CN107077119A - 数控装置 - Google Patents

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Abstract

数控装置对能够以正交的3个轴进行加工的工作机械进行控制，该数控装置具有：参数存储部(4)，其对噪声指令容许宽度进行存储，该噪声指令容许宽度用于判定是否基于移动指令进行移动；以及路径修正处理部(3)，其进行如下路径修正，即，在加工程序的程序块包含有在所指定的等高线平面中不包含的轴向即指令非对称轴方向的移动指令的情况下，将指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量的绝对值与噪声指令容许宽度进行比较，在指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量的绝对值一方较小时，将指令非对称轴方向的移动指令判定为噪声指令，将噪声指令所产生的移动量设为零。

Description

数控装置
技术领域
本发明涉及对工作机械进行控制的数控装置。
背景技术
当前，数控(Numerical Control，下面称为NC)装置读取从CAD(Computer AidedDesign)及CAM(Computer Aided Manufacturing)输出的加工程序，控制对加工对象物即工件进行加工的工作机械的动作。作为NC装置对工作机械进行控制的加工方式，存在对等高线平面进行加工的等高线加工。在等高线加工中，在从CAD及CAM输出等高线加工的微小线段程序的情况下，有时会错误输出向等高线平面以外的轴发送的微小的移动指令。在现有的NC装置中，由于无法对微小的移动指令被错误输出的噪声指令进行判断，因此会将按照错误的程序的噪声指令向工作机械的驱动部进行输出。
驱动部按照移动指令向各轴的电动机输出扭矩指令，通过电动机使工件等移动至所指示的位置。在这里，作为驱动部的功能之一，存在空转校正(Lost MotionCompensation，下面称为LMC)功能。LMC功能是在轴的象限切换时，对在机械的前进方向反转之际产生的由摩擦、扭转、伸缩以及齿隙等引起的响应延迟进行校正的功能。驱动部通过使用LMC功能，能够对象限切换时的凸起现象、圆切削中的象限切换时的条纹痕迹进行改善。
在从NC装置接受到移动指令的驱动部中，即使移动指令为噪声指令，在噪声指令的方向从正方向反转为负方向、或者从负方向反转为正方向时，也会输出包含有LMC的扭矩指令。因此，在驱动部中，在向噪声指令的LMC量过剩的情况下，有时会对工件造成损伤。为了使驱动部不施加LMC，NC装置需要预先读取程序，并进行如下控制，即，取得判断为程序发生微小反转的定时和由驱动部施加LMC的定时的同步，即，向驱动部发出不施加LMC的指令。
例如，在下述专利文献1中，公开了一种为了消除由CAM的运算误差等生成的程序的微小线段所造成的不良影响而对移动路径进行校正的技术。另外，在下述专利文献2中，公开了一种在对5轴加工机进行控制的数控装置中，通过M代码或G代码对从NC程序剔除程序块的处理的有效无效进行切换的技术。
专利文献1：日本特开2001-125616号公报
专利文献2：日本特开2009-217326号公报
发明内容
然而，上述现有技术在正交的3个轴的加工中并不以等高线平面作为对象。因此，存在下述问题，即，在等高线加工中，无法进行将在等高线平面中不包含的轴向的移动作为对象的控制。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种能够对在所指定的加工平面中不包含的轴向的移动指令的输出进行控制的数控装置。
为了解决上述课题、实现目的，本发明的数控装置对能够以正交的3个轴进行加工的工作机械进行控制，该数控装置的特征在于，具有：参数存储部，其对噪声指令容许宽度进行存储，该噪声指令容许宽度用于判定是否基于移动指令进行移动；以及路径修正处理部，其进行如下路径修正，即，在加工程序的程序块包含有在所指定的等高线平面中不包含的轴向即指令非对称轴方向的移动指令的情况下，将所述指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量的绝对值与所述噪声指令容许宽度进行比较，在所述指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量的绝对值一方较小时，将所述指令非对称轴方向的移动指令判定为噪声指令，将所述噪声指令所产生的移动量设为零。
发明的效果
本发明涉及的数控装置取得下述效果，即，能够对在所指定的加工平面中不包含的轴向的移动指令的输出进行控制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的NC装置的整体结构的框图。
图2是表示在等高线加工模式下的NC装置的加工方式的图。
图3是表示程序输入解析部的加工程序的解析处理的流程图。
图4是表示路径修正处理部的路径修正处理的流程图。
图5是表示噪声指令及路径修正后的路径的图。
图6是表示移动指令及不进行路径修正的情况下的路径的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的数控装置进行详细说明。此外，本发明不限定于本实施方式。
实施方式.
