CN105302066A - 基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置，停止距离计算单元在使上述加工机以不产生冲击的最大加速度停止的情况下，根据具备探针的驱动轴从当前的速度到停止而进行移动的距离和探针没有损坏的停止距离，计算使具备上述探针的驱动轴停止的加速度，加减速控制单元根据停止距离计算单元计算出的加速度，对每个插值周期计算驱动轴的速度，插值单元根据插值数据和由上述加减速控制单元计算出的驱动轴的速度，输出控制驱动轴的数据。

Description

基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及能够进行各轴的加减速控制，使得在避免触摸探针的损伤的同时，施加给加工机的冲击减小的数值控制装置。

背景技术

在加工机上测量工件等被测定物的形状在进行高精度的加工的基础上是非常重要的。作为测量被测定物的形状的技术，公知一种使触摸探针的前端与被测定物的表面接触，从而测量被测定物的形状的技术。

在这样的现有技术的测量方法中，通过任意的驱动轴以可移动方式支撑触摸探针，根据触摸探针的前端接触时的驱动轴的位置来测量被测定物的形状。

另一方面，公开了加工机的控制装置的技术(例如，日本特开平11-338530号公报)，即为了进行充分利用加工机的各驱动轴的加速能力的加减速控制，根据对每个轴设定的容许最大速度来控制工具的接线速度。

在使用触摸探针测量被测定物的形状时，通过触摸探针与被测定物接触而产生信号，由接收到了信号的数值控制装置对以可移动的方式支撑触摸探针的驱动轴进行停止控制，由此触摸探针停止，不过这时会有以下问题，即如果触摸探针与被测定物接触后在预定的距离以内不停止，则会损坏探针。

不过，即使使用例如日本特开平11-338530号公报中记载的技术以容许最大加速度进行轴移动地进行控制，从发出停止指令后在预定的距离以内也不停止，从而会损坏触摸探针。为了避免这样的事情，也考虑了将容许最大加速度设定为较大的值的方法，不过进行这样的设定时，驱动轴总是尽可能地以接近最大加速度的加速度进行停止，因此停止距离变短，虽然能够避免触摸探针的损坏，但是，停止时施加给加工机的冲击变大，存在对加工机施加大的负荷的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，其能够进行各轴的加减速控制，使得避免触摸探针的损坏，并且施加给加工机的冲击变小。

本发明的基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置根据加工程序控制具备多个驱动轴的加工机即在上述驱动轴的至少一个上具备探针的加工机，通过使具备上述探针的驱动轴和工件进行相对移动，进行工件的测定，该数值控制装置具备：指令解析单元，其根据上述加工程序输出指示上述驱动轴的动作的指令数据；插值单元，其根据由上述指令解析单元输出的上述指令数据，进行计算表示每个插值周期的动作路径上的上述驱动轴的位置的插值数据的插值处理；加减速控制单元，其根据由上述指令解析单元输出的上述指令数据和由上述插值单元计算出的上述插值数据，计算每个插值周期的上述驱动轴的速度；以及停止距离计算单元，其根据上述驱动轴的当前速度和加速度，计算上述驱动轴的停止加速度，其中，上述停止距离计算单元在使上述加工机以不产生冲击的最大加速度停止的情况下，根据具备上述探针的驱动轴从当前的速度到停止为止而进行移动的距离和上述探针没有损伤的停止距离，计算使具备上述探针的驱动轴停止的加速度，上述加减速控制单元根据上述停止距离计算单元计算出的使具备上述探针的驱动轴停止的加速度，对每个插值周期计算上述驱动轴的速度，上述插值单元根据上述插值数据和由上述加减速控制单元计算出的上述驱动轴的速度，输出控制上述驱动轴的数据。

上述加减速控制单元计算具备上述探针的驱动轴的速度，即在从上述速度以上述加工机的最大容许加速度使具备上述探针的驱动轴停止的情况下，能够在上述探针不损伤的距离内停止的速度，也就是容许速度，计算在不超过上述容许速度的范围内具备上述探针的驱动轴的速度。

本发明通过具备以上结构，能够提供一种数值控制装置，其通过使在停止指令后所指定的距离内停止的进行加减速控制的控制方法、在以最大加速度停止时在不超过能够在指定的距离内停止的速度而进行加减速控制并限制速度的控制方法，进行加减速控制，使具备触摸探针的驱动轴在所指定的距离内停止，由此以必要充分的加速度停止，因此能够避免触摸探针的损坏，并且能够使施加给加工机的冲击变小。

附图说明

通过参照附图说明以下的实施方式，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。

图1是本发明实施方式的数值控制装置的主要部位的框图。

图2是本发明实施方式的数值控制装置的功能框图。

图3是本发明实施方式的停止距离计算处理的流程图。

图4是本发明实施方式的加减速控制处理的流程图。

具体实施方式

图1是本发明实施方式的数值控制的主要部位的框图。数值控制装置10的处理器(CPU)11是整体控制数值控制装置10的处理器。处理器11经由总线20读出存储在ROM12中的系统程序，根据该系统程序整体地控制数值控制装置10。在RAM13中存储临时计算数据、显示数据以及经由LCD/MDI单元70由操作者输入的各种数据等。

