CN108089546A

CN108089546A - 数值控制装置

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Publication number: CN108089546A
Application number: CN201711174132.6A
Authority: CN
Inventors: 佐藤敬; 持田武志
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2018-05-29
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: US10409266B2; JP2018084901A; JP6412087B2; DE102017010577B4; US20180143618A1; DE102017010577A1; CN108089546B

Abstract

本发明涉及一种数值控制装置，具有根据加工程序控制工作台轴以及冲压轴的动作的轴动作控制部。该轴动作控制部从第一上止点开始第一程序块的冲压轴的动作，当工作台轴的状态满足能够开始第二程序块的冲压轴的动作的条件且第一程序块的冲压轴的动作未结束时，从比上述第一上止点低的第二上止点开始第二程序块的冲压轴的动作，从而使第一程序块的上述冲压轴的动作以及第二程序块的上述冲压轴的动作彼此重叠。

Description

数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种在工作台轴的移动量小时能够使冲压轴的动作高速化的数值控制装置。

背景技术

在冲床加工中，数值控制装置分别使工作台轴(X轴以及Y轴)的动作结束与冲压轴的动作开始、以及冲压轴的动作结束与工作台轴的动作开始时间上重复地进行动作，由此缩短整体的加工时间。以下，将这种动作控制方法称为重叠。

图1是表示重叠控制的一例的图。在图1的(I)中，在程序块1中，在比X轴以及Y轴的动作结束时间点要提前指定时间的时刻(A)，开始冲头的动作。另外，不等程序块1的冲头动作结束就在冲头离开工件的时间点(B)开始程序块2的X轴以及Y轴的动作。

如果进行这样的重叠控制，则当如图1的(II)那样X轴以及Y轴的移动量小时，程序块2的X轴以及Y轴的动作结束会早于程序块1的冲头的动作结束而来到。此时，接下来的冲头的动作在等待程序块1的冲头的动作结束(C)后再开始。

即，如果工作台轴的移动量小，则即使在到达工作台轴能够进行冲压动作的时刻(D)，也会产生前程序块的冲头的动作尚未结束且在下一个冲头的动作开始之前的等待时间、换句话说是无用时间(E)(参照图2)。这样，会产生成功率即每一分钟的冲压次数达到极限(顶点)这样的问题。

这里，如果使冲压轴动作相互重叠，则有可能缩短加工时间。但是，会产生不能够确保与工作台轴之间的同步、或间隙的问题。间隙是指冲压开始位置与工件上表面之间的间隔。对于间隙，通过工件的板厚或材质、所使用的刀具等，来决定最优的值。间隙无论过大还是过小都会成为加工不良的要因，例如会产生不希望的毛刺。

另外，按照工件厚度等每个条件切换间隙的设定值，从而有可能缩短加工时间。但是，需要对该每个条件准备冲压的动作模式，因此运作上的负担较大。

在日本特开2001-198632号公报中记载以下结构：在具有曲柄机构的冲压机构在固定方向旋转时，通过调整冲压间的加减速来削减无用时间。

但是，在日本特开2001-198632号公报中没有公开使冲压轴的动作重叠的方法。另外，日本特开2001-198632号公报中记载的结构有以下问题，即由于冲压轴的机构而导致冲压的冲程(上下移动的幅度)受限制。

发明内容

本发明是为了解决这些各种问题点而提出的，其目的为，提供一种数值控制装置，当工作台轴的移动量小时使冲压轴的动作重叠，从而实现高速的冲压加工。

本发明的数值控制装置具有根据加工程序来控制工作台轴以及冲压轴的动作的轴动作控制部。该轴动作控制部构成为，从第一上止点开始第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作，当上述工作台轴的状态满足能够开始第二程序块所涉及的上述冲压轴的动作的条件且上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作未结束时，从比上述第一上止点低的第二上止点开始上述第二程序块所涉及的冲压轴的动作，从而使上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作以及上述第二程序块所涉及的上述冲压轴的动作彼此重叠。

上述数值控制装置还具备：判定部，其在上述工作台轴的状态处于满足能够开始上述第二程序块所涉及的上述冲压轴的动作的条件的状态、以及上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作处于未结束的状态时，根据上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作的残余时间来计算在当前时间点开始了上述重叠时的预测上止点，当上述预测上止点的高度在预定的阈值以上时，使上述轴动作控制部开始上述重叠。

