CN105005267B - 机床的数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机床的数值控制装置，其具有：定时计算部，其计算反向前移动指令与反向后移动指令的速度的和成为0的时刻的位置等于从反向前移动指令的终点位置远离在位宽度的位置的反向后移动指令的开始定时；以及移动指令开始部，其按照由定时计算部计算出的开始定时来开始反向后移动指令。

Description

机床的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制机床的数值控制装置，尤其涉及一种使机床的反向动作高速化的数值控制装置。
背景技术
在使用机床的以往的移动方向反向的动作的加工中，在反向前移动指令的伺服延迟量成为反向时的在位宽度(要求精度)以下时，开始反向后移动指令(反向前移动指令的下一移动指令)，由此确保反向时的定位精度(参照日本特公平7－16849号公报)。
此外，为了使反向动作高速化，使用前馈控制将伺服延迟量大致设为0，在反向前移动指令的剩余移动量成为反向时的在位宽度(要求精度)以下时，开始(重叠)反向后移动指令，由此使反向动作高速化(参照日本特开平11－39017号公报、日本专利公开2009－282829号公报)。
但是，一般对移动指令施加加减速，反向时，对反向前移动指令的加减速和反向后移动指令的加减速进行合成，由此合成的最终的移动指令反向的定时，比反向后移动指令的开始延迟。因此，在现有技术中，实际的反向时的精度比在位宽度(要求精度)更好，但周期时间延迟相应的量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在移动方向反向的动作中，在在位宽度内最大限提前反向动作的反向开始定时，由此控制能够缩短周期时间的机床的数值控制装置。
本发明的几个实施方式的控制机床的数值控制装置，其特征在于，求出反向前移动指令与反向后移动指令的速度的和成为0时的位置等于从反向前移动指令的终点位置远离在位宽度的位置的反向后移动指令的开始(重叠)定时，在该定时开始反向后移动指令。另外，反向动作表示在加工对象物相对工具进行反向动作的情况，或工具相对加工对象物进行反向动作的情况。
本发明的机床的数值控制装置是在按照包含1个以上的轴的移动方向反向的指令的加工程序来控制机床的各轴，并进行对象物的加工时，以所述1个以上的轴的反向位置进入反向前移动指令的终点位置的在位宽度内的方式开始反向后移动指令的装置，所述机床的数值控制装置具备：定时计算部，其计算所述反向前移动指令与所述反向后移动指令的速度的和成为0时的位置等于从所述反向前移动指令的终点位置远离在位宽度的位置的所述反向后移动指令的开始定时；以及移动指令开始部，其按照由所述定时计算部计算出的所述开始定时来开始所述反向后移动指令。
在2个以上的轴的移动方向反向时，所述定时计算部对每个轴计算出所述反向前移动指令与所述反向后移动指令的速度的和成为0时的位置等于从所述反向前移动指令的终点位置远离在位宽度的位置的所述反向后移动指令的所述开始定时，并按照对每个所述轴计算出的开始定时中的最迟的开始定时来开始所述反向后移动指令。
在所述定时计算部中具有多个在位宽度，并根据加工模式或进给速度来切换所述多个在位宽度。
本发明通过具备以上的结构，能够提供一种在移动方向反向的动作中，在在位宽度内最大限提前反向动作的反向开始定时，由此控制能够缩短周期时间的机床的数值控制装置。
附图说明
参照附图，对以下的实施例进行说明，从而使本发明的所述以及其他目的和特征更加明确。
图1是说明基于定时计算部的反向后移动指令的开始时刻(定时)的图。
图2是说明基于定时计算部的具体的计算例的图。
图3是说明仅通过1轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)时的路径的图。
图4是说明在切削进给时和快速进给时的加工模式中分开使用在位宽度，仅通过1轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)时的路径的图。
图5是说明通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)时的路径的图。
图6是说明通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径不同)的情况下，各轴的反向后移动指令的开始时刻(定时)的图。
