CN103930240A - 机床用控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减轻对机床中产生的热变位量进行计算处理的处理负担并且避免处理速度下降、而且提高工件的加工精度的机床用控制装置。该机床用控制装置（100）具有逐次解析控制部（100）、事先解析控制部（120）、修正值计算部（130）、变化量计算部（140）以及模式切换部（150），该机床用控制装置（100）执行根据机床（M）的构成部分中产生的热变位量被进行了修正的加工程序，并使机床（M）动作，从而实现对工件（W）的高精度的加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制NC自动车床装置等机床的机床用控制装置。
背景技术
以往，作为在执行加工程序时依次计算出的修正量，例如，已知针对机床的热变位量的修正量，并具有以下的机床的控制装置(例如，参照专利文献1)：在所述热变位量到达饱和热变位量之前对热变位量进行运算，在热变位量到达饱和热变位量之前将逐次热变位量作为修正量使用，并在热变位量到达饱和热变位量之后将饱和热变位量作为修正量使用。
另外，具有以下的数值控制装置(例如，参照专利文献2)，其包括：一行一行地读入工件的加工程序来进行执行的逐次解析控制单元；以及将所述加工程序预先统一地解读并转换成预先确定的形式来进行执行的事先解析控制单元，通过所述逐次解析控制单元或事先解析控制单元来控制机床的动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10－143217号公报(参照权利要求书、图1至图3。)
专利文献2：日本特开2002－341912号公报(参照权利要求书、图1至图3。)
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，在上述的机床的控制装置中，存在需要预先测量或者计算饱和热变位量因而不能容易地进行热变位的修正这样的问题。
另一方面，事先解析控制单元通常能够比逐次解析控制单元更高速地控制机床的动作，但是，在需要进行上述热变位的修正的情况下，例如，针对工件的每一个加工周期，基于热变位的修正值(热变位修正量)将加工程序解读并转换、创建执行数据，因此有可能导致处理速度下降，存在当事先解析控制单元执行时不容易进行热变位的修正的问题。
因此，本发明所要解决的技术问题、即本发明的目的是提供一种修正在机床中产生的热变位量并避免处理速度下降从而提高工件加工精度的机床用控制装置。
用于解决问题的手段
首先，本发明的权利要求1涉及的机床用控制装置设有：逐次解析控制单元，一行一行地读入工件的加工程序来进行执行；事先解析控制单元，将所述加工程序预先统一地解读并转换成预先确定的形式来进行执行；以及修正量计算单元，依次计算出执行所述加工程序时的修正量，根据由该修正量计算单元计算出的修正量，执行所述加工程序，并控制机床的动作，在所述机床用控制装置中，设有：变化量计算单元，依次计算出所述修正量的变化量；以及模式切换单元，相互地切换所述事先解析控制单元和逐次解析控制单元，该模式切换单元被构成为：在所述变化量处于预先确定的规定范围内的情况下，使所述事先解析控制单元动作，在所述变化量不在所述范围内的情况下，使所述逐次解析控制单元动作，所述事先解析控制单元被构成为：根据所述变化量处于规定范围内的修正量进行所述转换，在事先解析控制单元持续动作的过程中，不进行再转换，由此，解决了上述的问题。
并且，在本发明的权利要求2涉及的发明中，在权利要求1涉及的机床用控制装置中，所述修正量计算单元计算与机床的热变位相对应的热变位修正量，由此进一步解决了上述问题。
并且，在本发明的权利要求3涉及的发明中，在权利要求1或权利要求2涉及的机床用控制装置中，所述模式切换单元被构成为在一个加工周期开始时切换事先解析控制单元和逐次解析控制单元，由此进一步解决了上述的问题。
并且，在本发明的权利要求4涉及的发明中，在权利要求1至3中任一项涉及的机床用控制装置中，具有逐次解析继续动作单元，在所述模式切换单元从所述逐次解析控制单元切换到事先解析控制单元后、在预先确定的规定时间内从所述事先解析控制单元切换到逐次解析控制方法的情况下，所述逐次解析继续动作单元使逐次解析控制单元持续动作预先确定的规定的逐次解析执行时间，由此进一步解决了上述的问题。
发明效果
