CN117957502A - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

将减速中的行为保持为恒定，并且无相对于拐角速度的偏差地进行减速。数值控制装置具有：剩余移动量计算部，其计算加工程序的程序块的剩余移动量；多余移动量计算部，其计算程序块的剩余移动量与以指定的加速度从当前的指令速度减速到拐角速度所需的移动量之差作为多余移动量；调整量计算部，其根据多余移动量、当前的指令速度、拐角速度以及指定的加速度，计算用于在插值次数中使用所有多余移动量的减速开始时的加速度调整量；加速度计算部，其计算在减速开始时通过加速度调整量调整了指定的加速度后的第一加速度和在剩余的插值次数中减速到拐角速度的第二加速度；以及插值前加减速处理部，其在减速开始时指定所述第一加速度，在剩余的插值次数中指定第二加速度。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置。
背景技术
数值控制装置以每个插值周期的移动量分割加工程序的每个程序块的移动量来进行插值，由此，控制机床的动作。此时，若以每个插值周期的移动量分割1程序块的移动量，则有时产生多余移动量。
关于这一点，已知如下技术：通过在以设定的恒定的加速度进行减速的中途暂时中断基于该加速度的减速，而不产生多余移动量。例如，参照专利文献1。
另外，已知如下技术：在减速开始时的最初的插值周期中以调整了预先设定的恒定的加速度的加速度进行减速，在剩余的插值周期中以该恒定的加速度进行减速，由此，不产生多余移动量。例如，参照专利文献2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-289922号公报
专利文献2：日本特开2001-92518号公报
发明内容
发明要解决的课题
图5是表示专利文献1中的减速处理的一例的图。图6是表示专利文献2中的减速处理的一例的图。
如图5所示，例如，即使从指令速度V减速到拐角速度Vc的理想的定时(用虚线表示)处于时刻ta与时刻tb之间，也能够在插值周期的定时即时刻ta开始实际的减速(用单点划线表示)。因此，在专利文献1中，为了不产生实际的减速与理想的减速之差，即多余移动量，例如暂时中断时刻td的减速。然而，存在因减速的暂时中断，减速转矩在减速过程中变动，因此，成为机床的驱动系统中的振动的原因这样的问题。
另一方面，在专利文献2中，如图6所示，在减速开始时的最初的插值周期中以调整了预先设定的恒定的加速度的加速度进行减速，在以后的插值周期中，与图5的情况相比使减速中的全部插值的速度上升，由此，使用多余移动量。由此，不会产生减速的暂时中断，因此，机械驱动系统的振动得以抑制。然而，存在如下问题：在最终的插值周期的时刻tf，与调整量对应地产生相对于拐角速度Vc的偏差。并且，该偏差存在参差，因此，难以进行机床的调整。此外，图6的虚线表示图5的专利文献1的减速曲线。
因此，期望保持减速中的行为恒定的同时不偏离拐角速度地进行减速。
用于解决课题的手段
本公开的数值控制装置的一方式具有：剩余移动量计算部，其计算加工程序所包含的程序块的剩余移动量；多余移动量计算部，其计算所述程序块的所述剩余移动量与以指定的加速度从当前的指令速度减速到拐角速度所需的移动量之差作为多余移动量；调整量计算部，其根据所述多余移动量、所述当前的指令速度、所述拐角速度以及指定的所述加速度，计算用于在从所述当前的指令速度减速到所述拐角速度的减速区间中的插值次数中使用所有所述多余移动量的减速开始时的加速度调整量；加速度计算部，其计算在所述减速开始时通过所述加速度调整量调整了用于使所述当前的指令速度减速的指定的所述加速度后的第一加速度，并且计算从以所述第一加速度减速后的指令速度在剩余的所述插值次数中减速至所述拐角速度的第二加速度；以及插值前加减速处理部，其在所述减速开始时指定所述第一加速度，在剩余的所述插值次数中指定所述第二加速度。
