CN105278463B

CN105278463B - 基于表形式数据进行运转的数值控制装置

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Publication number: CN105278463B
Application number: CN201510388793.3A
Authority: CN
Inventors: 金丸智; 竹内靖
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2018-08-24
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: US10018987B2; JP6162655B2; DE102015008297B4; US20160004245A1; JP2016018248A; DE102015008297A1; CN105278463A

Abstract

本发明提供一种基于表形式数据进行运转的数值控制装置，使用NC程序和以基准轴的位置作为基准来指示各轴位置的表形式数据，驱动机床的各轴电动机。该数值控制装置根据通过NC程序指示的移动指令，生成与通过移动指令控制的轴对应的插补数据，根据表形式数据，生成与通过表形式数据控制的轴对应的插补数据，进而，生成选择或叠加这2个插补数据所得的插补数据。

Description

基于表形式数据进行运转的数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及基于表形式数据进行运转的数值控制装置。

背景技术

作为与基准轴的运动同步地分别同步驱动控制各控制轴的方法，公知以下的基于表形式数据的运转功能：与基准轴位置对应地预先将控制轴的位置信息存储为设置于存储器等中的表形式数据，根据存储为该表形式数据的信息，使各控制轴与基准轴同步地运转。

将时间、轴位置、或以主轴位置为基准的轴的位置、或设定了M代码等辅助功能的表形式数据存储在存储器、或用网络连接的存储装置中，一边顺序地读出该表形式数据，一边控制各轴和辅助功能。

作为提出了这样的功能的现有例子，已知以下的技术，即将与每个时间或每个旋转角度对应的可动轴的位置存储为数值控制数据，监视时间或旋转角度，每次达到所存储的时间或旋转角度，输出与可动轴对应的数值控制数据(例如参照特开昭59-177604号公报)。

另外，还已知以下的发明，即设置存储相对于基准位置的X轴、Z轴的指令位置的数据表，将计数基准脉冲的计数器的值乘以倍率值而求出基准位置，根据该求出的基准位置，输出存储在数据表中的X轴、Z轴的指令位置而对X轴、Z轴进行同步控制，由此在根据存储在数据表中的数据进行驱动控制的情况下，也能够施加倍率，进而能够指示线性地将指令位置之间连接起来、或二次函数连接、三次函数连接等，并且还能够指示辅助功能(例如参照日本特开2003-303005号公报)。

根据上述日本特开昭59-177604号公报、日本特开2003-303005号公报所记载的发明，能够进行不受加工程序限制的自由的工具的动作，能够实现加工时间的缩短、加工的高精度化。

但是，在现有技术的数值控制装置中，基于表形式数据的运转的预处理、以及插补的方法与基于NC程序的运转的预处理、以及插补的方法不同，没有汇总各个插补结果的单元，因此存在无法在同一系统路径内同时执行基于表形式数据的运转和基于NC程序的运转的问题。在现有技术中，在进行基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转的情况下，如图12所示，在进行基于NC程序的运转的过程中，根据系统内的加工状况、加工内容，通过M代码等切换到基于表形式数据的运转而进行控制。

图13是说明执行这样的运转的切换的数值控制装置的处理(运转切换执行处理)的流程图。

[步骤S1301]如果该运转切换执行处理开始，则最初判别当前应该成为处理对象的程序是NC程序还是表形式数据。在判别为当前应该成为处理对象的程序是NC程序的情况下，前进到S1302，在判别为是表形式数据的情况下，前进到S1305。

[S1302]读出成为处理对象的NC程序。

[S1303]从NC程序中取出成为处理对象的程序块而进行预处理。

[S1304]求出向成为处理对象的程序块的每个分配周期的各轴可动部指示的分配移动量，执行插补处理。

[S1305]读出成为处理对象的表形式数据。此外，读出的表形式数据是预处理后的表形式数据。

[S1306]使用读出的表形式数据执行基于基准轴位置的控制对象轴的插补处理，输出插补结果。

这样，在现有的处理方法中，无法同时执行基于NC程序的运转、基于表形式数据的运转，因此在系统内根据加工状况、或加工内容，切换执行基于表形式数据的运转和基于NC程序的运转，在NC程序的运转中，无法根据表形式数据以实际时间为基准只控制特定的轴。