图7是说明通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径不同)时的路径的图。
图8是一实施方式的数值控制装置的功能框图。
图9是表示一实施方式的处理的流程的图。
具体实施方式
(关于定时计算部)
在本发明中，对计算反向动作的开始时刻的定时计算部进行说明。图1是说明基于定时计算部的反向后移动指令的开始定时的图。首先，说明符号。
v1(t)：反向前移动指令的速度
v2(t)：反向后移动指令的速度
v(t)：v1和v2的和
Ta：反向后移动指令的开始时刻
Tb：移动指令反向的时刻
Tc：反向前移动指令的完成时刻
S1：从Ta至Tb的移动量
S2：反向时的行进不足量
接着，对反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta的计算方法进行说明。对图1的速度指令v2(t)求出反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta。
＜1＞
根据反向前移动指令的移动量和反向前移动指令的速度v1(t)求出反向前移动指令的完成时刻Tc。
＜2＞
在表示反向前移动指令的速度v1(t)与反向后移动指令的速度v2(t)的合成(和)的速度v(t)的下式(式1)中，设为v(t)＝0，求出移动指令反向的时刻Tb。
v(t)＝v1(t)+v2(t)……(式1)
＜3＞
将反向时的在位宽度设为δ时，根据移动指令反向的时刻Tb，反向前移动指令的完成时刻Tc和公式(式2)，将反向时的行进不足量S2的绝对值设为|S2|＝δ，来求出反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta。另外，在位宽度表示执行中的块定位相对其目标位置到达预定范围时，开始下一块的移动时的所述预定范围，是定位的要求精度(容许误差)。
通过公式(式2)表示从Ta至Tb的移动量S1。
……(式2)
当对从Ta至Tb的移动量S1和反向时的行进不足量S2进行相加时，通过公式(式3)表示。
……(式3)
因此，通过公式(式4)表示反向时的行进不足量S2。
……(式4)
然后，按照求出的反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta来开始反向后移动指令。
另外，在以往技术中图1的S1+S2成为在位宽度δ时，开始了反向后移动指令，因此在图1的Ta之后开始反向后移动指令。
在本发明的几个实施方式中，更准确地计算出S2(反向时的行进不足量)，在成为在位宽度δ的时刻Ta开始反向指令，因此能够比以往技术更快速地开始基于反向指令的反向动作。
(定时计算部的具体的计算例)
在此，使用图2来说明定时计算部的具体的计算例。首先，说明符号。
v1(t)：反向前移动指令的速度
v2(t)：反向后移动指令的速度
v(t)：v1和v2的和
Ta：反向后移动指令的开始时刻
Tb：移动指令反向的时刻
Tc：反向前移动指令的完成时刻
S2：反向时的行进不足量
V：速度(常数)
A：加速度(常数)
求出图2所示的反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta。另外，为了使说明简单，v1(t)、v2(t)如公式(式5)、公式(式6)所示进行直线型加减速。为了着眼于加减速，将反向前移动指令的减速开始时刻设为t＝0。
v1＝A*t-V(Ta≤t≤Tc)……(式5)
v2＝A*(t-Ta)(Ta≤t≤Tc)……(式6)
＜1＞
反向前移动指令的完成时刻Tc在公式(式5)中为v1＝0，因此通过公式(式7)求出Tc。
……(式7)
＜2＞
根据公式(式1)、公式(式5)以及公式(式6)，通过公式(式8)求出Ta～Tc之间的速度v。
v＝v1(t)+v2(t)
＝2A*t-V-A*Ta……(式8)
在此，设为v＝0，通过公式(式9)求出移动指令反向的时刻Tb。
……(式9)
＜3＞
根据公式(式4)、公式(式5)以及公式(式6)，通过公式(式10)求出反向时的行进不足量S2。
……(式10)
在公式(式10)中，通过公式(式7)、公式(式9)向Tc，Tb代入值时，表示成公式(式11)。
……(式11)
将反向时的在位宽度设为δ时，在公式(式11)中|S2|＝δ，表示成公式(式12)。
……(式12)
在该例子中S2＜0，因此表示成公式(式13)，对Ta进行求解时，求出反向后移动指令的开始时刻Ta。
