CN1474964A - 数控方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种数控装置，对机械设备进行控制，该机械设备平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机6、10，同向驱动，所述装置用挡块方式进行所述主轴和从轴的回原点。该装置结构上做成具有判断主轴是否对从轴超前的位置关系的位置判断手段16，以及根据该位置判断手段的判断结果，用一个挡块进行所述主轴和从轴的回原点的回原点管理手段，因而能利用一个挡块进行主轴和从轴回原点，并且能在并行的位置可靠地回原点。

Description

数控方法及其装置
技术领域
本发明涉及控制机械设备的数控方法及其装置，设机械设备平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同向驱动；本发明尤其涉及利用挡块方式对主轴和从轴的回原点进行的控制。
背景技术
数控装置进行回原点，以便在基本端正确掌握机械设备坐标上的原点。作为这种回原点的方法，存在靠近机械设备移动部的原点设置减速用的限位开关(挡块)的方式。这种方式在机械设备移动部碰上挡块的时刻，使伺服电动机执行减速指令，并且在该移动部离开挡块，首先成为格栅位置的时刻后，仅移动作为原点与格栅位置之差的原点偏移量，以便使轴的移动停止。格栅以伺服电动机所设置编码器每旋转一周输出的Z相脉冲为依据。
图6是说明挡块方式的回原点处理方法的图。图中，131为挡块，132、133、134为格栅，135为原点偏移量，136为到从离开挡块的位置至第1格栅的距离加上原点偏移量135后的位置的距离。原点偏移量135将事先实测的值作为参数预先设定于数控装置的参数存储器。
在机械设备移动部碰上挡块131的时刻t1，伺服电动机执行减速指令，使该部暂时停止后，以充分慢的速度(爬行速度)开始移动，在时刻t2，该移动部离开挡块131时，计算从离开挡块131至第1格栅133的距离与原点偏移量135相加后所得的距离136，并且在该位置停止。由此，能使轴正确地停在原点。
图7和图8是说明数控装置中的已有回原点处理方法的图，该装置控制具有主轴和从轴的机械设备(平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同向驱动的机械设备)。
图7中，1为机械设备的操作盘，2为移动指令矢量分配手段，3为主轴回原点处理手段，4为主轴加减速手段，5为主轴驱动部，6为主轴伺服电动机，12为主轴挡块，15为主轴编码器，7为从轴回原点处理手段，8为从轴加减速手段，9为从轴驱动部，10为从轴伺服电动机，13为从轴挡块，16为从轴编码器，17为预先存放上述原点偏移量等的参数存储区。
从机械设备的操作盘1输入的回原点指令，通过移动指令矢量分配手段2对主轴、从轴发出移动指令。这时，这主轴、从轴的移动指令预先安排成例如使该两轴回原点速度参数值相等，量相同。主轴回原点处理手段3从挡块12输入碰挡信号时，废弃主轴移动指令，使主轴减速停止后，以爬行速度开始移动。然后，如果离挡(限位开关脱离挡块)，则从编码器15取得到当前最靠近的格栅的距离，把从离挡位置到最靠近的格栅的距离与参数存储区17所保存的主轴原点偏移量相加后的距离作为最终移动距离，使主轴以爬行速度移动，并且在移动距离为零的时刻停止。
另一方面，在从轴侧，对与主轴分开的从轴回原点处理手段7从挡块13输入碰挡信号时，该处理手段7废弃从轴移动指令，使从轴减速并停止后，以爬行速度开始移动。然后，如果离挡(限位开关脱离挡块)，从编码器16取得到最靠近的格栅的距离，把从离挡位置到最靠近的格栅的距离与参数存储器17所保存的从轴原点偏移量相加后的距离作为最终移动距离，使从轴以爬行速度移动，并且在移动距离为零的时刻停止。
控制具有主轴和从轴的机械设备的数控装置中，需要使这些轴的原点并行，但在主轴与从轴各自的挡块12、13位置错开的状态下执行回原点时，主轴与从与主轴的移动速度不同步，因而主轴和从轴各自的挡块12、13需要安装在并行的位置。
图8是详细说明这点用的图，图8(a)是表示主轴和从轴的格栅与挡块位置的关系的图。图8(b)是表示格栅和挡块处于图8(a)那样的位置的情况下，进行回原点时的速度和时间的图。图8(b)中，纵轴表示速度，横轴表示时间。
图8(a)中，50、51、52是主轴的格栅，53、54、55是从轴的格栅，63是主轴与从轴之间的格栅错位量，64是主轴与从轴之间的挡块错位量，56是主轴原点偏移量，57是从轴原点偏移量(格栅54与原点59之间的距离)，58是主轴的原点，59是从轴的原点。