另外，在现有的基于表形式数据的运转中，没有参照通过NC程序控制的轴的插补结果的单元，无法将通过NC程序控制的轴指定为在表形式数据中使用的基准轴。因此，没有在通过表形式数据控制的轴和通过NC程序控制的轴之间取得同步的单元，无法使通过表形式数据控制的轴的动作跟随通过NC程序控制的轴的动作。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种数值控制装置，其具备：在同一系统内同时执行基于表形式数据的运转和基于NC程序的运转的单元；在通过表形式数据控制的轴和通过NC程序控制的轴之间进行同步的单元。

本发明的数值控制装置使用NC程序、将时间或成为基准的轴的位置作为基准来指示各轴位置的表形式数据，驱动机床的各轴电动机。该数值控制装置具备：第一插补数据生成部，其根据通过上述NC程序指示的移动指令，生成与通过上述移动指令控制的轴对应的插补数据即第一插补数据；第二插补数据生成部，其根据上述表形式数据，生成与通过上述表形式数据控制的轴对应的插补数据即第二插补数据；第三插补数据生成部，其生成对通过第一插补数据生成部生成的上述第一插补数据、通过上述第二插补数据生成部生成的上述第二插补数据进行选择或叠加而得的第三插补数据。

上述数值控制装置还可以具备：基准值变换部，其将上述第一插补数据生成部生成的上述第一插补数据变换为在上述表形式数据中使用的基准轴的基准值。

根据本发明，在基于NC程序的运转中，通过表形式数据控制特定的轴，由此在指令程序块中不拘泥于上述特定的轴的动作，能够以任意的定时使其叠加、在角部的加工中使上述特定的轴先行，能够实现加工时间的缩短、以及复杂的形状加工。

另外，能够对M代码等辅助功能进行时间控制，因此在由于机床的个体差而NC程序的进展状况产生了差异的情况下，也能够在指定的时间执行外部设备的控制等。

进而，按照通过NC程序进行主加工的基本轴的控制、表形式数据下的周边轴的控制这样的形式区分基于程序的控制对象，由此容易生成程序，提高维护性。

附图说明

根据参照附图的以下的实施例的说明能够了解本发明的上述以及其他的目的和特征。

图1是表示驱动机床的本发明的数值控制装置的一个方式的主要部分框图。

图2是表示本发明的数值控制装置的一个实施方式的功能框图。

图3是表示本发明的实施方式的同时执行基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转的概念的图。

图4是表示图2的数值控制装置的NC程序和表形式数据的同时执行处理的流程图。

图5是表示图2的数值控制装置的NC程序和表形式数据的同步执行处理的流程图。

图6是表示现有技术的NC程序的一个例子的图。

图7是表示执行了图6的NC程序的情况下的控制轴的动作的图。

图8是表示NC程序和表形式数据的一个例子的图。

图9是表示通过本发明的数值控制装置执行了图8的NC程序和表形式数据的情况下的控制轴的动作的图。

图10A～图10C是说明现有技术的执行NC程序时的因机床的个体差产生的问题的图。

图11是说明本发明的数值控制装置的时间指定控制动作的例子的图。

图12是表示现有技术的执行基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转的切换的概念的图。

图13是现有技术的基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转的切换执行处理的流程图。

具体实施方式

图1是表示本发明的控制机床的数值控制装置的一个方式的主要部分框图。

CPU11是整体地控制数值控制装置10的处理器，经由总线21读出存储在ROM12中的系统程序，依照该读出的系统程序来控制数值控制装置整体。在RAM13中存储暂时的计算数据、显示数据、以及操作者经由LCD/MDI单元(带液晶显示装置的手动输入装置)70输入的各种数据。SRAM存储器14通过未图示的电池被备份，构成为即使数值控制装置10的电源被切断也保持存储状态的非易失性存储器。在SRAM存储器14中存储经由接口15读入的加工程序、经由LCD/MDI单元70输入的加工程序等。在SRAM存储器14中还预先存储有上述的使任意的轴动作的表形式数据。另外，在ROM12中预先写入有用于实施加工程序的生成和编辑所需要的编辑模式的处理、用于自动运转的处理的各种系统程序。

