CN107132815B - 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,具有在切线连续的拐角将拐角路径优化的功能。该数值控制装置具备路径转换部,其通过在指示直线移动或曲率小的第一曲率的曲线移动的第一程序块和指示直线移动或曲率小的第二曲率的曲线移动的第二程序块之间插入有指示比第一曲率以及第二曲率大的曲率的曲线移动的第三程序块而得的一系列程序块形成拐角路径,当该拐角路径的切线方向连续时,求出通过第三程序块的始点和终点、以及将预先设定的容许误差量作为限度使基于上述第三程序块的指令路径的中间点向拐角路径的内侧方向偏移后的偏移点的曲线状的修正路径,生成通过修正路径置换拐角路径中包括的第三程序块的指令路径而得的路径。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置,特别涉及一种具有在切线连续的拐角中的拐角路径的优化功能的数值控制装置。
背景技术
在控制机床的数值控制中连续执行进行加工指示的程序块时,在程序块的连接点(以下称为程序块连接部)如果移动方向发生变化,则机械有时会产生冲击。为了抑制这种冲击,在日本特开2014-21759号公报所公开的现有技术中,如图6所示那样,对加工程序的程序块连接部插入距离指令路径的距离收敛在预先设定的公差(容许误差量)中的曲线,由此将相邻的程序块平滑地连接。
通过使用日本特开2014-21759号公报所公开的现有技术,除了如上所述那样抑制程序块连接部的冲击以外,还具有以下效果,即拐角路径的内旋转量根据公差的大小发生变化,因此能够缩短加工的周期时间。
上述对程序块连接部的曲线插入造成的周期时间的短缩,在如图7的上部所示那样拐角路径的切线方向不连续时(在程序块连接部的前后,工具的移动方向急剧变化时)得到高的效果。但是,如图7的下部所示,当拐角路径的切线方向连续时(在拐角路径整体中切线方向平滑地变化时),在扩大公差的基础上,即使将曲线插入程序块连接部也限制内旋转量,因此不能够得到高的效果。
发明内容
因此,本发明的目的为提供一种具有在切线连续的拐角中使拐角路径优化的功能的数值控制装置。
本发明的数值控制装置,根据由多个程序块组成的程序来控制加工工件的机床,所述数值控制装置具备:路径转换部,其通过在上述程序中包括的一系列程序块,即在第一程序块和第二程序块之间插入第三程序块而得到的一系列程序块来形成拐角路径,所述第一程序块指示直线移动或曲率小的第一曲率的曲线移动,所述第二程序块指示直线移动或曲率小的第二曲率的曲线移动,所述第三程序块指示比上述第一曲率以及上述第二曲率大的曲率的曲线移动,当上述拐角路径的切线方向连续时,求出通过上述第三程序块的始点、上述第三程序块的终点、以及将预先设定的容许误差量作为限度使基于上述第三程序块的指令路径的中间点向上述拐角路径的内侧方向偏移后的偏移点这3点的曲线状的修正路径,生成通过上述修正路径置换上述拐角路径中包括的上述第三程序块的指令路径而得的路径。
在本发明的上述数值控制装置中,上述路径转换部计算在上述第一程序块和上述第三程序块之间通过预定的算法插入曲线时的第一内旋转量、以及在上述第三程序块和上述第二程序块之间通过预定的算法插入曲线时的第二内旋转量,使通过上述第三程序块指示的工具路径的中间点向上述拐角路径的内侧方向偏移从上述容许误差量减去上述第一内旋转量和上述第二内旋转量中较大的内旋转量而得到的偏移量,将该偏移后的点设为偏移点。
在本发明的数值控制装置中,即使在前后的程序块的切线方向连续的拐角部,在指定的公差范围内也能得到充分地进行内旋转的路径,能够比目前进一步缩短周期时间。
附图说明
通过参照附图说明以下实施例,能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。这些图中:
图1是说明本发明的拐角路径的优化处理的图。
图2是说明本发明的拐角路径的优化处理的图。
图3是本发明一个实施方式的数值控制装置的主要部分结构图。
图4是本发明一个实施方式的数值控制装置的概略的功能框图。
图5是通过图4的路径转换部110执行的拐角路径的优化处理的流程图。
图6是说明现有技术中的针对程序块连接部的曲线插入的图。
图7是说明现有技术中的针对程序块连接部的曲线插入的问题点的图。
具体实施方式
以下,结合附图说明本发明的实施方式。首先,对本发明的拐角路径的优化方法说明基本的原理。
本发明中,如图1所示,在对直线移动或以曲率比较小的第一曲率的曲线移动进行指示的N01程序块、对直线移动或以曲率比较小的第二曲率的曲线移动进行指示的N03程序块之间插入有指示以比上述第一曲率以及上述第二曲率大的曲率的曲线移动的N02程序块,并通过这些一系列程序块形成了切线方向连续的拐角路径时,从基于N02程序块的指令路径的中间点观察,生成将公差(容许误差量)作为限度进行内旋转的曲线状的修正路径,通过该修正路径置换基于拐角路径中包括的N02程序块的指令路径,从而在拐角路径整体中能够确保充分的内旋转量,能够在切线连续的拐角中将拐角路径优化。