上述轴动作控制部构成为，在高速加工模式为开启时执行上述重叠。

根据本发明能够提供一种数值控制装置，当工作台轴的移动量小时使冲压轴的动作重叠，从而实现高速的冲压加工。

附图说明

图1是表示现有的重叠控制的一例的图。

图2是表示现有的重叠控制的一例的图。

图3是表示本发明一个实施方式的数值控制装置的动作的图。

图4是表示使冲压轴的动作彼此重叠的方法的图。

图5是表示间隙(预测上止点)的计算方法的图。

图6是表示间隙(预测上止点)的计算方法的图。

图7是表示间隙(预测上止点)的计算方法的图。

图8是表示间隙(预测上止点)的计算方法的图。

图9是表示数值控制装置的动作的流程图。

图10是表示冲压动作的一例的图。

图11是表示冲压轴为曲柄(crank)时的数值控制装置的动作的图。

图12是表示数值控制装置的结构的框图。

具体实施方式

图12是表示本发明实施方式的数值控制装置100的结构的框图。

数值控制装置100具有判定部110以及轴动作控制部120。典型地，数值控制装置100是具备中央处理装置(CPU)、存储装置以及输入输出装置的信息处理装置，通过由CPU执行预定的程序来逻辑地实现判定部110以及轴动作控制部120。

判定部110进行以下处理：监视工作台轴(X轴以及Y轴)以及冲压轴(press axis)的动作，并判定是否能够使冲压轴的动作彼此重叠。

轴动作控制部120进行以下控制：根据加工程序来控制工作台轴(X轴以及Y轴)以及冲压轴的动作，并且按照来自判定部110的指令来使冲压轴的动作彼此重叠。

使用图3说明数值控制装置100的动作的概要。

首先，判定部110对工作台轴的状态为满足能够开始冲压动作的条件且之前的程序块的冲压动作未结束的状态进行检测。换句话说，工作台轴的状态满足能够开始冲压动作的条件是指，具备能够开始工作台轴与冲压轴的重叠的时间上的条件。更具体地说，是指经过了从工作台轴的动作结束预定时刻起向过去追溯了冲头从上止点开始动作而到达工件上表面所需要的时间而得的时间点。

轴动作控制部120在判定部110检测出上述状态时，能够使之前程序块的冲压动作重叠，开始下一个程序块的冲压动作。但是，此时如果冲头的位置与工件上表面之间的距离(间隙)过小则容易产生加工不良。因此，在本实施方式中，将应该最低限度确保的间隙值(以下称为最小间隙)定义为用于开始冲压轴的动作彼此重叠的另外一个条件。判定部110在检测出上述的状态且冲头的位置满足了最小间隙时，对轴动作控制部120指示开始冲压轴的动作彼此的重叠控制。这样，数值控制装置100能够保持加工质量并且提高成功率。在图3的(II)以及(III)中，实线表示进行了冲压轴的动作彼此的重叠时的冲头的位置以及速度，虚线表示没有进行重叠时的冲头的位置以及速度。可知，通过冲压轴的动作彼此的重叠控制，动作在(F)以及(G)的位置发生变化。

这里所说的最小间隙(也称为第二上止点)是与目前一直使用的间隙(也称为第一上止点)不同的参数，两者可以并存。现有的间隙是按照工件厚度等条件设定的值，也按照每个该条件来准备冲压的动作模式。另一方面，称为在本实施方式引入的最小间隙的参数是能够由用户任意设定的独立于动作模式的参数。因此，用户能够不变更动作模式而设定以及变更最小间隙。另外，不用说，“现有的间隙>最小间隙”的关系成立。

另外，对于现有的间隙，有时考虑到工件的翘曲、弯曲等有余量地来设定。但是，如果工作台的移动量小，则工件的翘曲、弯曲的影响小，因此即使使用比现有的间隙(第一上止点)小的最小间隙(第二上止点)也能够不与工件和刀具干扰地实施加工。

判定部110或轴动作控制部120可以根据M代码、输入信号等来切换冲压轴的动作彼此的重叠的实施的有无。这样，当不需要高速加工时，也能够不进行冲压轴的动作彼此的重叠而追求更优良的加工质量。

使用图4详细地说明轴动作控制部120使冲压轴的动作重叠的方法。

轴动作控制部120在开始重叠的时间点将前程序块(也称为第一程序块)的冲压动作的脉冲与下一个程序块(也称为第二程序块)的冲压动作的脉冲相加。这样，冲头速度如图4的(II)所示那样发生变化，并且以重叠后的速度进行动作。另外，冲头位置如图4的(III)所示那样随着时间经过发生变化。

使用图5说明判定部110检测能够确保最小间隙这一情况的方法。

将从程序块开始(从工件拔出冲头的时间点)到当前时间点为止的冲头的移动量的累积值设为A。另外，当在当前时间点开始了重叠时，将冲头的速度应该变为0的时间点的冲头与工件上表面之间的距离设为间隙C。即，间隙C是从程序块开始直到冲头的速度变为0为止的冲头的移动量。判定部110每隔固定时间计算在该时间点预测到的间隙C(也称为预测上止点)的值，并在间隙C≥最小间隙的时间点开始重叠。