本发明的权利要求1涉及的机床用控制装置通过在不预先测量或计算修正量的饱和值的情况下，根据修正量的变化量，切换事先解析控制单元和逐次解析控制单元并使其动作，能够提高工件的加工精度，并且通过在事先解析控制单元的继续动作过程中不进行加工程序的再次转换，能够实现基于事先解析控制单元的工件加工时间的缩短。
并且，本发明的权利要求2涉及的机床用控制装置除了权利要求1涉及的机床用控制装置所实现的效果以外，由于所述修正量计算单元计算与机床的热变位相对应的热变位修正量，因此，在不预先进行饱和热变位量的测量和计算的情况下，能够容易地修正热变位量，控制机床的动作，从而高精度地对工件进行加工。
并且，在本发明的权利要求3涉及的机床用控制装置中，除了权利要求1或权利要求2涉及的机床用控制装置所实现的效果以外，由于所述模式切换单元被构成为在一个加工周期开始时切换事先解析控制单元和逐次解析控制单元，因此能够高速且高精度地控制机床，并且能够高精度地对工件进行加工。
并且，在本发明的权利要求4涉及的机床用控制装置中，除了权利要求1至3中任一项所述的机床用控制装置所实现的效果以外，防止所述逐次解析控制单元和事先解析控制单元的切换频繁地发生，防止事先解析控制单元对加工程序的转换频繁发生，从而能够进一步缩短加工时间。
附图说明
图1是表示本发明实施例涉及的机床用控制装置的结构的框图。
图2是沿着时间轴表示机床的加工程序以及解析模式的表。
图3是表示本发明实施例涉及的机床用控制装置的控制流程的流程图。
图4是表示本发明实施例涉及的机床用控制装置的控制流程的流程图。
图5是热变位量、工件尺寸以及修正值的时间变化图和解析模式的时间图。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施例涉及的机床用控制装置100进行说明。如图1所示，本发明的实施例涉及的机床用控制装置100包括逐次解析控制110、事先解析控制部120、修正量计算部130、变化量计算部140、以及模式切换部150，并对机床M进行控制。机床M例如是对多个工件连续地进行加工的机床，例如，假设为对棒材进行加工的自动车床等，包括主轴M1、主轴Z轴马达M2、Z轴滚珠丝杠M3、加工工具M4、刀具台M5、X轴滚珠丝杠M6以及刀具台X轴马达M7。
机床用控制装置100根据事先存储的加工程序，对主轴Z轴马达M2进行旋转控制，使主轴M1沿着Z轴滚珠丝杠M3向Z轴方向移动，并且对刀具台X轴马达M7进行旋转控制，使刀具台M5沿着X轴滚珠丝杠M6向X轴方向移动，由此机床M能够对工件W进行加工。
通常，在所述机床M对工件W进行加工时，由于各马达的旋转、滚珠丝杠的摩擦等导致产生热，由于由该热引起的滚珠丝杠的伸长等导致产生加工误差(热变位)。对此，本机床用控制装置100被构成为：通过所述修正量计算部130计算修正所述变位(热变位)的热变位量作为修正值，并通过所述变化量计算部140计算修正值(修正量)的变化量。
在本实施方式中，修正量计算部130如图2所示，与工件W的加工周期无关地，以一定的周期依次计算修正值，这些修正值被存储在图未示的寄存器等存储器中。所述修正值是基于机床侧的温度、热变位量等计算出的。此外，由于上述修正值的计算方法等是公知的，因此省略详细的说明。
所述变化量计算部140如图3所示，判定修正量计算部130是否计算出修正值(步骤S101)，如果修正值被计算出，则获取修正值(步骤S102)，根据所获取的修正值来计算出变化量(步骤S103)。可以根据在时间上前后计算出的修正量彼此之间的差分、移动平均等，计算变化量。
接下来，判定上述变化量是否处于规定的范围内(步骤S104)，如果变化量处于规定的阈值(范围)内，则设置事先解析标志(步骤S105)。在步骤S104中，如果变化量不在规定的范围内(阈值外)，则判定事先解析标志是否被设置(步骤S106)，如果事先解析标志没有被设置，则返回流程；如果事先解析标志被设置，则重置事先解析标志并返回流程。
以上，根据修正值，依次计算修正值的变化量，并根据变化量进行事先解析标志的设置和重置。此外，所述修正值与工件W的加工周期无关地被输出，因此事先解析标志也与工件W的加工周期无关地被设置或重置。
所述机床用控制装置100包括：逐次解析模式，通过所述逐次解析控制部(逐次解析控制单元)110一行一行地读入加工程序来进行执行,并控制所述各马达；以及事先解析模式，通过事先解析控制部(事先解析控制单元)120将加工程序预先统一地解读并转换成预先确定的形式，通过被转换的程序控制所述各马达。所述逐次解析模式和事先解析模式通过所述模式切换部150切换而被择一地设定，所述机床用控制装置100通过逐次解析模式和事先解析模式的任一者进行工件W的加工控制。
