CN106325222B - 进行基于表形式数据的运行的数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种进行基于表形式数据的运行的数值控制装置，在基于表形式数据的运行控制中，为了不追加与事先的加减速相关的计算、指令程序块而维持基准值和控制轴的坐标同步地进行加减速控制，该数值控制装置具备：分析从表形式数据依次读出的指令程序块，取得并输出控制点的基准值以及坐标值的读出部；将向控制点的移动划分为加减速区间以及恒速区间的区间判别部；计算恒速区间的进给速度的进给速度计算部；以及分配处理部，其以在加减速区间进行加减速、在恒速区间以速度计算部计算出的上述进给速度来计算针对控制轴的每个控制周期的移动量，以进给速度计算部计算出的进给速度，修正基于加减速区间的加减速控制的坐标值相对于基准值的延迟。

Description

进行基于表形式数据的运行的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种在基于表形式数据的运行中自动进行加减速控制的数值控制装置。
背景技术
作为与基准轴的运动同步地对各控制轴分别进行同步驱动控制的方法，根据基准轴位置将控制轴的位置信息存储在设置在存储器等中的表形式数据中，根据存储在该表形式数据中的信息，使各控制轴与基准轴同步运行的基于表形式数据的运行功能是众所周知的。
日本特开2003-303005号公报中公开一种使用了基于这些表形式数据的运行功能的路径表运行功能、或者称为电子凸轮控制的数值控制装置。这样，能够进行不拘泥于加工程序的自由的工具动作，从而能够实现加工时间的缩短和加工的高精度化。
但是，在使用了日本特开2003-303005号公报中公开的表形式数据的运行中，在进行基于图8所示的表形式数据的运行的情况下，在指令程序块间进行直线移动(以恒速移动)，因此控制轴会急速地加速以及减速，导致对成为控制对象的机械产生大的冲击。
为了缓和伴随着这种急剧的加减速的冲击，操作者需要将加减速用的指令程序块追加到表形式数据中。
另外，在日本特开2007-304714号公报中公开一种在基于表形式数据的运行中通过2次/3次函数连接进行加减速控制的技术。在适用该技术的情况下，在2次函数连接中以加速度恒定地在2点间移动，在3次函数连接中以加加速度恒定地在2点间移动。
图8是一般的表形式数据的例子。在图中所例示的表形式数据中，将由通过L进行指令的基准值和通过X或Y等进行指令的X坐标值或Y坐标值而成的组设为1行，通过对其进行多个指定，在所指定的基准值中，能够指令轴向所指定的坐标值的位置移动。
当在基于图8所示的一般表形式数据的运行中施加加减速时，会有以下问题，即在通过表形式数据指定的驱动轴的动作起点以及终点，进行缓慢的加减速，但是控制轴没有以指定的基准值(基准时间)到达指定的坐标值，导致通过表形式数据指定的动作和控制轴的实际动作不同。
图9是通过图表表示在图8所示的表形式数据<TIME_TABLE_0101_X>的运行中应用了加减速的技术时控制轴的运动的图。如图所示，当在起点以及终点，在加减速时间t进行加减速控制时，在基准值L2000.0的时间点没有到达作为终点的X200.0。可知，在假设将图9的上图表所示的控制轴的动作逆转换为表形式数据时，会如图9的下面所示的表形式数据<TIME_TABLE_0201_X>那样，成为与原来的表形式数据<TIME_TABLE_0101_X>的内容不同的表。
这样，如果在基于一般的表形式数据的运行中施加加减速，则所指定的基准值和控制轴的坐标之间的相对关系偏离，不能够确保与其它轴的同步。因此，操作者在将加减速用的指令程序块追加到表形式数据中的情况下，在计算了需要的加减速后，需要明示地将加减速用的指令程序块记述到表形式数据中。图10表示操作者考虑基准值和控制轴坐标之间的相对关系后追加了加减速指令程序块的表形式数据的例子。如图所示，操作者需要预先计算关于加减速的时间常数t和移动量α,靠自己生成合并了所计算的结果的表形式数据<TIME_TABLE_0301_X>。
