CN105511407A - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数值控制装置，该数值控制装置对根据指令块生成的插补脉冲进行加减速控制。该数值控制装置根据与指令块对应的加减速设定，对插补脉冲实施加减速控制处理，输出第一速度脉冲，另外，根据不依存于指令块的重叠用共用加减速设定，对该第一速度脉冲实施加减速控制处理使得在指令块之间重叠，并输出第二速度脉冲。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，尤其涉及一种具备基于共用加减速控制部的任意程序块间的重叠功能的数值控制装置。
背景技术
在数值控制装置对加工程序的执行中，如图5所示，一般使用以下的方法，即：通过指令分析部10分析包含在加工程序等的CNC指令100中的各程序块的移动指令，根据分析的结果所得的驱动部(未图示)的移动相关的指令数据，通过插补器20执行插补处理，通过加减速控制部30对由插补处理分配的插补脉冲实施加减速处理，根据其结果通过伺服控制部40控制伺服电动机等驱动部。另外，为了抑制由于大的加速度而产生的振动等，还广泛地使用以下的方法，即：如图6所示，串联设置多个加减速控制部30、31，以2阶段实施加减速处理来延缓加速度(钟形加减速)。
在通过数值控制装置执行加工程序时，在连续的程序块的执行中，在当前正在执行的程序块的移动指令的插补/加减速处理结束后，开始下个程序块的移动指令的插补/加减速处理。与此相对，有以下的处理方法，即：在当前正在执行的程序块的移动指令的插补处理结束后，在加减速处理尚未结束的期间，开始下个程序块的移动指令的插补/加减速处理。根据该方法，2个程序块的移动指令重叠后被输出，因此无法得到如加工程序那样的工具路径，但能够缩短使下个程序块的分配开始提前的量的加工时间。
根据该方法，在连续的2个程序块的移动指令重叠的情况下，在重叠中通过同一加减速控制部同时处理上个程序块和下个程序块的加减速处理。因此，存在以下的问题，即：在重叠的前后的2个程序块的各自的加减速的设定不同的情况下无法进行重叠。针对这样的问题，例如在日本特开平04-169907号公报中公开了以下的技术来解决该问题，即：如图7所示，(不是串联)并联设置多个加减速控制部30、31，在重叠时并行执行加减速控制部30、31。
因此，使用图8说明日本特开平04-169907号公报所记载的在加减速设定不同的2个程序块之间的重叠处理的例子。
在图8的进行重叠处理的数值控制装置1中，快进指令(G00)的加减速时间常数是Tr，切削进给指令(G01、G02、G03等)的加减速时间常数是Tc，将前后2个程序块的加减速类型都设为线性加减速。图8是表示在该数值控制装置1根据以下所示的程序O0001控制机床的过程中，将N10程序块和N20程序块重叠的情况下的插补器20和第一、第二加减速控制部30、31的动作以及加减速控制部30、31的输出的时序图。
O0001；
N10G00X100.；
N20G01X150.F500.；
M30；
首先，针对在指令分析部10中进行分析而得的N10程序块的指令，通过插补器20开始插补脉冲的生成。加减速控制部30根据设定分别将加减速时间常数Tr、加减速类型设为线性，对插补器20的输出实施加减速控制处理，生成速度脉冲(参照图8的<1>)。
在插补器20中N10程序块的插补脉冲的输出完成。这时，在加减速控制部30中，正在执行加减速控制(参照图8的<2>)。
在重叠开始的定时，针对通过指令分析部10分析出的N20程序块的指令，通过插补器20开始插补脉冲的生成。加减速控制部31根据设定分别将加减速时间常数Tc和加减速类型设为线性，对插补器20的输出实施加减速控制处理，输出速度脉冲。这时，在加减速控制部30中正在执行N10程序块的插补脉冲的加减速控制处理，向伺服控制部40输出通过加法器50进行加算而得的加减速控制部30和加减速控制部31的合计的速度脉冲(参照图8的<3>)。