图1是表示本发明的实施方式涉及的NC装置的整体结构的框图。NC装置是对包含驱动部6在内的工作机械的动作进行控制的数控装置。在本实施方式中，将以X轴、Y轴、Z轴这些正交的3个轴进行动作的工作机械设为NC装置的控制对象。
通过与现有技术的比较，对由本实施方式的NC装置进行的路径修正处理的概要进行说明。图2是表示在等高线加工模式下的NC装置的加工方式的图。图2(a)表示由现有的NC装置实现的加工方式，图2(b)表示由本实施方式的NC装置实现的加工方式。在图2(a)及图2(b)中，上段表示X-Y平面的加工方式，下段表示Y-Z平面的加工方式。在现有的NC装置中，如图2(a)所示，在X-Y平面的等高线加工模式中，即使在Z轴方向上包含有小于或等于1μm左右的错误的移动指令的情况下，也会原封不动地输出移动指令。因此，在图2(a)所示的Z轴方向的移动指令中被视为反转而向Z轴的负方向施加了过剩的LMC的情况下，有时会对工件造成损伤。在本实施方式的NC装置中，如图2(b)所示，在X-Y平面的等高线加工模式中不输出Z轴方向的错误的移动指令。由此，能够避免施加过剩的LMC的情形，防止对工件造成损伤。
返回至图1，在NC装置中，首先，程序输入解析部1读取从未图示的CAD及CAM输入的加工程序，以构成加工程序的程序块为单位、即对每1个程序块进行解析。程序输入解析部1在解析后将每1个程序块的进给速度、各轴的终点坐标、各模态指令用标志的数据保存至数据存储部2。
数据存储部2是关于由程序输入解析部1解析后的程序块，对进给速度、各轴的终点坐标、各模态指令用标志的数据进行保存的存储部。此外，在图1中，将数据存储部2设为独立的结构，但不限定于此。也可以在程序输入解析部1内具有数据存储部2。另外，在数据存储部2中也可以设置数据表，在数据表之上保存各数据。
路径修正处理部3在由程序输入解析部1对1个程序块进行解析后，在等高线加工模式中的情况下，基于在参数存储部4存储的噪声指令容许宽度，对在解析后的程序块是否包含有噪声指令进行判断。在包含有噪声指令的情况下，路径修正处理部3为了修正为将噪声指令的移动忽略的路径，对由程序输入解析部1求出而保存于数据存储部2的终点坐标及进给速度进行变更。
参数存储部4针对在等高线加工模式中未包含于等高线平面的轴向的移动，存储有作为参数的噪声指令容许宽度，该参数表示对噪声指令容许的移动量。噪声指令容许宽度是用于判定路径修正处理部3是否基于移动指令进行移动的阈值。在本实施方式中，将移动量比噪声指令容许宽度小的移动指令视为噪声指令，移动量大于或等于噪声指令容许宽度的移动指令不被视为噪声指令。用户预先在NC装置的动作开始前对噪声指令容许宽度进行设定。此外，关于噪声指令容许宽度，可以设为能够通过未图示的NC装置的显示画面而由用户进行变更的结构，或者，也可以在加工程序的阶段进行变更。
插补运算部5与有无路径修正处理部3中的路径修正无关地，基于由程序输入解析部1或路径修正处理部3指定出的终点坐标及进给速度，对每个轴的每单位时间的移动量及移动方向进行计算，并向具有X轴、Y轴、Z轴各轴的伺服放大器的工作机械的驱动部6输出移动指令。驱动部6基于移动指令对未图示的各轴的电动机进行驱动。由此，NC装置能够基于所读取的加工程序，对工作机械进行控制。
下面，说明向NC装置的等高线加工模式的设定方法。用户创建由NC装置进行读取的加工程序，能够通过加工程序中的程序指令，将NC装置设定为等高线加工模式。例如，将下面示出的4个指令设为各等高线加工模式中的选择平面通知用指令以及等高线加工模式的取消通知用指令，预先登记于加工程序的参数。标注有M的编号表示用于进行加工的辅助功能的指令即M代码的指令编号，在各M代码的指令编码的旁边示出所执行的指令的内容。
M317等高线加工模式(X-Y平面)
M318等高线加工模式(Z-X平面)
M319等高线加工模式(Y-Z平面)
M320取消等高线加工模式