SRAM14通过未图示的电池备份，作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，存储用于使数值控制装置执行后述的加减速控制处理的程序、经由接口15而读入的加工程序、经由LCD/MDI单元70输入的加工程序等。另外，在ROM12中预先写入用于实施为了加工程序的生成和编辑所需要的编辑模式的处理和用于自动运行的处理的各种系统程序。

接口15是用于能够与数值控制装置10连接的外部设备的接口，与外部存储装置等外部设备71连接。从外部存储装置读入加工程序等。PMC(可编程控制器)16通过内置在数值控制装置10中的时序程序来控制加工机侧的辅助装置等。

即，按照通过加工程序指示的M功能、S功能以及T功能，通过这些时序程序在辅助装置侧变换所需的信号，从I/O单元17输出到辅助装置侧。各种传动器等辅助装置通过该输出信号进行动作。另外，接收配备在加工机本体上的操作盘的各种开关等的信号，进行必要的处理后转给处理器11。

将加工机的各轴的当前位置、警报、参数、图像数据等图像信号发送给LCD/MDI单元70，显示在其显示器上。LCD/MDI单元70是具备显示器和键盘等的手动数据输入装置，接口18从LCD/MDI单元70的键盘接收数据后，转给处理器11。

加工机的X、Y、Z轴的各轴伺服控制电路30～32从处理器11接收各轴的移动指令，将各轴的指令输出给伺服放大器40～42。伺服放大器40～42接收该指令后驱动加工机的各轴伺服电动机50～52。各轴的伺服电动机50～52中内置有位置检测用的脉冲编码器，来自该脉冲编码器的位置信号被作为脉冲串被反馈。

接口19与触摸探针等测量装置60连接，接收由测量装置60输出的检测信号等后转给处理器11。

图2是本发明一个实施方式的数值控制装置10的功能框图。

数值控制装置10具备指令解析部110、插值部120、加减速控制部130、停止距离计算部140。

和现有技术相比，本实施方式的数值控制装置10具有求出停止距离的停止距离计算部140。

指令解析部110对于从SRAM14等读入的加工程序的程序指令和从系统程序等输出的停止指令进行解析，变换为由插值部120和加减速控制部130所使用的数据。插值部120根据指令解析部110所输出的数据，生成在插值周期插值计算指令路径上的点而得的数据，根据该数据和从加减速控制部130输出的数据来控制各伺服轴。

加减速控制部130根据指令解析部110输出的数据、插值部120输出的插值数据以及由后述的停止距离计算部140的停止距离计算处理输出的指令，进行加减速控制处理并计算每个插值周期的各驱动轴的速度。根据指令解析部110所解析的数据中包含的指令速度、由插值部120输出的插值数据中包含的各轴的每个插值周期位置、加减速时常数等设定值来计算成为控制对象的各驱动轴的速度。

停止距离计算部140根据从加减速控制部130取得的每个插值周期的各驱动轴的速度、从每个插值周期的各驱动轴的速度计算出的加速度的值，计算以可移动方式支撑探针的驱动轴的停止距离，将根据计算出的停止距离决定的停止加速度输出给加减速控制部130。

另外，关于每个插值周期的位置、速度、加速度等，是现有技术中控制加工机的数值控制装置中取得的信息，所以省略计算方法等详细的记载。

以下，说明由本实施方式的停止距离计算部140执行的停止距离计算处理的概要。

在本实施方式的停止距离计算处理中，在使用触摸探针测量被测定物的形状时在触摸探针接触被测定物后停止，使以可移动方式支撑触摸探针的驱动轴停止控制中，通过以下步骤，根据驱动轴的当前速度和加速度来计算能够避免加工机和触摸探针等的损坏的适当的停止距离。

首先，指定对加工机不发出冲击的最大加速度A1。最大加速度A1可以通过存储在SRAM14等中的数值控制装置10的设定参数等进行预先设定。

接着，当触摸探针以速度V与被测定物接触时，通过以下的公式1计算以加速度A1停止时的停止距离LA。

$\mathrm{LA}=\frac{V^2}{2\×A1}$ ……(公式1)

进而，将不损坏触摸探针的停止距离设为LS，判定是否满足公式2。另外，可以通过存储在SRAM14等中的数值控制装置10的设定参数等预先设定不损坏触摸探针的停止距离LS。

LA≤LS……(公式2)

并且，在以加速度A1停止时的停止距离LA和不损坏触摸探针的停止距离LS满足公式2时，将以加速度A1停止的指令输出给加减速控制部130，在不满足公式2时，在通过公式3计算以停止距离LS停止时的加速度AS的基础上，将以加速度AS停止的指令输出到加减速控制部130。