如果加减速控制部30对N10程序块的插补脉冲的加减速控制处理完成，则重叠完成，速度脉冲只是从加减速控制部31输出的N20程序块(参照图8的<4>)。
在上述的日本特开平04-169907号公报所记载的技术中，通过如上述那样准备多个加减速控制部来实现不同的加减速时间常数和不同的加减速类型的重叠。但是，即使是相同的指令类型(快进、切削进给等)在如根据指令速度变更加减速时间常数、线性或钟形等加减速类型的情况那样对每个程序块有多个加减速的设定的情况下，在如上述的日本特开平04-169907号公报所记载那样的设置多个加减速控制部的方法中，为了能够并行地执行加减速的设定的个数的加减速控制部而需要增加处理。其结果是存在如果加减速的种类增加，则处理变得复杂所增加的量，处理负荷也增加的问题。另外，与加减速的设定数成正比地需要资源，因此难以实现。如果只考虑2个程序块之间的重叠，则可以通过2个加减速控制部依次切换设定来实现，但如果还考虑发生3个程序块以上的重叠的状况，则只有2个加减速控制部是不充分的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在加工程序的执行中，能够与各程序块的加减速的设定无关地在任意的程序块之间重叠的数值控制装置。
本发明的数值控制装置对根据指令块生成的插补脉冲进行加减速控制，该数值控制装置具备：加减速控制部，其根据与上述指令块对应的加减速设定，对上述插补脉冲实施加减速控制处理并输出第一速度脉冲；以及重叠用共用加减速控制部，其根据不依存于上述指令块的重叠用共用加减速设定，对上述第一速度脉冲实施加减速控制处理并输出第二速度脉冲，上述重叠用共用加减速控制部对上述第一速度脉冲实施加减速控制处理以便在多个上述指令块之间重叠。
上述加减速设定可以包含加减速时间常数设定或加减速类型设定。
另外，上述加减速设定也可以与上述指令块的指令类型或上述指令块的指令速度的任一个相对应。
根据本发明，能够提供一种在加工程序的执行中，不需要并行处理多个加减速控制部，因此不需要对加减速的种类设置限制，能够与各程序块的加减速的设定无关地在任意的模块之间重叠的数值控制装置，因此能够缩短加工时间。
附图说明
根据参照附图的以下的实施例的说明，使本发明的上述以及其他目的和特征变得更加明确。
图1是本发明一个实施方式的数值控制装置的功能框图。
图2是说明使用图1的数值控制装置实施的程序块间重叠处理的第一例子的图。
图3是说明使用图1的数值控制装置实施的程序块间重叠处理的第二例子的图。
图4是说明使用图1的数值控制装置实施的程序块间重叠处理的第三例子的图。
图5是现有技术的进行加减速控制的数值控制装置的功能框图。
图6是现有技术的以2个阶段进行加减速控制的数值控制装置的功能框图。
图7是现有技术的并行使用2个加减速控制部的数值控制装置的功能框图。
图8是说明现有技术的在加减速设定不同的2个程序块之间的重叠处理的图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。此外，使用相同的符号说明与现有技术相同或类似的结构。
图1是本发明的一个实施方式的数值控制装置的功能框图。数值控制装置1具备指令分析部10、插补器20、加减速控制部30、重叠用共用加减速控制部32以及伺服控制部40。
指令分析部10对包含在CNC指令100中的各指令块进行分析，输出与驱动部(未图示)的移动相关的指令数据。插补器20根据指令分析部10输出的指令数据执行插补处理，生成向各插补周期分配的插补脉冲。