在上述的指令的例子中，在通过加工程序而指示了M317、M318、M319中的任意等高线加工模式的情况下，NC装置成为等高线加工模式。在处于等高线加工模式的NC装置中，将路径修正请求标志开启，该路径修正请求标志是针对包含有在选择平面中不包含的轴向的移动指令的程序块是否由路径修正处理部3执行路径修正的条件判定处理。
在这里，将在选择平面中不包含的轴设为指令非对象轴。指令非对象轴能够通过对选择等高线加工模式的M317、M318、M319各M代码指令选择哪个平面进行登记，从而由NC装置求出。在上述的指令的例子中，M317的等高线加工模式是选择X-Y平面的指令，因此剩余的Z轴成为在选择平面中不包含的指令非对象轴。另外，M318的等高线加工模式是选择Z-X平面的指令，因此剩余的Y轴成为在选择平面中不包含的指令非对象轴。另外，M319的等高线加工模式是选择Y-Z平面的指令，因此剩余的X轴成为在选择平面中不包含的指令非对象轴。
下面，对程序输入解析部1中的加工程序的解析处理进行说明。图3是表示程序输入解析部1的加工程序的解析处理的流程图。
程序输入解析部1对所输入的加工程序按照每1个程序块进行读取(步骤S1)，针对所读取的加工程序的程序块，创建终点坐标、进给速度、模态指令的信息(步骤S2)。终点坐标针对所读取的程序块而以坐标表示移动后的目标位置。另外，进给速度是直至目标位置即终点坐标为止的移动速度。模态指令是如下指令，即，在关于准备功能的指令即G代码而规定有多个G代码的组中，始终将组内的G代码之中的1个指定为NC装置的动作模式。NC装置在指示了模态指令之后直至指示取消指令或者同一组的其他G代码为止保持动作模式。
程序输入解析部1在判定为在所读取的程序块中存在等高线加工模式指令、或者继续前面的程序块而处于等高线加工模式中的情况下(步骤S3：Yes)，然后，对是否存在等高线加工模式取消指令进行确认(步骤S4)。假设判定为继续前面的程序块而处于等高线加工模式中的情况。程序输入解析部1在判定为不存在等高线加工模式取消指令的情况下(步骤S4：No)，将等高线加工模式中标识开启(步骤S5)，将路径修正处理请求标识开启(步骤S6)，对根据当前的等高线加工模式所表示的选择平面的信息而求出的指令非对象轴进行存储(步骤S7)，结束处理。
程序输入解析部1在判定为在所读取的程序块中不存在等高线加工模式指令、且不处于等高线加工模式中的情况下(步骤S3：No)，或者，在判定为继续前面的程序块而处于等高线加工模式中，但存在等高线加工模式取消指令的情况下(步骤S4：Yes)，将等高线加工模式中标识关闭(步骤S8)，将路径修正处理请求标识关闭(步骤S9)，结束处理。
下面，对路径修正处理部3中的路径修正处理进行说明。程序输入解析部1在对加工程序的1个程序块进行解析后，在路径修正处理请求标识开启的情况下，向路径修正处理部3指示路径修正处理。路径修正处理部3对在由程序输入解析部1解析后的程序块即解析程序块中包含的移动指令是否为噪声指令进行判定，在判定为噪声指令的情况下，将在等高线平面中不包含的指令非对象轴方向的移动指令忽略，对终点坐标重新计算而进行变更。此外，在路径修正处理请求标识关闭的情况下，路径修正处理部3不进行路径修正处理，将在数据存储部2保存的数据原封不动地向插补运算部5进行输出即可。
图4是表示路径修正处理部3的路径修正处理的流程图。路径修正处理部3对在解析程序块中是否存在指令非对象轴方向的移动指令进行确认(步骤S11)，在解析程序块中不存在指令非对象轴方向的移动指令的情况下结束处理(步骤S11：No)。
在解析程序块中存在指令非对象轴方向的移动指令的情况下(步骤S11：Yes)，路径修正处理部3对解析程序块的指令非对象轴方向的移动指令的终点坐标进行读取，对指令非对象轴的从当前位置起的移动量a进行计算(步骤S12)。此外，移动量a设为存在正负。