因此，对操作者来说表形式数据的生成比较困难，另外，需要记述加减速的指令程序块，因此会产生表形式数据的规模变大，程序容量增大的问题。
在适用日本特开2007-304714号公报所公开的技术时，该问题也同样存在。图11是使用日本特开2007-304714号公报中公开的技术，将进行加减速的指令追记到表形式数据中的例子。在导入日本特开2007-304714号公报所公开的2次/3次函数连接的情况下，通过将加减速区间的程序汇总为1个程序块而能够将表形式数据的规模抑制为较小，但是没有解决操作者必须生成预先计算了与加减速有关的时间常数t和移动量α的表形式数据的问题。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种数值控制装置，即在基于表形式数据的运行控制中，不追加与事先的加减速相关的计算和指令程序块，而维持基准值和控制轴的坐标同步地进行加减速控制。
本发明的数值控制装置使用以时间、轴位置或主轴位置为基准值，指令各控制轴的位置的表形式数据与上述基准值同步地控制控制轴的位置，在该数值控制装置中，具备：读出部，其从上述表形式数据依次读出指令程序块，分析该指令程序块，取得并输出控制点的基准值以及坐标值；区间判别部，其根据从上述读出部取得的上述控制点的上述基准值以及上述坐标值、预先设定的加速时间常数以及减速时间常数，将向上述控制点的移动划分为加速区间、恒速区间以及减速区间；进给速度计算部，其根据从上述读出部取得的上述控制点的上述基准值、上述加速时间常数以及减速时间常数来计算上述恒速区间的进给速度；以及分配处理部，其根据从上述读出部取得的上述控制点的上述基准值以及上述坐标值，计算针对由上述表形式数据控制的轴的每个控制周期的移动量，上述进给速度计算部计算出的进给速度是修正基于上述加速区间以及减速区间的加减速控制的坐标值相对于基准值的延迟的进给速度，上述区间判别部根据按照每个控制周期取得的上述基准值的当前值来判定当前正在控制的区间是加速区间、恒速区间还是减速区间，上述分配处理部根据上述区间判别部的判定结果，在加速区间以基于上述加速时间常数的加速度、在恒速区间以上述速度计算部计算出的上述进给速度、在减速区间以基于上述减速时间常数的减速度，来计算每个控制周期的移动量。
通过本发明的数值控制装置，操作者不再需要预先计算加减速，因此容易生成表形式数据。另外，不再需要将加减速的指令程序块明记到表形式数据中，因此表形式数据的规模大幅变小。
本发明的上述数值控制装置还具备将通过时间、轴位置或主轴位置指定的时间常数转换为其他基准值的时间常数转换部，在上述表形式数据的基准值与预先指定的时间常数的种类不同的情况下，上述时间常数转换部在基准值为轴位置、主轴位置时，根据成为基准的轴或主轴的每单位时间的移动量来转换为基准时间，当基准值为时间时，根据成为转换对象的轴或主轴的每单位时间的移动量来转换为轴位置、主轴位置，并通知给上述区间判别部以及上述进给速度计算部。
本发明的上述数值控制装置还具备：时间常数分析部，其分析通过上述表形式数据进行指定的时间常数，并通知给上述区间判别部以及上述进给速度计算部。
本发明的上述数值控制装置还具备：速度判定部，其判定通过上述进给速度计算部计算出的进给速度是否未超过预先设定的速度范围，上述速度判定部可以在通过上述进给速度计算部计算出的进给速度超过了预先设定的速度范围的情况下，将错误通知给上述分配处理部。
附图说明
通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。在这些附图中：
图1是比较基于一般表形式数据的控制轴的动作控制和基于本发明的表形式数据的控制轴的动作控制的图。
图2是说明本发明的加减速控制的进给速度F2的计算方法的图。
图3是本发明第一实施方式的数值控制装置的功能框图。
图4是比较现有技术和本发明的考虑了加减速控制的表形式数据的图。