这里，如以下那样定义前程序块的冲压动作的残余移动时间T。

·当分配脉冲P有残余时：T＝P/F+τ

·当分配脉冲P没有残余时：T＝τf/F

分配脉冲P有残余的情况是指处于冲头以指令速度移动的状态的情况。另外，分配脉冲P没有残余的情况是指冲头为减速中的情况。τ是表示冲压的时间常数、即达到指令速度为止所需要的时间，F表示冲压的指令速度。

根据前程序块的冲压动作的残余移动时间T，通过以下的公式来求出间隙C。

·2τ≥T>τ的情况(参照图6)

C＝A+(T-τ)(F+Fτ/T)/2+Fτ/T×(τ-T/2)/2

＝A+(2F T-Fτ)/4……(1)

·τ≥T的情况(参照图7)

C＝A+(FT/τ×T/2)/2＝A+FT²/4τ……(2)

另外，当T≥2τ时，进行重叠使得T＝2τ，并且对开始冲压的定时进行压缩(限制，clamp)(参照图8)。这是如图10所示的采用大的冲程以及间隙来进行冲压的状态。例如当冲压轴的发热较大时等，进行这样的冲压。通常，这种情况下不要求高速加工。间隙C的计算式为以上的公式(1)或(2)的任意一个。

使用图9的流程图来整理并说明数值控制装置100的动作。

步骤S1：轴动作控制部120生成冲压轴的移动指令。判定部110从程序块开始(从工件拔出冲头)后，每隔固定时间，计算冲压轴的移动量累积值A。

步骤S2：判定部110判定工作台轴是否已到达能够实施下一个程序块的冲压动作的位置。如果到达则转到步骤S3。如果没有到达则返回步骤S1。

步骤S3：判定部110判定前程序块的冲压动作是否已结束。如果冲压动作没有结束则转到步骤S4，如果已结束则转到步骤S9。

步骤S4：判定部110判定高速加工模式是否为开启。如果高速加工模式是开启，则转到步骤S5，如果不是开启，则返回步骤S1。

步骤S5：判定部110计算前程序块的冲压的残余移动时间T。

步骤S6：判定部110判定是否是T>2τ。如果判断结果为否，则转到步骤S7，如果为是，则返回步骤S1。

步骤S7：判定部110使用T和A，通过公式(1)或公式(2)来计算间隙C。

步骤S8：判定部110判定是否是C≥最小间隙。如果判断结果为是，则转到步骤S9，如果为否，则返回步骤S1。

步骤S9：判定部110向轴动作控制部120指示开始冲压轴的动作彼此重叠的控制。轴动作控制部120以与前程序块的冲压动作重叠的形式，开始下一个程序块的冲压动作。

根据本实施方式，数值控制装置100接受比现有的间隙要小的最小间隙的设定。并且，使程序块间冲压轴的动作彼此重叠，使得在冲头到达最小间隙的时间点冲头的速度变为0。这样，即使在工作台轴的移动量小的情况下也能够实现高速的冲压加工。

另外，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围适当进行变更。本发明在该发明的范围内能够进行实施方式的任意结构要素的变形或实施方式的任意结构要素的省略。

例如，上述实施方式以冲压轴在直线轴上移动的情况作为前提，但是在如图11所示冲压轴为曲柄的情况下也能够适用本发明。在该结构中，在曲柄轴开始旋转且冲压动作结束后，冲头到达上止点，曲柄轴的旋转转速变为0。之后，切换曲柄轴的旋转方向，开始下一个冲压动作。数值控制装置100通过使这样多个冲压动作间的曲柄轴的旋转动作重叠，由此能够使冲头的上止点发生变化。即，与上述实施方式同样，能够使程序块间冲压轴的动作彼此重叠，使得在冲头到达最小间隙的时间点冲头的速度变为0。

另外，在上述实施方式中，判定部110只有在高速加工模式为开启的情况下实施了冲压动作的重叠(步骤S4)，但是不一定必须具备该判定步骤，也可以适当省略。

Claims

1.一种数值控制装置，具有按照加工程序来控制工作台轴和冲压轴的动作的轴动作控制部，其特征在于，

上述轴动作控制部进行如下动作：

从第一上止点开始第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作，

在上述工作台轴的状态满足能够开始第二程序块所涉及的上述冲压轴的动作的条件且上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作未结束的情况下，从比上述第一上止点低的第二上止点开始上述第二程序块所涉及的冲压轴的动作，由此使上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作以及上述第二程序块所涉及的上述冲压轴的动作彼此重叠。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

上述数值控制装置还具备判定部，所述判定部在上述工作台轴的状态处于满足能够开始上述第二程序块所涉及的上述冲压轴的动作的条件的状态、以及上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作处于未结束的状态时，根据上述第一程序块所涉及的上述冲压轴的动作的残余时间来计算在当前时间点开始了上述重叠时的预测上止点，当上述预测上止点的高度在预先确定的阈值以上时，使上述轴动作控制部开始上述重叠。

3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

上述轴动作控制部在高速加工模式为开启时执行上述重叠。