路径修正处理部3将所保持的至前次为止的忽略移动量b读出(步骤S13)。忽略移动量b是在被视为包含噪声指令的解析程序块中被忽略的移动指令所产生的移动量，代表指令非对象轴方向的实际的移动指令与当前位置之间的差值。即，忽略移动量b是在多次被视为包含噪声指令的情况下，对噪声指令即被忽略的移动指令所产生的移动量进行累计相加得出的值。此外，在路径修正处理的首次、或者至前次为止的路径修正处理中未发生路径修正的情况下，忽略移动量b为“0”。
路径修正处理部3将与在参数存储部4存储的噪声指令容许宽度进行比较的判定对象移动量c更新为将移动量a和忽略移动量b相加得出的值(步骤S14)。
路径修正处理部3将判定对象移动量c的绝对值与在参数存储部4存储的噪声指令容许宽度进行比较，在判定对象移动量c的绝对值比噪声指令容许宽度小的情况下(步骤S15：Yes)，将解析程序块中的指令非对象轴方向的移动指令视为噪声指令，将指令非对象轴的终点坐标更新为“解析程序块的终点坐标－判定对象移动量c”的计算结果。由此，路径修正处理部3能够将指令非对象轴的噪声指令忽略，即，从终点坐标去除在指令非对象轴上噪声指令所产生的移动量，而不对在等高线平面中包含轴的终点坐标进行变更。
路径修正处理部3为了对被忽略的噪声指令的移动量进行存储，将忽略移动量b更新为判定对象移动量c(步骤S17)，结束处理。更新后的忽略移动量b成为由路径修正处理部3在下一个程序块及其以后的路径修正处理时在步骤S13中读出的忽略移动量b。
另一方面，在判定对象移动量c的绝对值大于或等于噪声指令容许宽度的情况下(步骤S15：No)，路径修正处理部3不将解析程序块中的指令非对象轴方向的移动指令视为噪声指令，不对终点坐标进行更新(步骤S18)。在该情况下，路径修正处理部3将忽略移动量b清零(步骤S19)，即，将忽略移动量b设为“0”，结束处理。
在路径修正处理部3中的路径修正处理完成后，插补运算部5基于由程序输入解析部1指定出的、或者由路径修正处理部3更新后的终点坐标及进给速度，对每个轴的每单位时间的移动量及移动方向进行计算，向驱动部6输出移动指令。在插补运算部5输出移动指令的期间，程序输入解析部1进行下一个程序块的解析。
关于路径修正处理后的路径，使用图5及图6对概要进行说明。
图5是表示噪声指令、进行路径修正的情况下的路径、以及将忽略移动量b更新后的状态的图。将横轴设为X轴方向的移动量，将纵轴设为Z轴方向的移动量，示出了针对Z轴的噪声指令容许宽度。在图5(a)中，假设忽略移动量b＝0。在该情况下，判定对象移动量c＝移动量a。由于判定对象移动量c的绝对值比噪声指令容许宽度小，因此路径修正处理部3判定为在G17平面选择中且在M317的选择平面通知用指令中针对Z轴的移动指令为噪声指令(图5(a))，进行将噪声指令所产生的移动量忽略的路径修正，即，通过路径修正将Z轴方向的移动量设为“0”(图5(b))。另外，路径修正处理部3将忽略移动量b更新为判定对象移动量c，在下一个程序块的路径修正处理中，使用更新后的忽略移动量b(图5(b)、(c))。
图6是表示非噪声指令的移动指令、不进行路径修正的情况下的路径、以及将忽略移动量b清零后的状态的图。在图6(a)中，由于忽略移动量b不等于0，因此判定对象移动量c＝移动量a+忽略移动量b。由于判定对象移动量c的绝对值大于或等于噪声指令容许宽度，因此路径修正处理部3判定为在G17平面选择中且在M317的选择平面通知用指令中Z轴方向的移动指令为非噪声指令的移动指令(图6(a))，由于Z轴方向的移动指令不是噪声指令，因此不进行路径修正，设为基于Z轴方向的移动指令的移动量而得出的路径(图6(b))。另外，路径修正处理部3将忽略移动量b清零而设为“0”，在下一个程序块的路径修正处理中，使用更新后的忽略移动量b＝0(图6(c))。