图5是本发明第二实施方式的数值控制装置的功能框图。
图6是本发明第三实施方式的数值控制装置的功能框图。
图7是本发明第四实施方式的数值控制装置的功能框图。
图8是说明基于一般表形式数据的控制轴的运行控制的图。
图9是说明现有的进行加减速控制时的表形式数据的图。
图10是说明考虑基准值和控制轴的位置的同步来进行加减速控制时的表形式数据的图。
图11是说明日本特开2007-304714号公报所公开的现有技术的表形式数据的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
本发明提供一种具备在基于表形式数据的运行中，对2点间的移动指令自动施加加减速的技术结构的数值控制装置。在本发明的数值控制装置中，通过表形式数据的指令程序块间的基准值的差值(指定的移动时间)而使动作完成，因此通过加速区间和减速区间之间的恒速区间来修正由于加减速而产生的延迟。
图1是比较现有数值控制装置的基于表形式数据的控制轴的运行控制和本发明的数值控制装置的基于表形式数据的控制轴的运行控制的图。如图所示，在现有的数值控制装置中进行基于表形式数据<TIME_TABLE_0101_X>的控制轴的运行控制时，维持基准值和控制轴的坐标之间的相对关系，但是在动作的起点以及终点进行紧急的加减速。
对此，在本发明的数值控制装置中，在进行同样的基于表形式数据<TIME_TABLE_0101_X>的控制轴的运行控制时，在动作的起点以及终点进行缓慢的加减速，并且通过将恒速区间的进给速度从F1变更为F2来修正由于加减速而产生的延迟。由于自动进行以上的控制，因此不需要操作者进行表形式数据的修正，另外，在表形式数据中也没有记载多余的加减速指令程序块。
图2是说明本发明的加减速控制的进给速度F2的计算方法的图。本发明的数值控制装置求出进给速度F2，使得表形式数据的指令程序块之间的移动量在没有施加加减速控制的情况下与施加了加减速的情况下的移动量相同。
在将没有施加加减速时的进给速度设为F1，将施加了加减速时的进给速度设为F2，将指令程序块间的基准值的差值设为T，将用于加减速控制的加速时的时间常数设为t1，将减速时的时间常数设为t2的情况下，能够通过图2中段的图表的斜线阴影部分的面积求出不施加加减速控制时的移动量，能够通过图2中段的图表的阴影部分的面积求出以加速度恒定地施加了加减速控制时的移动量，因此能够通过以下的公式1表示进给速度F2。
[公式1]
没有施加加减速时的移动量＝施加了加减速时的移动量
另一方面，在通过图2下段的图表所表示的加加速度控制进行加减速时，在将加加速度设为J1、J2，将加速时的时间常数设为t1、将减速时的时间常数设为t2时，如果使用加加速度J1、J2，则通过以下表示的公式2求出加减速区间的移动量。另外，在公式2中，在计算减速区间的移动量时，简化为将减速开始时设为基准的公式。
[公式2]
加速区间的移动量：
减速区间的移动量：
能够通过以下公式3表示使用上述公式2施加加减速之前和施加了加减速之后的移动量的关系。
[公式3]
这里，通过以下的公式4来表示加加速度J1、J2。
[公式4]
如果将公式4带入公式3，则得到以下的公式5。
[公式5]
并且，针对进给速度F2求解公式5，由此能够如下述公式6那样表示进给速度F2。
[公式6]
另外，在上述计算过程中，假设与使加减速开始时的加速度、速度为0的预动作之间的相对关系已计算完。
另外，公开了加速度以及加加速度恒定时的计算方法，但是也能够通过相同的步骤计算出其他的加减速控制的加减速区间的移动量。
这样求出进给速度F2后，在通过内部处理将表形式数据的指令程序块划分为加速区间、恒速区间、减速区间后，在分配处理中，以如下方式执行分配处理，即在加减速区间以时间常数t进行加减速，在恒速区间使得速度成为进给速度F2，由此实现本发明的加减速控制。