例如在决定了将基于N02程序块的指令路径的中间点向垂直于通过该中间点的拐角路径的切线并且向拐角路径的内侧方向偏移以预先设定的公差L作为限度的偏移量而得的偏移点时,可以将修正路径设为此时通过该偏移点和基于N02程序块的指令路径的始点以及终点这3个点的曲线。此时,修正路径的曲线作为圆弧或N字曲线求出即可。
另外,如图2所示,可以使用日本特开2014-21759号公报等公开的将曲线插入程序块间的现有技术,在N01程序块和N02程序块之间、N02程序块和N03程序块之间分别插入曲线时,可以将以从公差L减去内旋转量d1、d2中较大的内旋转量dmax而得的值作为限度向拐角路径的内侧方向偏移后的点设为偏移点。通过这样,将基于N02程序块的指令路径置换为修正路径之后,即使进一步在N01程序块和N02程序块之间、N02程序块和N03程序块之间分别使用现有技术将公差设为dmax来插入曲线,从基于N02程序块的指令路径的中间点观察,也能够将修正后的拐角路径收敛在公差L内。
以下,说明进行上述拐角路径的优化的本发明的数值控制装置的结构。
图3是表示本发明一个实施方式的数值控制装置的主要部分的硬件结构图。数值控制装置1所具备的CPU11是整体控制数值控制装置1的处理器。CPU11经由总线20读出存储在ROM12中的系统程序,根据该系统程序控制数值控制装置1整体。在RAM13中存储临时的计算数据、显示数据以及由操作员经由显示器/MDI单元70输入的各种数据等。
SRAM14构成为非易失性存储器,其通过未图示的电池而后备供电,即使数值控制装置1的电源被切断也保持存储状态。SRAM14中存储有经由接口15读入的后述加工程序、经由显示器/MDI单元70输入的加工程序等。另外,在ROM12中预先写入了用于实施为了加工程序的生成以及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。执行本发明的加工程序等各种加工程序可以经由接口15或显示器/MDI单元70而输入,并存储在SRAM14中。
接口15是用于连接数值控制装置1和适配器等外部设备72的接口。从外部设备72侧读入加工程序、各种参数等。另外,在数值控制装置1内编辑后的加工程序能够经由外部设备72存储在外部存储单元中。PMC(Programmable machine controller可编程机床控制器)16通过内置在数值控制装置1中的时序程序将信号经由I/O单元17输出给机床的辅助装置(例如工具更换用的机器人手等致动器)并进行控制。另外,接收配备在机床主体上的操作盘的各种开关等的信号,进行必要的信号处理后传送给CPU11。
显示器/MDI单元70是具备显示器、键盘等的手动数据输入装置,接口18接收来自显示器/MDI单元70的键盘的指令、数据后传送给CPU11。接口19与具备了手动脉冲发生器等的操作盘71连接。
各轴的轴控制电路30~32接收来自CPU11的各轴的移动指令量,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,驱动各轴的伺服电动机50~52。各轴的伺服电动机50~52内置位置/速度检测器,将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈给轴控制电路30~32,进行位置/速度的反馈控制。另外,在框图中省略位置/速度的反馈。
主轴控制电路60接收对机床的主轴旋转指令,将主轴速度信号输出给主轴放大器61。主轴放大器61接收该主轴速度信号,使机床的主轴电动机62以所指示的旋转速度旋转,驱动工具。
在主轴电动机62上通过齿轮或传输带等结合了位置编码器63,位置编码器63与主轴旋转同步地输出反馈脉冲,通过CPU11读取该反馈脉冲。
图4表示针对图3所示的数值控制装置1将上述拐角路径的优化处理的功能安装为系统程序时的概略功能框图。数值控制装置1具备指令解析部100、路径转换部110、插补部120、加减速部130、伺服控制部140。
指令解析部100从存储在未图示的存储器中的程序200依次读出程序块并进行解析,根据解析结果生成指示各轴移动的指令数据,将生成的该指令数据与解析结果一起输出给路径转换部110。
路径转换部110是执行上述拐角路径的优化处理的功能单元。路径转换部110根据从指令解析部100接收到的解析结果来检索在移动路径上是否存在由上述3个程序块形成的切线方向连续的拐角路径。如果在移动路径上存在由3个程序块形成的切线方向连续的拐角路径,则通过上述方法生成修正路径并执行路径的置换,将作为执行了置换的结果的修正后的指令数据输出给插补部120。另外,路径转换部110也可以进一步执行现有技术的对程序块间插入曲线的处理。