$\mathrm{LS}=\frac{V^2}{2\×\mathrm{LS}}$ ……(公式3)

图3是停止距离计算部140执行的停止距离计算处理的流程图。

[S301]根据对加工机不发出冲击的最大加速度A1、触摸探针的速度V，计算以加速度A1停止时的停止距离LA。

[S302]比较以S301计算出的加速度A1停止时的停止距离LA和不损坏触摸探针的停止距离LS。当以加速度A1停止时的停止距离LA在不损坏触摸探针的停止距离LS以下时，进入S303，当以加速度A1停止时的停止距离LA比不损坏触摸探针的停止距离LS长时，进入S304。

[S303]将以加速度A1停止的指令输出到加减速控制部130。

[S304]计算以停止距离LS停止时的加速度AS。

[S305]将以加速度AS停止的指令输出给加减速控制部130。

以上，作为停止距离计算部140执行的停止距离计算处理，在使用触摸探针测量被测定物的形状时，在触摸探针与被测定物接触后的停止控制中，表示计算能够避免加工机和触摸探针等的损坏的适当的停止距离的例子，不过，作为本发明的其他实施方式，在使用触摸探针测量被测定物的形状时，为使在触摸探针与被测定物接触后以最大容许加速度进行减速停止时能够在指定的距离内停止，输出加减速控制部130对支撑触摸探针的驱动轴的速度进行控制的指令。

以下，说明在其他实施方式中加减速控制部130执行的加减速控制处理的概要。

首先，虽然对加工机发出冲击，但定义能够容许的加速度即最大容许加速度A2。最大容许加速度A2可以通过存储在SRAM14等中的数值控制装置10的设定参数等进行预先设定。

接着，在触摸探针与被测定物接触后，以最大容许加速度A2停止时，通过公式4计算能够以触摸探针不损坏的停止距离LS停止的容许速度VS。

$\mathrm{VS}=\sqrt{2\×\mathrm{LS}\×A2}$ ……(公式4)

进而，将通过指令解析部110解析加工程序而得到的移动指令进行指示的速度设为V，判定是否满足公式5。

L≤VS……(公式5)

并且，当判定为所指示的速度V在容许速度VS以下时，使得加减速到速度V地计算每个插值周期的驱动轴的速度后输出给插值部120，当所指示的速度V比容许速度VS大时，加减速到速度VS地计算每个插值周期的驱动轴的速度后输出给插值部120。

图4是加减速控制部130执行的加减速控制处理的流程图。

[S401]根据不损坏触摸探针的停止距离LS、最大容许加速度A2，计算能够以不损坏触摸探针的停止距离LS停止的容许速度VS。

[S402]比较通过解析加工程序后得到的移动指令进行指示的速度V和在S401计算出的容许速度VS。当速度V在容许速度VS以下时，进入S403，当速度V比容许速度VS大时，进入S404。

[S403]加减速到速度V地计算每个插值周期的驱动轴的速度，输出到插值部120。

[S404]加减速到速度VS地计算每个插值周期的驱动轴的速度，输出到插值部120。

Claims (2)

1.一种基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置，根据加工程序控制具备多个驱动轴的加工机即在上述驱动轴的至少一个上具备探针的加工机，通过使具备上述探针的驱动轴与工件进行相对移动，进行工件的测定，该基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置的特征在于，

具备：

指令解析单元，其根据上述加工程序输出指示上述驱动轴的动作的指令数据；

插值单元，其根据由上述指令解析单元输出的上述指令数据，进行计算表示每个插值周期的上述驱动轴在动作路径上的位置的插值数据的插值处理；

加减速控制单元，其根据由上述指令解析单元输出的上述指令数据和由上述插值单元计算出的上述插值数据，计算每个插值周期的上述驱动轴的速度；以及

停止距离计算单元，其根据上述驱动轴的当前的速度和加速度，计算上述驱动轴的停止加速度，其中，

上述停止距离计算单元在使上述加工机以不产生冲击的最大加速度而停止的情况下，根据具备上述探针的驱动轴从当前的速度到停止为止而进行移动的距离、上述探针没有损伤的停止距离，计算使具备上述探针的驱动轴停止的加速度，

上述加减速控制单元根据上述停止距离计算单元计算出的使具备上述探针的驱动轴停止的加速度，在每个插值周期计算上述驱动轴的速度，

上述插值单元根据上述插值数据和由上述加减速控制单元计算出的上述驱动轴的速度，输出控制上述驱动轴的数据。

2.根据权利要求1所述的基于停止距离进行加减速控制的数值控制装置，其特征在于，

上述加减速控制单元计算具备上述探针的驱动轴的速度，即在使具备上述探针的驱动轴从上述驱动轴的速度以上述加工机的最大容许加速度停止的情况下能够在上述探针不损伤的距离内停止的速度，也就是容许速度，在不超过上述容许速度的范围内计算具备上述探针的驱动轴的速度。