发明效果
根据一方式，能够保持减速中的行为恒定的同时不偏离拐角速度地进行减速。
附图说明
图1是表示一实施方式的数值控制装置的功能结构例的功能框图。
图2是表示插值周期与指令速度的关系的一例的图。
图3是表示调整量计算部的动作的说明的一例的图。
图4是对数值控制装置的加速度校正处理进行说明的流程图。
图5是表示专利文献1中的减速处理的一例的图。
图6是表示专利文献2中的减速处理的一例的图。
具体实施方式
例示对机床的伺服轴等驱动部减速的情况来对数值控制装置的具体实施方式进行说明。此外，本发明不限于对驱动部进行减速的情况，例如也能够应用于对驱动部进行加速的情况。
＜一实施方式＞
图1是表示一实施方式的数值控制装置的功能结构例的功能框图。
数值控制装置1对于本领域技术人员而言是公知的数值控制装置，也可以经由未图示的连接接口与未图示的机床直接连接。另外，数值控制装置1也可以经由LAN(LocalArea Network)、因特网等未图示的网络与未图示的机床连接。该情况下，数值控制装置1也可以具有用于通过该连接与未图示的机床进行通信的未图示的通信部。
数值控制装置1例如根据从未图示的CAD/CAM装置等取得的加工程序生成动作指令，将生成的动作指令发送到机床(未图示)。由此，数值控制装置1控制未图示的机床的动作。此外，在未图示的机床是机器人等的情况下，数值控制装置1也可以是机器人控制装置等。
如图1所示，数值控制装置1具有控制部10。另外，控制部10具有：插值前加减速处理部110、插值处理部120以及驱动轴控制部130。另外，插值前加减速处理部110具有：剩余移动量计算部111、多余移动量计算部112、减速处理执行部113、减速处理部114、调整量计算部115以及加速度计算部116。
控制部10具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)存储器等，它们构成为能够经由总线相互通信，对于本领域技术人员而言是公知的。
CPU是整体控制数值控制装置1的处理器。CPU经由总线读出储存在ROM中的系统程序以及应用程序，按照系统程序以及应用程序来控制数值控制装置1整体。由此，如图1所示，控制部10构成为实现插值前加减速处理部110、插值处理部120以及驱动轴控制部130的功能。另外，插值前加减速处理部110构成为实现剩余移动量计算部111、多余移动量计算部112、减速处理执行部113、减速处理部114、调整量计算部115以及加速度计算部116的功能。在RAM中储存临时的计算数据、显示数据等各种数据。另外，CMOS存储器构成为如下的非易失性存储器：由未图示的电池备份，即使数值控制装置1的电源断开也保持存储状态。
剩余移动量计算部111计算加工程序所包含的程序块的剩余移动量。
具体而言，例如，在插值周期T为1ms/1插值的情况下，在程序块为“G01X100.F6000”的情况下，在1000插值周期(1000T)的期间，以速度0.1mm/ms(＝6000mm/min)在X轴方向上移动100mm。
图2是表示插值周期T与指令速度V的关系的一例的图。
该情况下，1程序块的移动量(100mm)如式(1)那样表示。
1程序块的移动量＝d_1+d_2+d_3+…+d_N(1)
d_1～d_N表示每个插值周期T的移动量，在上述情况下为0.1mm。另外，N表示最后的插值周期T，在上述情况下N＝1000。
在此，剩余移动量计算部111使用式(2)，通过将缓冲后的每个插值周期T的移动量相加来计算剩余移动量Dr(i为1以上的整数)。
Dr＝d_i+d_(i+1)+d_(i+2)+…+d_N (2)
在此，d_i表示当前的程序块的插值周期T的移动量，d_N表示该程序块的最后的插值周期的移动量。另外，t0～tN表示插值时刻。