……(式13)
另外，v1(t)、v2(t)不是直线型加减速时也进行同样的计算，由此能够求出反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta。因此，按照这样求出的反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta开始反向后移动指令，由此在在位宽度(δ)内能够最大限地提前反向开始时刻(定时)。
接着，说明本发明的几个实施方式的在由定时计算部计算出的反向后移动指令的开始时刻进行了反向后移动指令时的指令路径与实际路径的关系。
＜实施方式1＞
实施方式1是仅通过1轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)的情况。在定时计算部中，通过1轴的速度、加速度和1轴的反向时的在位宽度来计算反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta。记载此时的加工程序的例子。该加工程序包括用于进行Y轴方向的反向动作的移动指令。
[加工程序]
N1 G01 Y－10.F1000；
N2 G00 Y10.；
[路径图]
图3是说明仅通过1轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)时的路径的图。设Y轴的δ(反向时的在位宽度)＝0.01mm、A(加速度)＝1000mm/sec2，从F1000开始V(速度)＝1000mm/min，因此对公式(式13)进行求解时，成为反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta＝0.0103sec。
因此，在反向前移动指令(N1)的执行过程中，按照反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta＝0.0103sec开始反向后移动指令(N2指令)，由此在Y轴反向时的在位宽度δ内能够最大限地提前反向开始定时。另外，在此以在块之间移动方向反向为例子，但如钻孔周期那样在1块内移动方向反向时也相同。
图4是说明仅通过1轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)的情况下，在切削进给时和快速进给时的加工模式中分开使用在位宽度的图。
对于在位宽度(δ)，具有多个在位宽度(δ1、δ2、δ3)，例如如图4所示，也可以以在切削进给时将在位宽度(δ1)设为在位宽度(δ)，在快速进给时将在位宽度(δ2)设为上述实施方式1的在位宽度(δ)的方式，在切削进给时和快速进给时的加工模式中分开使用在位宽度，。
或者，关于进给速度F指令，以在F指令小于某设定值Fs时，将在位宽度(δ1)设为在位宽度(δ)，大于Fs时，将在位宽度(δ3)设为上述实施方式1的在位宽度(δ)的方式，通过进给速度来分开使用在位宽度。
此外，也可以根据情况将δ1+δ3、δ2+δ3等组合设为上述实施方式1的在位宽度(δ)。
如此，使用多个在位宽度，根据情况分开使用的情形在后述的实施方式中也相同。
＜实施方式2＞
实施方式2是通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)的情况。N1是反向前移动指令，N2是反向后移动指令。在定时计算部中，通过接线方向(X轴、Y轴的合成)的速度、加速度和接线方向的反向时的在位宽度(接线方向的δ)，来计算接线方向的反向后移动指令的开始时刻(定时)Ta。
[加工程序]
N1 G01 X－10.Y－10.F1000；
N2 G00 X10.Y10.；
[路径图]
图5是说明通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径相同)的情况的图。实施方式1通过1轴进行计算，但实施方式2在所有接线方向(各轴的合成)进行计算。之后的计算与实施方式1相同，因此省略。
＜实施方式3＞
实施方式3是通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径不同)的情况。图6是说明通过2轴的移动指令移动方向反向(反向前后的路径不同)的情况的图。在定时计算部中，通过各轴的速度、加速度和各轴的反向时的在位宽度(X轴：δx、Y轴：δy)来计算各轴的反向后移动指令的开始定时Tax(X轴)和Tay(Y轴)。为了满足全轴的反向时的在位宽度，比较Tax(X轴)与Tay(Y轴)，采用较慢的一方的定时(图6、图7中为Tay(Y轴)的定时)。