图3是本发明第一实施方式的数值控制装置的功能框图。本发明的数值控制装置1具备读出部10、进给速度计算部11、区间判别部12以及分配处理部13。另外，图中被虚线框围住的功能单元表示本发明中导入的新功能单元。
读出部10从未图示的存储器等读出表形式数据20，将从读出的表形式数据20取得的控制点的基准值以及坐标值输出给进给速度计算部11、区间判别部12。
进给速度计算部11根据从读出部10接受的控制点的基准值以及坐标值来计算指令程序块间的基准值的差值T，并且从未图示的存储器读出预先设定的或者通过程序等指定的加减速时间常数t，使用这些值通过公式1来计算恒速区间的进给速度F2。
区间判别部12根据从读出部10接受的控制点的基准值以及加减速时间常数t等各个值，将指令程序块间的移动划分为加速区间、恒速区间、减速区间。之后，在每个控制周期的动作中取得当前的基准值，并根据该基准值判定当前的控制区间是加减速区间还是恒速区间，指令分配处理部根据判定结果进行与判定的区间对应的分配处理。
然后，分配处理部13根据从读出部10接受的控制点的基准值以及坐标值、加减速时间常数t、进给速度计算部11计算出的恒速区间的进给速度F2以及来自区间判别部12的指令，如果在加减速区间则以加速度或加加速度计算每个控制周期的控制轴的移动量，如果在恒速区间则以进给速度F2计算每个控制周期的控制轴的移动量，并执行针对控制轴分配计算出的移动量的分配处理。
另外，关于分配处理的详细情况，已经通过日本特开2003-303005号公报、日本特开2007-304714号公报等现有技术充分公开，因此在本说明书中省略说明。
说明通过具备这种结构的本发明一个实施方式的数值控制装置，通过基于表形式数据的运行控制进行加减速控制的效果。图4是比较现有技术和本发明的考虑了加减速控制的表形式数据的图。
如图所示，当在基于一般的表形式数据的运行控制中进行加减速控制时，操作者在计算出用于加减速的时间常数t和在加减速时进行移动的控制轴的移动量α后，需要将用于区分加速区间、恒速区间、减速区间的指令程序块和加速以及减速用指令程序块追记到表形式数据中。
当在导入了日本特开2007-304714号公报中公开的技术的基于表形式数据的运行控制中进行加减速控制时，需要用于区分加速区间、恒速区间、减速区间的指令程序块，因此操作者在计算出用于加减速的时间常数t、在加减速时进行移动的控制轴的移动量α后，必须将该指令程序块和关于加减速的指令追记到表形式数据中。
对此，当使用本发明所公开的技术在基于表形式数据的运行控制中进行加减速控制时，直接读入操作者所生成的(没有考虑加减速)表形式数据，由此在内部处理中进行考虑了基准值的加减速处理。因此，操作者不需要加减速的计算，并且不需要追记用于加减速控制的特别指令程序块，因此，容易生成表形式数据。进而表形式数据的规模大幅地变小，得到表形式数据整体的预期变好的效果。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如，举例说明了时间基准的表形式数据，但是即使在将轴位置、主轴位置作为基准的表形式数据中，也同样地能够根据基准值的差值和时间常数以及进给速度F1来计算进给速度F2。
图5是本发明第二实施方式的数值控制装置的功能框图。本实施方式的数值控制装置1对第一实施方式的数值控制装置1追加时间常数转换部14。
时间常数转换部14在运行中的表形式数据20的基准值和预先指定的时间常数的种类不同的情况下，当基准值为轴位置、主轴位置时，根据成为基准的轴或主轴的每单位时间的移动量转换为基准时间，或者当基准值为时间时，同样转换为轴位置、主轴位置并通知给区间判别部12以及进给速度计算部11。
在基于表形式数据的运行过程中，有时根据加工内容通过相同的轴运行将时间、轴位置、主轴位置设为基准的表形式数据，但是通过具备时间常数转换部14，能够不需要全部指定与基准值的种类对应的时间常数，无论是表形式数据以哪个基准值进行运行过程中，都能够通过指定1个时间常数来实现相同的加减速控制。