此外，在以下的说明中，例示如下情况：如图2所示，在第N次的插值后，考虑对机床(未图示)的冲击等，从时刻tN开始以图5的单点划线所示的指定的加速度A[mm/ms/ms]在n次(例如，5次)的插值周期T的减速区间减速至拐角速度Vc。
多余移动量计算部112计算由剩余移动量计算部111计算出的程序块的剩余移动量Dr与以指定的加速度从当前的指令速度减速到拐角速度所需的移动量之差，作为多余移动量。
具体而言，多余移动量计算部112使用式(3)，计算从当前的指令速度V[mm/ms]以指定的加速度A[mm/ms/ms]减速到拐角速度Vc[mm/ms]所需的移动量Dc[mm]。
Dc＝(V+Vc)×(n+1)/2 (3)
在此，减速区间的插值次数n＝(V-Vc)/(A×T)。
多余移动量计算部112使用由剩余移动量计算部111计算出的剩余移动量Dr、计算出的移动量Dc以及式(4)计算多余移动量Ds[mm]。
Ds＝Dr-Dc (4)
减速处理执行部113例如监视每个插值周期T的移动量d，判定由多余移动量计算部112计算出的多余移动量Ds是否小于每个插值周期的移动量d。在多余移动量Ds小于插值周期T的移动量d的情况下，后述的减速处理部114执行减速处理。另一方面，在多余移动量Ds为插值周期的移动量d以上的情况下，减速处理执行部113维持当前的指令速度V。
减速处理部114从当前的指令速度V减去由后述的加速度计算部116计算出的加速度，计算下一个插值周期的速度V’。
调整量计算部115根据多余移动量Ds、当前的指令速度V、拐角速度Vc以及指定的加速度A，计算用于在从当前的指令速度V减速至拐角速度Vc的减速区间的插值次数n中使用所有多余移动量Ds的减速开始时的加速度调整量adj。
图3是表示调整量计算部115的动作的说明的一例的图。在图3中，用实线表示本实施方式的指令速度V的减速，用虚线表示图5的指令速度V的减速。另外，用虚线表示本实施方式的指令速度V的加速度(斜率)，用单点划线表示图5的指令速度V的加速度(斜率)。
图3的情况下，从当前的指令速度V到拐角速度Vc的减速区间是在插值次数n中从时刻tN到时刻tN+n×T的期间。
该情况下，关于减速开始时的最初的插值周期T(从时刻tN到时刻tN+T)中的加速度调整量adj，根据多余移动量Ds与以时刻tN+T中的加速度调整量adj为底边，以从时刻tN+T到时刻tN+n×T之间的插值次数(n-1)为高度的三角形的面积相等的Ds＝adj×(n-1)/2的关系，导出式(5)。
adj＝2×Ds/(n-1) (5)
调整量计算部115使用式(5)计算加速度调整量adj。
加速度计算部116计算在减速开始时的最初的插值周期(从时刻tN到时刻tN+T)中以加速度调整量adj调整了用于使当前的指令速度V减速的指定的加速度A后的加速度A-adj(第一加速度)。另外，加速度计算部116使用式(6)计算从以加速度A-adj减速后的指令速度V-(A-adj)在剩余的插值次数(n-1)中减速到拐角速度Vc的加速度A’(第二加速度)。
A’＝(V-(A-adj)-Vc)/(n-1) (6)
插值前加减速处理部110通过将由加速度计算部116计算出的减速开始时的最初的插值周期T的加速度指定为A-adj，减速处理部114在最初的插值周期T中从当前的指令速度V减速到指令速度V’(＝V-(A-adj))。插值前加减速处理部110在剩余的插值次数(n-1)中指定式(6)的加速度A’，由此，减速处理部114在剩余的插值次数(n-1)中从指令速度V-(A-adj)减速到拐角速度Vc。
由此，数值控制装置1能够不暂时中断图5的减速，且能够抑制图6的偏差的产生。
插值处理部120例如根据加工程序以及来自插值前加减速处理部110的指令速度，按每个插值周期T对机床(未图示)的主轴、工具等的路径进行插值处理。