接口19与手动脉冲发生器71连接。该手动脉冲发生器71被安装在机床的操作盘上，被用于通过基于手动操作的分配脉冲的各轴控制而精密地定位机床的可动部。

接口15能够进行数值控制装置10和外部设备72的连接。可编程设备控制器(PMC)16通过内置于数值控制装置10的时序程序经由I/O单元17向机床的辅助装置输出信号而进行控制。另外，接受配备在机床的主体上的操作盘的各种开关等的信号，在进行了必要的信号处理后传送到CPU11。

各轴的伺服控制电路30～31接受来自CPU11的各轴的移动指令量，向伺服放大器40～41输出各轴的指令。伺服放大器40～41接受该指令，驱动各轴的伺服电动机50～51。各轴的伺服电动机50～51内置位置/速度检测器，将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈到伺服控制电路30～31，进行位置/速度的反馈控制。另外，在图1中省略了对于位置/速度的反馈的记载。

另外，主轴控制电路60接受主轴指令，向主轴放大器61输出主轴速度信号。主轴放大器61接受主轴速度信号，按照所指示的转速使驱动主轴的主轴电动机62旋转。位置检测器63与主轴的旋转同步地向主轴控制电路60反馈反馈脉冲(基准脉冲)和1个旋转信号，进行速度控制。符号65是调整为与当前时刻同步的时钟装置。

此外，图1所示的数值控制装置10具有2个控制轴，但控制轴当然也可以有3个以上。

图2是表示本发明的数值控制装置10的一个实施方式的功能框图。

数值控制装置10具备NC程序分析单元110、第一插补单元120、基准值变换单元130、第二插补单元140以及插补数据选择/叠加单元150。NC程序分析单元110读出存储在未图示的存储器中的NC程序100，分析该读出的NC程序100而取得移动指令。第一插补单元120进行根据由NC程序分析单元110分析出的移动指令来确定沿着动作路径的多数插补点的插补处理，将通过该插补处理生成的插补数据(第一插补数据)暂时存储在未图示的存储器中。基准值变换单元130读出存储在未图示的存储器中的预处理后的表形式数据200，并且取得由第一插补单元120生成的第一插补数据，在通过NC程序控制由表形式数据200指定的基准轴的情况下，将第一插补单元120生成的第一插补数据变换为表形式数据200的基准值。第二插补单元140使用从基准值变换单元130取得的表形式数据进行根据基准轴位置的控制对象轴的插补处理，将通过该插补处理生成的插补数据(第二插补数据)暂时存储在未图示的存储器中。

插补数据选择/叠加单元150根据第一插补单元120、第二插补单元140分别存储在存储器中的第一、第二插补数据，进行根据第一、第二的哪个插补数据控制系统内的轴的选择、第一和第二插补数据的叠加等，根据通过选择/叠加生成的插补数据(第三插补数据)控制伺服电动机。也可以根据对数值控制装置10设定的设定状况、NC程序、表形式数据的指令、或经由传感器等得到的与加工状况有关的信息，在加工中动态地决定选择第一、第二的哪个插补数据、或是否叠加这两个插补数据。

在该情况下，也可以根据设定状况或加工状况，优先选择第一插补数据(基于NC程序的轴控制)、第二插补数据(基于表形式数据的轴控制)的任意一个。另外，也可以通过表形式数据设定NC程序的修正数据，并根据设定状况或加工状况将第二插补数据与第一插补数据叠加。

通过具备这样的功能的数值控制装置10，能够如图3所示那样同时执行在现有技术中只能选择地执行的基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转。

图4是说明图2的数值控制装置10的基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转的同时执行的处理(运转同时执行处理)的流程图。此外，该流程图表示没有通过NC程序控制用表形式数据200指定的基准轴的情况下的处理的流程。

[步骤S401]读出成为处理对象的NC程序。

[步骤S402]从NC程序取出成为处理对象的程序块而进行预处理。

[步骤S403]求出成为处理对象的程序块的每个分配周期向各轴可动部指示的分配移动量，执行插补处理。

[步骤S404]将在步骤S403中求出的插补处理的结果作为第一插补数据存储在存储器中。

[步骤S405]读出成为处理对象的表形式数据。此外，读出的表形式数据为预处理后的表形式数据。

[步骤S406]使用在步骤S405中读出的表形式数据执行基于基准轴位置的控制对象轴的插补处理。

[步骤S407]将在步骤S406中求出的插补处理的结果作为第二插补数据存储在存储器中。

[步骤S408]取得在步骤S404和步骤S407中分别存储的各插补数据，进行用哪个程序(NC程序、还是表形式数据)控制系统内的轴的选择、两个程序(NC程序和表形式数据)的插补数据的叠加等，作为第三插补数据输出，结束该运转同时执行处理。