[加工程序]
N1 G01 X－5.Y－10.F1000；
N2 G00 X10.Y7.；
将反向时的行进不足量设为|S2|＝δx，根据X轴的速度、加速度、δx(X轴反向时的在位宽度)和公式(式4)，对反向后移动指令的开始定时Ta进行求解，由此求出X轴的反向后移动指令的开始定时Tax。
此外，同样地，将反向时的行进不足量设为|S2|＝δy，根据Y轴的速度、加速度、δy(Y轴反向时的在位宽度)和公式(式4)，对反向后移动指令的开始时刻Ta进行求解，由此求出Y轴的反向后移动指令的开始定时Tay。
对于每个轴的反向后移动指令的开始定时的计算，与实施方式1相同，因此省略说明。
比较如上所述地计算出的Tax(X轴)与Tay(Y轴)，在较慢的一方的定时(图6、图7中为Tay(Y轴)的定时)，开始反向后移动指令(N2指令)。由此，在全轴的反向时的在位宽度内，能够最大限地提前反向开始定时。
图8是本实施方式的数值控制装置的功能框图。一般，数值控制装置通过程序解析部2读入并解析加工程序1来生成解析数据。通过移动指令开始部4开始基于解析数据的移动(插补)，通过插补处理部5进行基于解析数据的插补来生成插补数据，通过加减速处理部6对插补数据进行加减速，驱动各轴伺服电动机(X轴伺服电动机7X，Y轴伺服电动机7Y，Z轴伺服电动机7Z)。在本实施方式中，在程序解析部2与移动指令开始部4之间具有定时计算部3，移动指令开始部4按照由定时计算部3计算出的开始定时开始反向后移动指令。
图9是表示本实施方式的处理流程的图。通过流程图表示从读入、解析加工程序至输出用于驱动控制各轴的伺服电动机为止的流程。定时计算部、移动指令开始部是本实施方式的特征部。以下，按照各步骤进行说明。
[步骤sa01]读入、解析加工程序(程序解析部)。
[步骤sa02]判断之前的移动指令与移动方向是否反向，反向时(是)向步骤sa03转移，没有反向时(否)向步骤sa04转移。
[步骤sa03]计算出反向前移动指令与反向后移动指令的速度的和成为0时的位置等于从反向前移动指令的终点位置远离在位宽度的位置那样的反向后移动指令的开始定时(Ta)。
[步骤sa04]判断是否可以开始下一移动指令的移动，可以开始移动时(是)向步骤sa06转移，不可以时(否)向步骤sa07转移。
[步骤sa05]判断是否是反向后移动指令的移动开始定时，是移动开始定时时(是)向步骤sa06转移，不是时(否)向步骤sa07转移。
[步骤sa06]开始下一移动指令(反向后移动指令)的移动。
[步骤sa07]插补各轴的移动指令(插补处理部)。
[步骤sa08]进行各轴的移动指令的加减速处理(加减速处理部)。
[步骤sa09]向各轴的伺服电动机输出移动指令。
补充说明上述流程图。步骤sa01与程序解析部2对应。步骤sa02以及步骤sa03与定时计算部3对应。步骤sa05以及sa06与移动指令开始部4对应。步骤sa07与插补处理部5对应。步骤sa08与加减速处理部6对应。

Claims (3)

1.一种机床的数值控制装置，其在按照包含1个以上的轴的移动方向反向的指令的加工程序来控制机床的各轴，并进行对象物的加工时，开始反向后移动指令使所述1个以上的轴的反向位置进入反向前移动指令的终点位置的在位宽度内，该机床的数值控制装置的特征在于，具备：
定时计算部，其计算出所述反向前移动指令与所述反向后移动指令的速度的和成为0时的位置等于从所述反向前移动指令的终点位置距离在位宽度的位置的所述反向后移动指令的开始定时；以及
移动指令开始部，其按照由所述定时计算部计算出的所述开始定时来开始所述反向后移动指令。
2.根据权利要求1所述的机床的数值控制装置，其特征在于，
所述定时计算部是如下的定时计算部：在2个以上的轴的移动方向反向时，对每个轴计算出所述反向前移动指令与所述反向后移动指令的速度的和成为0时的位置等于从所述反向前移动指令的终点位置距离在位宽度的位置的所述反向后移动指令的所述开始定时，并按照对每个所述轴计算出的开始定时中的最迟的开始定时来开始所述反向后移动指令。
3.根据权利要求1或2所述的机床的数值控制装置，其特征在于，
在所述定时计算部中具有多个在位宽度，并根据加工模式或进给速度来切换所述多个在位宽度。
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