模式切换部150如图4所示，判定在步骤S210中被设定、在步骤S207中被关闭的逐次解析继续标志是否被设置(步骤S201)，如果逐次解析继续标志没有被设置，则判定所述事先解析标志是否被设定(步骤S202)。
如果事先解析标志被设置，则判定逐次解析模式是否被设定(步骤S203)；如果逐次解析模式被设定，则使事先解析控制部120执行事先解析并进行事先解析的运算(步骤S204)，设定成事先解析模式(步骤S205)。如果逐次解析模式没有被设定，则直接执行步骤S205，在不进行事先解析的再运算的情况下继续进行事先解析模式的设定。
另一方面，在步骤S202中，如果事先解析标志没有被设置，则判定事先解析模式是否被设定(步骤S208)，如果事先解析模式被设定，则判定事先解析模式是否被持续设定一定的时间(步骤S209)。
如果事先解析模式被持续设定一定的时间，则设定逐次解析模式(步骤S211)，如果事先解析模式没有被持续设定一定的时间，则设置所述逐次解析继续标志(步骤S210)，在步骤S211中设定逐次解析模式。在步骤S208中，如果事先解析模式没有被设定，则在步骤S211中设定逐次解析模式，并使逐次解析模式持续。
在步骤S201中，如果逐次解析继续标志被设置，则判定逐次解析模式是否被持续设定一定时间(步骤S206)。如果判定为逐次解析模式被持续设定一定时间，则重置使逐次解析模式持续的所述逐次解析继续标志(步骤S207)，执行步骤S202。如果在步骤S206中判定为逐次解析模式没有被持续执行一定时间，则执行步骤S211。模式切换部150针对工件W的每一个加工周期的结束，重复执行步骤S201到S211，直至机床M对工件W的加工动作结束。
通过上述模式切换部150的动作，机床用控制装置100在工件W的一个加工周期结束时，通过所述变化量计算部140，在事先解析标志被设置的情况下，设定事先解析模式，在事先解析标志没有被设置的情况下，设定逐次解析模式。
但是，当事先解析模式在经过预先确定的一定时间之前被切换到逐次解析模式时，被切换后的逐次解析模式与事先解析标志的设置无关地，继续持续设定预先确定的规定的逐次解析执行时间。通过步骤S201、S206、S207，实现使逐次解析模式持续动作所述逐次解析执行时间的逐次解析继续动作单元的功能。
如果机床用控制装置100被设定逐次解析模式，则所述逐次解析控制部110根据工件W的一个加工周期开始时的修正值(例如，图2的修正值A)进行修正的同时，一行一行地执行加工程序，由此热变位被修正，机床M能够高精度地对工件W进行加工。
如果机床用控制装置100被设定事先解析模式，通过被所述事先解析控制部120进行转换后的程序，与机床用控制装置100被设定逐次解析模式的情况相比，机床M能够对工件W高速地进行加工。通过基于修正值的变化量处于所述阈值内的最新修正值(例如，图2的修正值F)来执行事先解析控制部120对加工程序的转换运算，在事先解析模式下热变位被修正，工件W的加工精度也被维持高精度。此外，事先解析控制部120对加工程序进行转换运算时所使用的修正值是只要是所述变化量处于所述阈值内的修正值，则除所述最新的修正值以外，还可以考虑所述变化量处于所述阈值内的最初修正值(例如，图2的修正值C)、变化量处于阈值内的各修正值的平均值等。
但是，如果事先解析模式被持续设定，则机床用控制装置100为了继续使用暂时通过事先解析控制部120被转换后的程序，如图5(a)所示，继续使用转换后的的程序进行控制时，对于事先解析控制部120对加工程序进行的转换运算中应用的修正值，当热变位量的变化增大、依次计算出的修正值的变化量不在所述阈值内时，工件W的加工精度下降，加工误差增大。
对此，修正量计算部130对修正值的计算、变化量计算部140对变化量的计算、以及事先解析标志的设置和重置在被设定为事先解析模式后也被继续执行，机床用控制装置100如图5(b)所示，在修正值的变化量暂时处于阈值内并且事先解析模式被设定以后，当修正值的变化量不在阈值内时，也被再次设定为逐次解析模式，通过基于当前时刻的修正值的逐次解析模式，能够追随于热变位量，从而能够提高工件W的加工精度。