图5是说明图2的数值控制装置10的在基于NC程序的运转和基于表形式数据的运转的同时处理中以通过NC程序控制的控制轴为基准轴使通过表形式数据控制的轴动作的处理(轴动作处理)的流程图。

[步骤S501]读出成为处理对象的NC程序。

[步骤S502]从NC程序读出成为处理对象的程序块，进行预处理。

[步骤S503]求出成为处理对象的程序块的每个分配周期向各轴可动部指示的分配移动量，执行插补处理。

[步骤S504]将在步骤S503中求出的插补处理的结果作为第一插补数据存储在存储器中。

[步骤S505]读出成为处理对象的表形式数据。此外，读出的表形式数据为预处理后的表形式数据。

[步骤S506]取得在步骤S504中记录在存储器中的第一插补数据。

[步骤S507]将在步骤S506中取得的第一插补数据变换为在表形式数据中使用的基准轴的基准值。

[步骤S508]使用在步骤S507中变换后的基准值和在步骤S505中读出的表形式数据，执行基于基准轴位置的控制对象轴的插补处理。

[步骤S509]将在步骤S508中求出的插补处理的结果作为第二插补数据存储在存储器中。

[步骤S510]取得在步骤S504和步骤S509中分别存储的各插补数据，进行通过哪个程序(NC程序、还是表形式数据)控制系统内的轴的选择、两个程序(NC程序和表形式数据)的插补数据的叠加等，作为第三插补数据输出，结束该轴动作处理。

这样，本发明的数值控制装置具备：能够在同一系统内同时执行基于表形式数据的运转、基于NC程序的运转，分别存储NC程序和表形式数据的插补结果的单元；将插补结果汇总为一个的单元，其中，废弃现有的判别和分支处理，在NC程序的插补后进行表形式数据的插补。该数值控制装置能够进行通过哪个程序来控制系统内的轴的选择、两个程序的插补结果的叠加等。

另外，本发明的数值控制装置具备能够取得由表形式数据来控制的轴和由NC程序来控制的轴之间的同步而在表形式数据的插补之前读出所存储的NC程序的插补结果并变换为表形式数据的基准值的单元，由此能够以根据NC程序动作的轴的坐标为基准对表形式数据进行插补。

使用图6～图9说明使用了本发明的数值控制装置的控制处理的效果。

在基于NC程序的现有的运转方法中，根据快进叠加、就位检查的设定等，轴在程序块结束处减速或停止。因此，在现有的运转方法中，在生成图6所示的NC程序O0201的情况下，如图7所示的图表那样，在NC程序O0201中，在Y50.0、X200.0(2)的指令程序块结束时，Y轴、X轴暂时减速或停止后，开始向Y100.0、X150.0(3)移动。此外，图7的图表中的符号(1)、(2)、(3)分别表示通过图6的NC程序的指令指示的轴位置(1)、(2)、(3)。

与此相对，在使用了本发明的数值控制装置的轴控制中，能够避免这样的控制轴的减速、停止。

图9是表示通过本发明的数值控制装置使图8所示的NC程序O0202和表形式数据<AXIS_TABLE_0202_X>同时运转，使通过表形式数据控制的X轴的动作与通过NC程序控制的Y轴的动作同步的情况下的各轴的动作的图表。此外，图9的图表中的符号(2)、(3)、(5)、(6)、(7)分别表示通过图8的NC程序O0202、表形式数据<AXIS_TABLE_0202_X>的指令指示的轴位置(2)、(3)、(5)、(6)、(7)。

在图8中，在NC程序O0202中，M1234表示开始表形式数据的执行的M代码，Q0202表示所执行的表形式数据的编号。另外，在表形式数据<AXIS_TABLE_0202_X>中，R98、R99分别表示表形式数据的首部和结尾，L表示成为基准的轴的坐标值，X表示所控制的轴的坐标值。另外，Y＝0表示将成为基准的轴指定为Y轴。