驱动轴控制部130例如根据插值处理部120的插值处理的结果来进行机床(未图示)所包含的驱动轴的控制。
＜数值控制装置1的加速度校正处理＞
接着，参照图4，对数值控制装置1的加速度校正处理的流程进行说明。
图4是对数值控制装置1的加速度插值处理进行说明的流程图。这里所示的流程在每次执行加工程序时反复执行。
在步骤S1中，剩余移动量计算部111使用式(2)，通过将缓冲后的每个插值周期T的移动量相加来计算剩余移动量Dr。
在步骤S2中，多余移动量计算部112使用在步骤S1中计算出的程序块的剩余移动量Dr、式(3)以及式(4)来计算多余移动量Ds。
在步骤S3中，减速处理执行部113判定在步骤S2中计算出的多余移动量Ds是否小于每个插值周期T的移动量d。在多余移动量Ds小于插值周期的移动量d的情况下，处理进入到步骤S4。另一方面，在多余移动量Ds为插值周期的移动量d以上的情况下，减速处理执行部113维持当前的指令速度V，处理进入到步骤S1。
在步骤S4中，调整量计算部115使用式(5)计算加速度调整量adj。
在步骤S5中，加速度计算部116计算在减速开始时的最初的插值周期T中通过加速度调整量adj调整了用于使当前的指令速度V减速的指定的加速度A后的加速度A-adj。
在步骤S6中，加速度计算部116使用式(6)计算从以加速度A-adj减速后的指令速度V-(A-adj)在剩余的插值次数(n-1)中减速到拐角速度Vc的加速度A’。
在步骤S7中，插值前加减速处理部110根据减速区间的插值周期来指定加速度。
在步骤S8中，减速处理部114以在步骤S7中指定的加速度计算减速区间的每个插值周期的指令速度。
在步骤S9中，插值前加减速处理部110判定是否存在加工程序的下一个程序块。在存在下一个程序块的情况下，处理返回到步骤S1。另一方面，在不存在下一个程序块的情况下，数值控制装置1的控制处理结束。
如上所述，一实施方式的数值控制装置1根据多余移动量Ds、当前的指令速度V、拐角速度Vc以及指定的加速度A，计算用于在从当前的指令速度V减速到拐角速度Vc的减速区间的插值次数n中使用所有多余移动量Ds的减速开始时的加速度调整量adj，计算在减速开始时的最初的插值周期中通过加速度调整量adj调整了用于使当前的指令速度V减速的指定的加速度A后的加速度A-adj。另外，数值控制装置1计算从以加速度A-adj减速后的指令速度V-(A-adj)在剩余的插值次数(n-1)中减速到拐角速度Vc的加速度A’。由此，数值控制装置1能够保持减速中的行为恒定的同时不偏离拐角速度地进行减速。
并且，数值控制装置1通过使行为恒定，能够减轻机床(未图示)的驱动系统的冲击，并且因没有偏差而能够容易地进行驱动系统的调整。另外，数值控制装置1能够将角形状保持为恒定。
以上，对一实施方式进行了说明，但数值控制装置1并不限定于上述的实施方式，包含能够达成目的的范围内的变形、改良等。
＜变形例＞
在上述实施方式中，数值控制装置1从当前的指令速度V减速到拐角速度Vc，但不限于此。例如，数值控制装置1也可以应用于从当前的指令速度V加速到规定的速度Va(Va＞V)的情况。
此外，一实施方式的数值控制装置1所包含的各功能能够通过硬件、软件或者它们的组合来分别实现。在此，通过软件实现是指通过计算机读入并执行程序来实现。
程序能够使用各种类型的非暂时性的计算机可读介质(Non-transitorycomputer readable medium)来储存，提供给计算机。非暂时性的计算机可读介质包含各种类型的有实体的记录介质(Tangible storage medium)。非暂时性的计算机可读介质的例子包含磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩模ROM、PROM(ProgrammableROM)、EPROM(Erasable PROM)、闪存ROM、RAM)。另外，程序也可以通过各种类型的暂时性的计算机可读介质(Transitory computer readable medium)提供给计算机。暂时性的计算机可读介质的例子包含电信号、光信号和电磁波。暂时性的计算机可读介质能够经由电线和光纤等有线通信路径或无线通信路径将程序提供给计算机。