加减速控制部30根据在设置于数值控制装置1具备的存储器(未图示)上的加减速控制参数区域60中所设定的加减速控制参数，对插补器20生成的插补脉冲实施加减速控制处理，生成速度脉冲。在加减速控制参数中包含加减速时间常数、加减速类型(线性、钟形等)等设定值，根据成为加减速控制部30所处理的插补脉冲的基础的指令的指令类型(快进、切削进给等)、指令速度等，动态设定到加减速控制参数区域60中。此外，对于成为设定到加减速控制参数区域60中的加减速控制参数的基础的设定值，预先在数值控制装置1的存储器(未图示)内的设定区域等中与指令类型(快进、切削进给等)、指令速度等关联起来存储在表中，使用以指令类型(快进、切削进给等)、指令速度等为参数的函数等进行设定，或根据该设定而设定加减速控制参数区域60的加减速设定参数。
重叠用共用加减速控制部32根据在设置于数值控制装置1具备的存储器(未图示)上的重叠用共用加减速控制参数区域62中设定的重叠用共用加减速控制参数，对加减速控制部30生成的速度脉冲实施重叠用共用加减速控制处理，生成速度脉冲。在该重叠用共用加减速控制参数中包含加减速时间常数、加减速类型(线性、钟形等)等设定值，不依存于成为重叠用共用加减速控制部32所处理的速度脉冲的基础的指令的指令类型(快进、切削进给等)、指令速度等地预先决定为共用参数，并设定到重叠用共用加减速控制参数区域62中。
伺服控制部40根据重叠用共用加减速控制部32输出的速度脉冲，控制伺服电动机等驱动部。
以下表示如下的例子，即：在具备以上结构的数值控制装置1中，进行加减速设定不同的2个程序块之间的重叠。
首先，使用图2说明程序块间重叠处理的第一例子。
在该例子中，在加减速设定相互不同的2个程序块之间进行重叠。在图2中，快进指令(G00)的加减速时间常数是Tr’，切削进给指令(G01、G02、G03等)的加减速时间常数是Tc’，将所有程序块的加减速类型都设定为线性加减速。另外，在图2的时序图中表示将重叠用共用加减速控制参数的重叠用共用加减速时间常数设定为Tov时的数值控制装置1根据以下所示的程序O0001控制机床，将N10程序块和N20程序块重叠的情况下的插补器20、加减速控制部30、重叠用共用加减速控制部32的动作以及重叠用共用加减速控制部32的输出。
O0001；
N10G00X100.；
N20G01X150.F500.；
M30；
首先，针对在指令分析部10中进行分析而得的N10程序块的指令，通过插补器20开始插补脉冲的生成。这时，在设定于加减速控制参数区域60中的加减速控制参数中，将加减速时间常数设为Tr’，将加减速类型设定为线性。加减速控制部30根据设定于加减速控制参数区域60中的加减速控制参数，将加减速时间常数设为Tr’，将加减速类型设为线性，对插补器20的输出实施加减速控制处理，生成速度脉冲(图2的时间区间<1>)。
进一步地，通过重叠用共用加减速控制部32对从加减速控制部30输出的速度脉冲进行加减速控制，输出速度脉冲。该重叠用共用加减速控制部32根据设定于重叠用共用加减速控制参数区域62中的重叠用共用加减速控制参数，将重叠用共用加减速时间常数设为Tov，将加减速类型设为线性，对加减速控制部30的输出实施加减速控制处理。通过组合成2段线性加减速，作为加减速控制部整体，以钟形加减速进行动作(图2的时间区间<1>)。
在插补器20中完成N10程序块的插补脉冲的输出。这时，加减速控制部30正在对N10程序块的插补脉冲执行加减速控制，另外重叠用共用加减速控制部32正在对加减速控制部30输出的N10程序块的速度脉冲执行加减速控制(图2的时间区间<2>)。
在加减速控制部30中完成N10程序块的插补脉冲的加减速控制。这时，重叠用共用加减速控制部32还在对加减速控制部30输出的N10程序块的速度脉冲执行加减速控制。加减速控制部30对N10程序块的插补脉冲的加减速控制完成，因此变更加减速控制参数区域60的加减速控制参数的设定，将加减速时间常数设为Tc’，将加减速类型设为线性(图2的时间区间<3>)。