在NC程序O0202中，在执行了表形式数据的开始M代码(1)后，将Y轴定位于0.0(2)，使其移动到100.0(3)。如果在NC程序O0202中执行了表形式数据的开始M代码，则在表形式数据<AXIS_TABLE_0202_X>中，根据首部所记载的Y＝0(4)将Y轴设定为基准轴，以Y轴的坐标为基准来控制X轴的动作。X轴以如下方式进行动作：与将Y轴定位于0.0(2)同时地，移动到0.0(5)，与Y轴的坐标移动到50.0(2’)、100.0(3)同步地，分别定位于200.0(6)、150.0(7)。

即，根据图9可知，在本发明的数值控制装置中，通过使NC程序和表形式数据同步，在Y轴以恒定速度从0.0(2)向100.0(3)(如图7(现有技术)所示那样没有减速和停止地)移动的过程中，X轴从0.0(5)移动到200.0(6)，以及从200.0(6)移动到150.0(7)。

这样，本发明的数值控制装置在基于NC程序的运转中，通过表形式数据控制特定的轴，由此不拘泥于指令程序块地使上述特定的轴的动作在任意的定时叠加，由此能够使轴在NC程序的程序块结束处不减速或不停止地移动。

同样，通过将本发明的数值控制装置应用于角部的加工等，使特定的轴先行，由此能够实现加工时间的缩短以及更复杂的形状加工。

使用图10A～图10C、图11说明使用了本发明的数值控制装置的控制处理的其他效果。

在基于NC程序的现有的运转方法中，由于因机床的个体差、或工件的重量等造成加工状况的变化，指令程序块的执行状况产生时间差。因此，即使在从加工开始决定的时间需要输出辅助功能，由于指令程序块的执行状况，实际上输出辅助功能的定时也存在偏差。

例如，在图10A的NC程序中，在开始执行G00Y0.0(1)的指令程序块后，在经过1000msec的实际时间后，输出使冷却系统运转的辅助功能M567的情况下，根据平均的加工时间向Y100.0(2)的下一个程序块插入M567(3)。

但是，由于机床的个体差等原因，例如在机床A中，如图10B所示，有时到Y100.0(2)的程序块结束为止的所用时间为980msec，在另一个机床B中，如图10C所示，到Y100.0(2)的程序块结束为止的所要时间为1025msec，无法在实际时间1000msec后准确地输出辅助功能。

与此相对，在本发明的数值控制装置的轴控制中，在NC程序的运转过程中，对M代码等的辅助功能进行时间控制，由此能够与NC程序的运转状况无关地，以实际时间准确地输出辅助功能。

以下表示通过本发明的数值控制装置的控制方法，使NC程序O0302、表形式数据<TIME_TABLE_0302_M>同时运转的例子。在此，NC程序内的M1234是开始执行表形式数据的M代码，Q0302表示所执行的表形式数据的编号，表形式数据中的R98、R99分别表示表形式数据的首部和结尾，L表示成为基准的时间(单位：msec)。

在NC程序中，在执行了表形式数据的开始M代码(1)后，顺序地执行以后的指令程序块。如果在NC程序中执行了表形式数据的开始M代码，则在表形式数据中，开始基准时间的计数，在1000msec后输出M567。

因此，在到Y100.0(2)的程序块结束为止的所要时间为1025msec的情况下，在执行表形式数据的开始M代码(1)后，即开始执行G00Y0.0(1)的指令程序块后，能够在实际时间1000msec后可靠地输出辅助功能M567。

这样，在本发明中，能够对M代码等辅助功能进行时间控制，因此在由于机床的个体差而NC程序的进展状况中产生差异的情况下，也能够在指定的时间执行外部设备的控制等。

Claims

1.一种数值控制装置，其使用NC程序和表形式数据来驱动机床的各轴电动机，该表形式数据将时间或成为基准的轴的位置作为基准来指示各轴位置，该数值控制装置的特征在于，具备：

第一插补单元，其根据通过分析上述NC程序而取得的移动指令，生成与通过上述移动指令控制的轴对应的插补数据即第一插补数据；

第二插补单元，其根据上述表形式数据，生成与通过上述表形式数据控制的轴对应的插补数据即第二插补数据；

插补数据选择/叠加单元，其生成将上述第一插补数据和上述第二插补数据进行叠加而得的第三插补数据。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

还具备：基准值变换部，其将上述第一插补单元生成的上述第一插补数据变换为在上述表形式数据中使用的基准轴的基准值。