插补部120根据路径转换部110所输出的修正后的指令数据,生成在插补周期对由移动指令数据进行指示的指令路径上的点进行插补计算而得的插补数据,并将生成的插补数据输出给加减速部130。
加减速部130针对插补部120所输出的插补数据进行插补后加减速处理,并计算每个插补周期的各个驱动轴的速度,将结果数据输出给伺服控制部140。
然后,伺服控制部140根据加减速部130的输出来控制成为控制对象的机械的各轴的驱动部(伺服电动机50~52)。
图5是表示路径转换部110执行的拐角路径的优化处理的概略流程的流程图。
[步骤SA01]路径转换部110在由3个程序块形成的拐角路径中,使用现有技术的预定算法在公差L的范围内预先将曲线临时插入到各个程序块连接部,求出此时在各个程序块连接部的内旋转量(上述的内旋转量d1、d2),并求出其中最大的内旋转量dmax
[步骤SA02]路径转换部110判定从预先设定的公差L减去在步骤SA01求出的最大内旋转量dmax后得到的值是否大于预先设定的预定阈值Th。如果大于阈值Th,则判断为通过现有技术得不到充分的内旋转量(拐角路径的切线方向连续),将处理转到步骤SA03,如果小于阈值Th,则通过现有技术得到充分的内旋转量,所以进入步骤SA05。
[步骤SA03]路径转换部110使用图2说明的方法来生成修正路径,并通过所生成的修正路径来置换拐角路径的一部分(对应于上述N02程序块的程序块的指令路径)。
[步骤SA04]路径转换部110使用现有技术的预定算法在公差dmax内对修正后的拐角路径上的各个程序块连接部插入曲线。
[步骤SA05]路径转换部110使用现有技术的预定算法在预先设定的公差L内对拐角路径上的各个程序块连接部插入曲线。
在图5的流程图的步骤SA02中使用的阈值Th能够设定0~公差L的范围的值。在将阈值Th设定为0时,通过现有技术插入曲线时的内旋转量不满足公差量L时必须执行本发明的拐角路径的优化处理的对修正路径的置换。
另外,在图5的流程图中,在进行了修正路径的置换后,为了使用现有技术的预定算法对拐角路径上的各个程序块连接部进行曲线的插入处理,在步骤SA03中生成修正路径时,将使3个程序块内的正中间程序块的中间点偏移的偏移量设为(L-dmax),但是在进行了修正路径的置换后,在不使用现有技术的预定算法对拐角路径上的各个程序块连接部进行曲线的插入处理时(不执行步骤SA04的处理时),在步骤SA03中生成修正路径时,作为使3个程序块内的正中间程序块的中间点偏移的偏移量,使用以预先设定的公差L作为限度的适当的值即可。
以上,说明了本发明的实施方式,但是本发明不仅限于上述实施方式的例子,而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如,在图4的功能框图中说明了路径转换部110作为与指令解析部100不同的功能单元的情况,但是也能够将路径转换部110安装为指令解析部100的副功能单元。这样构成的情况下,能够一边进行指令程序块的解析,一边执行拐角路径的优化处理。
以上,说明了本发明的实施方式,但是本发明不限于上述实施方式的例子,而能够通过增加适当的变更以其他方式来实施。

Claims (2)

1.一种数值控制装置,根据由多个程序块组成的程序来控制加工工件的机床,其特征在于,
所述数值控制装置具备:
路径转换部,其通过在上述程序中包括的一系列程序块,即在第一程序块和第二程序块之间插入第三程序块而得到的一系列程序块来形成拐角路径,所述第一程序块指示直线移动或曲率小的第一曲率的曲线移动,所述第二程序块指示直线移动或曲率小的第二曲率的曲线移动,所述第三程序块指示比上述第一曲率以及上述第二曲率大的曲率的曲线移动,当上述拐角路径的切线方向连续时,求出通过上述第三程序块的始点、上述第三程序块的终点、以及将预先设定的容许误差量作为限度使基于上述第三程序块的指令路径的中间点向上述拐角路径的内侧方向偏移后的偏移点这3点的曲线状的修正路径,生成通过上述修正路径置换上述拐角路径中包括的上述第三程序块的指令路径而得的路径。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置,其特征在于,
上述路径转换部计算在上述第一程序块和上述第三程序块之间通过预定的算法插入曲线时的第一内旋转量、以及在上述第三程序块和上述第二程序块之间通过预定的算法插入曲线时的第二内旋转量,使通过上述第三程序块指示的工具路径的中间点向上述拐角路径的内侧方向偏移从上述容许误差量减去上述第一内旋转量和上述第二内旋转量中较大的内旋转量而得到的偏移量,将该偏移后的点设为偏移点。
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