回原点时，如图8(b)那样，主轴在时刻TM1碰上挡块，进行减速，完成减速后，从时刻TM2开始进入爬行速度。另一方面，从轴在时刻TS1碰上挡块，进行减速，完成减速后，从时刻TS2开始进入爬行速度。如图中所示，在主轴与从轴的挡块错位的情况下执行回原点时，如图8(b)那样，各轴的移动速度在TM1～TS2期间，在主轴与从轴之间不同步。
因此，已有技术必须将各轴的挡块安装在尽量并行的位置，即必须使图8(a)所示的挡块错位量64大致为0，其调整非常困难。
作为与本发明关联的先行技术，有特开平8-22313号公报揭示的技术。该先行技术中，计算主轴和从轴中各轴的格栅错位量，对主轴根据预定的格栅偏移量进行回原点动作，对从轴根据格栅偏移量与错位量相加所得的值进行，通过这样主轴和从轴回原点，使主轴和从轴在正确的位置进行回原点。
然而，该已有的回原点方法在假设挡块为1个的情况下，根据接通电源时主轴与从轴的位置关系有时会发生欠妥，有可能在差错1个格栅的位置回原点。
图9和图10说明上述欠妥。
图9中，90是离挡后的主轴位置，91是离挡后的从轴位置，101、102是主轴的格栅，103、104是从轴的格栅，110、111分别是主轴和从轴的原点偏移量，设定为相同的值。112是主轴和从轴中各轴的格栅错位量，120、121分别是主轴和从轴的原点。
离挡后的主轴与从轴的位置关系如图9那样，具有90、91的位置位置时，各轴离挡后的第1格栅分别是101和103。因此，主轴在仅从格栅101偏移原点偏移量110的位置停止，从轴则在从格栅103偏移主轴和从轴中各轴格栅错位量112和原点偏移量111的位置停止，各轴在并行的位置回原点。
然而，离挡后主轴与从轴的位置关系如图10那样，分别具有92、93的位置关系时，各轴离挡后的第1格栅分别为101、104。
这样，主轴在从格栅101偏移原点偏移量110的位置停止，从轴在格栅104偏移主轴和从轴中各轴的格栅错位量112和原点偏移量111的位置停止。
因此，主轴的原点120与从轴的原点121错开1个格栅，各轴不能在并行的位置回原点，有可能损坏机械设备。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的为提供一种主轴和从轴的原点调整操作简单且能在并行的位置可靠回原点的数控方法及其装置。
为了达到上述目的，本发明的数控方法对机械设备进行控制，该机械设备平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同向驱动，所述方法利用挡块方式进行所述主轴和从轴的回原点，该方法，在回原点时，判断是否从轴往原点方向超前于主轴的位置关系，根据该判断的结果，用一个挡块使所述主轴和从轴回原点。
又，本发明的数控方法为所述从轴在与主轴的格栅并行的位置设定虚拟格栅，同时在所述位置关系判结果为所述从轴往原点方向滞后于主轴时，所述主轴根据格栅间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从所述主轴进入档件后抵达第1个格栅时的错开位置至第1个虚拟格栅的距离与格栅间隔和原点偏移量相加所得的值，进行回原点，所述位置关系判断结果为所述从轴往原点方向超前于主轴时，所述主轴根据栅格间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从主轴进入档件后抵达第1格栅时的错开位置至第1虚拟格栅的距离与原点偏移量相加所得的值，进行回原点。
又，本发明在判断是否所述从轴往原点方向超前于所述主轴的位置关系时，根据从轴的计数值进行判断。
又，本发明的数控方法，每次通过从轴的虚拟格栅时被清零的、对从轴格栅间隔进行计数的计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，并且所述计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
又，本发明的数控方法，每次通过从轴虚拟格栅的中间点时被清零的、对主轴格栅间隔进行计数的计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，并且所述计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
此外，本发明的数控装置对机械设备进行控制，该机械设备平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同向驱动，所述数控装置利用挡块方式进行所述主轴和从轴的回原点，该装置，其特征在于，具有回原点时判断是否所述从轴往原点方向超前于主轴的位置关系的位置判断手段，以及根据该位置判断手段的判断结果用一个挡块进行所述主轴和从轴的回原点的管理手段。