接着，针对通过指令分析部10进行分析而得的N20程序块的指令，通过插补器20开始插补脉冲的生成。加减速控制部30根据设定于加减速控制参数区域60中的加减速控制参数，将加减速时间常数设为Tc’，将加减速类型设为线性，对从插补器20输出的插补脉冲进行加减速控制，输出速度脉冲。这时，在用于重叠用共用加减速控制部32的加减速控制处理的缓冲器(未图示)上，连续地存储N10程序块和N20程序块的速度脉冲，因此对这些速度脉冲统一地实施加减速控制，向伺服控制部40混合输出基于N10程序块和N20程序块的速度脉冲(图2的时间区间<3>)。
如果完成重叠用共用加减速控制部32中的N10程序块的速度脉冲的加减速控制处理，则完成程序块间重叠处理，继续进行对N20程序块的速度脉冲的加减速处理(图2的时间区间<4>)。
接着，使用图3说明程序块间重叠处理的第二例子。
上述第一例子是在加减速设定不同的2个程序块之间进行重叠的例子，在本第二例子中表示在加减速设定不同的3个程序块之间进行重叠的例子。
在本例子中，将快进指令(G00)、机械坐标指令下的快进(G53)、切削进给指令(G01、G02、G03等)的加减速时间常数分别设定为不同的值。并且，在图3的时序图中表示数值控制装置1根据以下所示的程序O0002控制机床，N10程序块、N20程序块、N30程序块重叠时的插补器20、加减速控制部30、重叠用共用加减速控制部32的动作以及重叠用共用加减速控制部32的输出。
O0002；
N10G00X100.；
N20G53X120.；
N30G01X150.F500.；
M30；
在程序O0002中，假设N20程序块的执行时间极短。在N20程序块的执行时间极短的情况下，在重叠用共用加减速控制部32中对N10程序块的速度脉冲实施加减速控制的期间，连续地缓冲N20程序块的速度脉冲和N30程序块的速度脉冲，因此在N10程序块、N20程序块、N30程序块的3个程序块之间进行重叠。
此外，为了使现有技术(图7)适应3个程序块间重叠，需要将并行执行的加减速控制部增加为3个。程序块间重叠处理在原理上几个程序块都可以，因此需要仅增加加减速的种类数量的加减速控制部。与此相对，在本发明中，不需要增加加减速控制部，几个程序块都能够进行重叠。
首先，针对在指令分析部10中进行分析而得的N10程序块的指令，通过插补器20开始插补脉冲的生成。这时，在加减速控制参数区域60中设定G00指令用的加减速控制参数。加减速控制部30根据设定于加减速控制参数区域60中的加减速控制参数(G00用)，对插补器20的输出实施加减速控制，生成速度脉冲(图3的时间区间<1>)。
进一步地，通过重叠用共用加减速控制部32对从加减速控制部30输出的脉冲进行加减速控制，输出速度脉冲。重叠用共用加减速控制部32在设定于重叠用共用加减速控制参数区域62中的任意程序块之间，根据共用的重叠用加减速控制参数，对加减速控制部30的输出实施加减速控制处理(图3的时间区间<1>)。
在插补器20中完成N10程序块的插补脉冲的输出。这时，加减速控制部30正在对N10程序块的插补脉冲执行加减速控制，另外重叠用共用加减速控制部32正在对加减速控制部30输出的N10程序块的速度脉冲执行加减速控制(图3的时间区间<2>)。
在加减速控制部30中完成N10程序块的插补脉冲的加减速控制。这时，重叠用共用加减速控制部32还在对加减速控制部30输出的N10程序块的速度脉冲进行加减速控制。加减速控制部30对N10程序块的插补脉冲的加减速控制完成，因此将加减速控制参数区域60的加减速控制参数的设定变更为G53用的加减速设定(图3的时间区间<3>)。
接着，针对通过指令分析部10进行分析而得的N20程序块的指令，通过插补器20开始插补脉冲的生成。加减速控制部30根据设定在加减速控制参数区域60中的加减速控制参数(G53用)，对从插补器20输出的插补脉冲进行加减速控制，输出速度脉冲。这时，在用于重叠用共用加减速控制部32的加减速控制处理的缓冲器(未图示)上，连续地存储N10程序块和N20程序块的速度脉冲，因此统一地对这些速度脉冲实施加减速控制，向伺服控制部40混合输出基于N10模块和N20模块的速度脉冲(图3<4>)。