此外，描述在记录介质中记录的程序的步骤，当然包含按该顺序呈时间序列进行的处理，也包含未必呈时间序列进行的处理、以及并列地或者个别地执行的处理。
换言之，本公开的数值控制装置能够采取具有以下那样的结构的各种实施方式。
(1)本公开的数值控制装置1具有：剩余移动量计算部111，其计算加工程序所包含的程序块的剩余移动量；多余移动量计算部112，其计算程序块的剩余移动量与以指定的加速度从当前的指令速度减速到拐角速度所需的移动量之差作为多余移动量；调整量计算部115，其根据多余移动量、当前的指令速度、拐角速度以及指定的加速度，计算用于在从当前的指令速度减速到拐角速度的减速区间中的插值次数中使用所有多余移动量的减速开始时的加速度调整量；加速度计算部116，其计算在减速开始时通过加速度调整量调整了用于对当前的指令速度减速的指定的加速度后的第一加速度，并且计算从以第一加速度减速后的指令速度在剩余的插值次数中减速至所述拐角速度的第二加速度；以及插值前加减速处理部110，其在减速开始时指定第一加速度，在剩余的插值次数中指定第二加速度。
根据该数值控制装置1，能够保持减速中的行为恒定的同时不偏离拐角速度地进行减速。
(2)在(1)所述的数值控制装置1中，也可以是，具有：减速处理执行部113，其在多余移动量小于每个插值周期的移动量时执行减速处理；以及减速处理部，其由减速处理执行部113执行，按每个插值周期从当前的指令速度减去第一加速度或第二加速度而求出下一个插值周期中的指令速度。
由此，数值控制装置1能够使进行减速处理的定时和每个插值周期的减速量最佳化。
符号说明
1 数值控制装置
10 控制部
110 插值前加减速处理部
111 剩余移动量计算部
112 多余移动量计算部
113 减速处理执行部
114 减速处理部
115 调整量计算部
116 加速度计算部
120 插值处理部
130 驱动轴控制部。

Claims (2)

1.一种数值控制装置，其特征在于，具有：
剩余移动量计算部，其计算加工程序所包含的程序块的剩余移动量；
多余移动量计算部，其计算所述程序块的所述剩余移动量与以指定的加速度从当前的指令速度减速到拐角速度所需的移动量之差作为多余移动量；
调整量计算部，其根据所述多余移动量、所述当前的指令速度、所述拐角速度以及指定的所述加速度，计算用于在从所述当前的指令速度减速到所述拐角速度的减速区间中的插值次数中使用所有所述多余移动量的减速开始时的加速度调整量；
加速度计算部，其计算在所述减速开始时通过所述加速度调整量调整了用于使所述当前的指令速度减速的指定的所述加速度后的第一加速度，并且计算从以所述第一加速度减速后的指令速度在剩余的所述插值次数中减速至所述拐角速度的第二加速度；以及
插值前加减速处理部，其在所述减速开始时指定所述第一加速度，在剩余的所述插值次数中指定所述第二加速度。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
所述数值控制装置具有：
减速处理执行部，其在所述多余移动量小于每个所述插值周期的移动量时执行减速处理；以及
减速处理部，其由所述减速处理执行部执行，按每个所述插值周期从所述当前的指令速度减去所述第一加速度或所述第二加速度而求出下一个插值周期中的指令速度。
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