器Me(X)中(步骤S5)。

随后，确定所读取的数据是否表示路径表操作的终止指令(步骤S6)，如果不是，则确定是否输入告警信号、复位信号或进给保持信号(步骤S7)。如果确定没有输入告警信号、复位信号或进给保持信号，则读取参考变量的输入值(步骤S8)，并且所读取的参考变量的输入值Lm大于等于存储在寄存器Me(L)中的运动路径的终止点的参考变量的设定值(步骤S9)。如果参考变量的输入值Lm未达到在运动路径的终止位置的参考变量的指令值，则根据在路径表的第(i+1)行的指令数据指定的函数R来连接存储在寄存器Ms(L)和Ms(X)中的运动路径的起始位置与存储在寄存器Me(L)和Me(X)中的运动路径的终止位置的轨迹控制的分配(distributing)运动指令的处理、以及在每个分配处理处的受控轴(X轴)的运动量输出至受控轴(X轴)的轴控制电路16(步骤S10)。随后，过程返回步骤S7以便在每个分配处理周期中执行从步骤S7至步骤S10的处理。

当在步骤S9确定参考变量的输入值Lm大于等于存储在寄存器Me(L)中的运动路径的终止点的参考变量的设定值时，标记递增地增加“1”(步骤S13)并且将存储在寄存器Me(L)中的参考变量的设定值存储在寄存器Ms(L)中，将存储在寄存器Me(X)中的受控轴的指令位置存储在寄存器Ms(X)中，以及将下一起始位置的数据存储在寄存器Ms(L)和寄存器Ms(X)中(步骤S14)。随后，过程返回步骤S4，读取数据表的第(i+1)行的指令数据，并且将所读取的参考变量的设定值Li+1存储在寄存器Me(L)中和将受控轴(X轴)的指令位置Xi+1存储在寄存器Me(X)中，从而存储下一运动路径的终止点的位置数据(步骤S5)。当在执行上述处理时在步骤S6读取路径表操作结束指令时，结束路径表操作的过程。

当在步骤S7中确定输入了告警信号、复位信号或进给保持信号时，确定参考变量的递增速率Vp是否为零(步骤S11)。如果参考变量的递增速率不是零，则递增速率Vp减少预定量ΔVp(步骤S12)。根据在每个分配周期(distribution period)中的预定时间常数，使用量ΔVp来逐步减小递增速率Vp。在递增速率Vp减少量ΔVp之后，过程返回步骤S8，读取其递增速率减小的参考变量的输入值Lm。随后，过程通过步骤S9-S10返回步骤S7。在每个分配周期反复执行步骤S7、S11-S12以及S8-S10的处理以便逐步使受控轴减速(图5a和图5b)。当确定参考变量的递增速率减小至零(例如，主轴和受控轴停止了)时，结束路径表操作的过程。在这个实施例中，由于在每个预定周期计数和存储在计数器28中的参考脉冲的个数代表参考变量的递增速率，在每个预定周期由计数器28计数的值对应于Vp。

作为另一个实施例，可根据预定时间常数逐步减小在图2b中所示的配置中的超驰的比例因子来实现受控轴的减速/停止。在这个实施例中，在乘法器29将对应于Vp的每个预定周期由计数器28计数的值乘以根据预定时间常数减小的比例因子。

图4表示使用超驰的比例因子来减小参考变量的递增速率的处理。从具有预定初始值的超驰的比例因子A中减去量ΔA，从而根据预定时间常数来减小比例因子A(步骤S15)，由计数器28计数的值乘以减小的超驰的比例因子A(步骤S16)，并且过程返回步骤S8。预先设定量ΔA以便在每个分配周期根据预定的时间常数来减小比例因子A。在每个分配周期反复执行步骤S7、S11、S15-S16和S8-S10的处理以减速受控轴。当由计数器28的计数值和比例因子A的乘积减小至零时，结束路径表操作的过程。在这个实施例中，无须考虑维护路径表操作的参考变量即可逐步减速受控轴。

此外，还可设定受控轴作为主轴，并且还可根据存储对应于参考变量的设定值的主轴的指令位置的数据表，与表示时间或轴的位置的参考变量的输入值同步地控制主轴的位置。

Claims (5)

1.一种数值控制器，用于执行路径表操作，其中根据存储对应于参考变量的每个设定值的受控轴的指令位置的数据表，以与表示时间、轴的位置或主轴的位置的参考变量的输入值同步地控制加工机的受控轴的位置，所述数值控制器包括：

减速/停止指令接收装置，用于接收在路径表操作中减速并且停止受控轴的指令；和

减速装置，用于将参考变量的递增速率逐步减小至零，从而当所述减速/停止指令接收装置接收到减速/停止指令时可减速并且停止受控轴。

2.根据权利要求1所述的数值控制器，其特征在于：

由来自脉冲生成器、时钟、设置在该轴的编码器或是设置在主轴的编码器的脉冲的计数值代表参该考变量。

3.根据权利要求1所述的数值控制器，其特征在于：

所述减速装置根据预定时间常数减小参考变量的递增速率。

4.根据权利要求1所述的数值控制器，其特征在于：

所述减速/停止指令包括用来中断加工机操作的告警告警信号、用来复位该参考变量的输入值的复位信号或是用来暂停加工机操作的进给保持信号。

5.根据权利要求1所述的数值控制器，其特征在于：

所述减速装置将该参考变量的递增速率乘以根据预定时间常数而逐步减小的比例因子。

Images