由此，能够将机床M对工件的加工精度维持在高精度，因此，能够在不预先测量或计算饱和热变位量的情况下对机床用控制装置100设定事先解析模式，从而通过事先解析使工件W的加工处理速度提高，并且在机床用控制装置100被设定成事先解析模式后，通过根据需要再次设定成逐次解析模式，能够维持件W的加工精度。因此，所述阈值被设定成对于工件的设计尺寸、加工误差处于可允许的范围的值。
当通过事先解析模式对工件W进行加工时，与通过逐次解析模式对工件W进行加工的情况相比，由于工件W的每一个加工周期中处理速度以规定的比例提高，因此，如果将逐次解析模式下的一个加工周期的周期时间设为t、将提高的比例设为α％，则通过在事先解析模式下对工件W进行加工，能够在每一个加工周期中能够缩短α·t/100的处理时间。例如，当在工件W的每一个加工周期中处理速度提高5％时，则在每一个加工周期中能够缩短0.05t的处理时间。
另一方面，当通过事先解析模式对工件W进行加工时，需要在加工前执行基于事先解析控制部120的所述事先解析的运算。因此，如果将运算时间设为T，则在从逐次解析模式暂时转换到事先解析模式后，通过以“T/缩短时间”(周期)在事先解析模式下进行加工，能够抵消运算时间T，通过以“T/缩短时间”周期以上的次数、即“t·T/缩短时间”以上的时间在事先解析模式下进行加工，能够缩短加工时间全体。例如，在缩短的时间如上所述为0.05t时，通过以“t·T/0.05t＝T/0.05小时”以上的时间在事先解析模式下进行加工，能够缩短加工时间全体。
但是，如果在从逐次解析模式切换到事先解析模式后、在“t·T/缩短时间”以内再次从事先解析模式切换到逐次解析模式，则不能抵消向事先解析模式切换时的运算时间T，如果以后保持逐次解析模式，则整体的加工时间反而延长。
在“t·T/缩短时间”以内从事先解析模式向逐次解析模式切换的状态可认为是由于热变位不稳定而产生的，所述模式切换部150被构成为：在将上述步骤S209中的一定时间设为“t·T/缩短时间(例如，T/0.05小时)”，并通过所述逐次解析继续动作单元在“t·T/缩短时间”以内从事先解析模式切换到逐次解析模式的情况下，与事先解析标志的ON、OFF无关地，执行逐次解析模式持续所述逐次解析执行时间。
由此，防止了逐次解析模式与事先解析模式的切断频繁发生，并限制了加工时间的增加。关于逐次解析执行时间，只要是可认为热变位是稳定的那样的时间即可，例如，可设定为t·T/缩短时间的2倍程度。
附图标记说明
100…机床用控制装置
110…逐次解析控制部
120…事先解析控制部
130…修正量计算部
140…变化量计算部
150…模式切换部
M…机床
M1…主轴
M2…主轴Z轴马达
M3…Z轴滚珠丝杠
M4…加工工具
M5…刀具台
M6…X轴滚珠丝杠
M7…刀具台X轴马达
W…工件
Claims (4)
1.一种机床用控制装置，设有：逐次解析控制单元，一行一行地读入工件的加工程序来进行执行；事先解析控制单元，将所述加工程序预先统一地解读并转换成预先确定的形式来进行执行；以及修正量计算单元，依次计算出执行所述加工程序时的修正量，根据由该修正量计算单元计算出的修正量，执行所述加工程序，并控制机床的动作，其特征在于，设有：
变化量计算单元，依次计算出所述修正量的变化量；以及模式切换单元，相互地切换所述事先解析控制单元和逐次解析控制单元，
该模式切换单元被构成为：在所述变化量处于预先确定的规定范围内的情况下，使所述事先解析控制单元动作，在所述变化量不在所述范围内的情况下，使所述逐次解析控制单元动作，
所述事先解析控制单元被构成为：根据所述变化量处于规定范围内的修正量进行所述转换，在事先解析控制单元持续动作的过程中，不进行再转换。
2.根据权利要求1所述的机床用控制装置，其中，所述修正量计算单元计算与机床的热变位相对应的热变位修正量。
3.根据权利要求1或2所述的机床用控制装置，其中，所述模式切换单元被构成为在一个加工周期开始时切换事先解析控制单元和逐次解析控制单元。
4.如权利要求1至3中任一项所述的机床用控制装置，其中，具有逐次解析继续动作单元，在所述模式切换单元从所述逐次解析控制单元切换到事先解析控制单元后、在预先确定的规定时间内从所述事先解析控制单元切换到逐次解析控制单元的情况下，所述逐次解析继续动作单元使逐次解析控制单元持续动作预先确定的规定的逐次解析执行时间。
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