另外，对表形式数据的表头部、或者加减速用的指令程序块指定时间常数，由此能够针对要运行的每个表形式数据设定适当的时间常数。
图6是本发明第三实施方式的数值控制装置的功能框图。本实施方式的数值控制装置1对第一实施方式的数值控制装置1追加时间常数分析部15。
时间常数分析部15具备以下功能，即分析通过表形式数据20的记述进行指定的时间常数，并通知给区间判别部12以及进给速度计算部11。
通过这样的结构，对表形式数据的表头部或加减速用的指令程序块指定时间常数，由此能够针对要运行的每个表形式数据设定适当的时间常数。
进而，能够构成为使由进给速度计算部11计算出的进给速度不超过预先设定的机械的限制速度。
图7是本发明第四实施方式的数值控制装置的功能框图。本实施方式的数值控制装置1对第一实施方式的数值控制装置1追加速度判定部16。
速度判定部16具有以下功能，即判定由进给速度计算部11计算出的进给速度未超过预先设定速度范围，当进给速度超过了预先设定的速度范围的情况下，对分配处理部13通知错误。
通过这样的结构，判定由进给速度计算部11计算出的进给速度是否未超过预先设定的机械的限制速度，由此能够确保机械的安全性。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以其他方式来实施。

Claims (4)

1.一种数值控制装置，使用以时间、轴位置或主轴位置为基准值来指令各控制轴的位置的表形式数据，与上述基准值同步地控制控制轴的位置，其特征在于，
在该数值控制装置中，具备：
读出部，其从上述表形式数据依次读出指令程序块，分析该指令程序块，取得控制点的基准值以及坐标值后输出；
区间判别部，其根据从上述读出部取得的上述控制点的上述基准值以及上述坐标值、预先设定的加速时间常数以及减速时间常数，将向上述控制点的移动划分为加速区间、恒速区间以及减速区间；
进给速度计算部，其根据从上述读出部取得的上述控制点的上述基准值、上述加速时间常数以及减速时间常数，来计算上述恒速区间的进给速度；以及
分配处理部，其根据从上述读出部取得的上述控制点的上述基准值以及上述坐标值，计算针对由上述表形式数据控制的轴的每个控制周期的移动量，
上述进给速度计算部计算出的进给速度是修正基于上述加速区间以及减速区间的加减速控制的、坐标值相对于基准值的延迟的进给速度，
上述区间判别部根据按照每个控制周期取得的上述基准值的当前值，来判定当前正在控制的区间是加速区间、恒速区间还是减速区间，
上述分配处理部根据上述区间判别部的判定结果，在加速区间以基于上述加速时间常数的加速度、在恒速区间以上述进给速度计算部计算出的上述进给速度、在减速区间以基于上述减速时间常数的减速度，来计算每个控制周期的移动量。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
该数值控制装置还具备将由时间、轴位置或主轴位置指定的时间常数转换为其他基准值的时间常数转换部，
在上述表形式数据的基准值与预先指定的时间常数的种类不同的情况下，上述时间常数转换部根据上述表形式数据的基准值的种类，将上述时间常数转换为上述其他基准值，并通知给上述区间判别部以及上述进给速度计算部。
3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
该数值控制装置还具备：时间常数分析部，其分析由上述表形式数据指定的时间常数，并通知给上述区间判别部以及上述进给速度计算部。
4.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
该数值控制装置还具备：速度判定部，其判定通过上述进给速度计算部计算出的进给速度是否未超过预先设定的速度范围，
在通过上述进给速度计算部计算出的进给速度超过了预先设定的速度范围的情况下，上述速度判定部将错误通知给上述分配处理部。
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