如上所述，根据本实施方式，对工作机械进行控制的数控装置通过加工程序对等高线加工模式进行指定，在错误包含有由加工程序所指定的等高线平面以外的轴向的移动指令的情况下，在等高线平面以外的轴向的移动指令所产生的移动量的绝对值比在参数中设定出的噪声指令容许宽度小时，将等高线平面以外的轴向的移动指令设为噪声指令，将等高线平面以外的轴向的噪声指令的移动指令忽略而不向驱动部6输出。由此，即使在由CAD及CAM生成的等高线平面用加工程序中包含有噪声指令的情况下，数控装置也能够对在所指定的加工平面中不包含的轴向的移动指令的输出进行控制，不会在驱动部6中执行不适当的LMC，因此能够避免对工件加工面造成损伤的情形。另外，能够削减对噪声程序块进行修正的工作量。
此外，在本实施方式中，数控装置将等高线平面以外的轴向的移动指令所产生的移动量的绝对值与噪声指令容许宽度进行比较，但不限定于此。例如，也可以将噪声指令容许宽度设为在正方向和负方向上不同的容许宽度，在等高线平面以外的轴向的移动指令所产生的移动量处于正方向和负方向的噪声指令容许宽度所示的容许范围内的情况下，数控装置判定该移动指令为噪声指令。
另外，在本实施方式中，说明了对等高线平面进行加工的等高线加工的情况，但不限定于此。例如，也能够应用于对扫描线平面进行加工的扫描线加工。
另外，在本实施方式中，关于数控装置，将控制对象设为以X轴、Y轴、Z轴这些正交的3个轴进行动作的工作机械，但这仅为一个例子，只要能够以X轴、Y轴、Z轴这些正交的3个轴进行加工，就也能够应用于以大于或等于3个轴进行动作的工作机械。
以上的实施方式示出的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其他公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
1程序输入解析部，2数据存储部，3路径修正处理部，4参数存储部，5插补运算部，6驱动部。

Claims (3)

1.一种数控装置，其对能够以正交的3个轴进行加工的工作机械进行控制，该数控装置的特征在于，具有：
参数存储部，其对噪声指令容许宽度进行存储，该噪声指令容许宽度用于判定是否基于移动指令进行移动；以及
路径修正处理部，其进行如下路径修正，即，在加工程序的程序块包含有在所指定的等高线平面中不包含的轴向即指令非对称轴方向的移动指令的情况下，将所述指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量的绝对值与所述噪声指令容许宽度进行比较，在所述指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量的绝对值一方较小时，将所述指令非对称轴方向的移动指令判定为噪声指令，将所述噪声指令所产生的移动量设为零。
2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，
所述路径修正处理部，
在通过所述路径修正将所述噪声指令的移动量设为零时，对将所述噪声指令所产生的移动量累计相加得出的忽略移动量进行存储，
进行如下路径修正，即，在所述加工程序的下一个程序块及其以后的对象程序块包含有指令非对称轴方向的移动指令的情况下，将所述对象程序块的指令非对称轴方向的移动指令所产生的移动量和所述忽略移动量相加而设为判定对象移动量，将所述判定对象移动量的绝对值与所述噪声指令容许宽度进行比较，在所述判定对象移动量的绝对值一方较小时，将所述对象程序块的指令非对称轴方向的移动指令判定为噪声指令，将所述噪声指令所产生的移动量设为零。
3.根据权利要求2所述的数控装置，其特征在于，
所述路径修正处理部，
将所述判定对象移动量的绝对值与所述噪声指令容许宽度进行比较，在所述判定对象移动量的绝对值大于或等于所述噪声指令容许宽度时，将所述忽略移动量设为零。
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