进一步地，在重叠用共用加减速控制部32中的N10程序块的插补脉冲的加减速控制完成之前，在加减速控制部30对N20程序块的插补脉冲的加减速控制完成的情况下，开始执行对N30程序块的插补脉冲的加减速控制。这时，在用于重叠用共用加减速控制部32的加减速控制处理的缓冲器(未图示)上，连续地存储加减速控制部30输出的N10程序块、N20程序块、N30程序块的速度脉冲，因此统一地对这些速度脉冲实施加减速控制，向伺服控制部40混合输出基于N10程序块、N20程序块、N30程序块的速度脉冲(图3的时间区间<5>)。
如果重叠用共用加减速控制部32对N10程序块的速度脉冲的加减速控制处理完成，则继续对N20程序块和N30程序块的速度脉冲进行重叠后的加减速处理(图3的时间区间<6>)，然后如果N20程序块的速度脉冲的加减速控制处理完成，则程序块间重叠处理完成，继续进行对N30程序块的速度脉冲的加减速处理(图3的时间区间<7>)。
接着，使用图4说明程序块间重叠处理的第三例子。
在本第三例子中，例如设定使得重叠的时间常数，以便整体上不变更例如图5所示那样的通过普通的数值控制装置进行的加减速控制中的时间常数。因此，在本第三例子的使重叠的时间常数的设定中，通过向现有的加减速控制中的设定时间常数分配希望使重叠用共用加减速控制参数的时间常数量重叠的时间，由此使设定的整体的时间常数与现有的加减速控制中的时间常数相同。
即，根据本第三例子，与使用图5的数值控制装置的现有的加减速控制相比，使用图1所示的数值控制装置，能够不改变整体的时间常数地指定重叠时间。使用图4说明这些。
图4的上边的图表表示基于现有的加减速控制的快进和切削进给的加减速控制后的速度脉冲的输出，假设快进(G00)的加减速时间常数是Tr，切削进给(G01、G02、G03等)的加减速时间常数是Tc，加减速类型都被设定为线性加减速。
在使用具有图1所示那样的结构的数值控制装置的第三例子的使重叠的时间常数的设定中，如图4的下边的图表所示那样，将快进(G00)的加减速时间常数设为Tr’，将切削进给(G01、G02、G03等)的加减速时间常数设为Tc’，将它们的加减速类型都设定为线性加减速。并且，将设定在重叠用共用加减速控制参数区域62(图1)中的重叠用共用加减速参数的时间常数设为Tov。这样，通过设定时间常数Tr’和Tc’使得满足以下的公式(1)，而如图4下所示的图表那样输出速度脉冲。由此，与现有的加减速控制的情况(Tr、Tc)相比，不变更快进指令(G00)和切削进给指令(G01、G02、G03等)的实质上的时间常数(Tr’+Tov(＝Tr)；Tc’+Tov(＝Tc))，就能够使整体的时间缩短重叠的量Tov，以在应用前和应用后不变更整体的时间常数的方式进行模块间重叠处理。
Tr’＝Tr﹣Tov
Tc’＝Tc﹣Tov……(1)。

Claims (3)

1.一种数值控制装置，其对基于指令块生成的插补脉冲进行加减速控制，该数值控制装置的特征在于，具备：
加减速控制部，其根据与上述指令块对应的加减速设定，对上述插补脉冲实施加减速控制处理并输出第一速度脉冲；以及
重叠用共用加减速控制部，其根据不依存于上述指令块的重叠用共用加减速设定，对上述第一速度脉冲实施加减速控制处理并输出第二速度脉冲，
上述重叠用共用加减速控制部对上述第一速度脉冲实施加减速控制处理以便在多个上述指令块之间重叠。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述加减速设定包含加减速时间常数设定或加减速类型设定。
3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述加减速设定与上述指令块的指令类型或上述指令块的指令速度的任一个相对应。
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