又，本发明的数控装置取为：所述从轴在与所述主轴的格栅并行的位置设定虚拟格栅，同时所述回原点管理手段在所述位置判断手段的判断结果为所述从轴往原点方向滞后于主轴时，所述主轴根据格栅间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从所述主轴进入档件后抵达第1个格栅时的错开位置至第1个虚拟格栅的距离与格栅间隔和原点偏移量相加所得的值，进行回原点，所述位置判断手段的判断结果为所述从轴往原点方向超前于主轴时，所述主轴根据栅格间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从主轴进入档件后抵达第1格栅时的错开位置至第1虚拟格栅的距离与原点偏移量相加所得的值，进行回原点。
本发明还使所述位置判断手段具有对从轴的格栅间隔进行计数的计数器，并且在判断是否所述从轴往原点方向超前于主轴的位置关系时，用所述计数器进行判断。
本发明又使所述位置判断手段的计数器在每次通过从轴虚拟格栅时被清零，并且在主轴处于离挡后的第1格栅位置时，所述计数器的值为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，所述计数器的值为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
本发明还使所述位置判断手段的计数器在每次通过从轴虚拟格栅的中间点时被清零，并且在主轴处于离挡后的第1格栅位置时，所述计数器的值为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向带后于主轴，所述计数器的值为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
附图说明
图1是示出本发明实施形态1所涉及数控装置的组成的图。
图2是说明本发明实施形态1所涉及数控装置的从轴虚拟格栅的图。
图3是说明本发明实施形态1所涉及数控装置中从轴对主轴滞后时至各轴原点的移动量的图。
图4是说明本发明实施形态1所涉及数控装置中从轴对主轴超前时至各轴原点的移动量的图。
图5是说明本发明实施形态1所涉及数控装置中判断从轴对主轴是超前还是滞后的方法的图。
图6是说明挡块方式的回原点动作的图。
图7是示出控制具有主轴和从轴的机械设备的已有数控装置的组成的图。
图7是示出控制具有主轴和从轴的机械设备的已有数控装置的回原点动作的图。
图9是说明控制具有主轴和从轴的机械设备的另一已有数控装置中将挡块取为一个时原点位置不发生差错的情况的图。
图10是说明控制具有主轴和从轴的机械设备的另一已有数控装置中将挡块取为一个时原点位置发生差错的情况的图。
具体实施方式
下面，用图1～图5说明本发明所涉及数控装置的实施形态1。
图1是示出本发明实施形态1所涉及数控装置的回原点有关组成的框图。图1中，11是挡块，仅设置在主轴侧。14是回原点管理手段，19是位置判断手段，其详细动作在后文中与回原点管理手段14的详细动作一起阐述。其他组成与已有数控装置相同。
图2是说明从轴的虚拟格栅的图。本发明实施形态1中，位置判断手段19首先如图2那样，在与主轴的格栅并行的位置虚拟生成从轴的格栅(下文称为虚拟格栅)。该虚拟格栅按照从主轴格栅偏置一定份额偏置量生成。
此外，普通的回原点把从离挡后的第1格栅移动原点偏移量的位置作为原点，但本发明实施形态1中，把从离挡后的第2格栅移动原点偏移量的位置作为原点。
图1中，从挡块11输入碰挡信号时，回原点管理手段14使主轴暂时减速后，以爬行速度移动。这时，回原点管理手段14使从轴与主轴同步且按相同的速度参数移动。从挡块11输入离挡信号时，回原点管理手段14从主轴的编码器15取得最靠近的格栅的距离，并移动到第1个格栅。这时，回原点管理手段14从主轴的回原点处理手段3取得每单位时间的移动量，送到从轴的回原点处理手段7，使从轴与主轴同步移动。这里，回原点管理手段14使位置判断手段19判断是主轴处于比从轴超前的位置(从轴对回原点方向带后于主轴的位置)，还是从轴处于比主轴超前的位置(从轴对回原点方向超前于主轴的位置)，并且用来自编码器15、16的数据计算到各轴原点的移动量。到各轴原点的移动量根据各轴的位置关系而形成差别，如以下所示。
图3是示出从轴对主轴滞后时到各轴原点的移动量的图。在这种位置关系的情况下，设到主轴原点的距离为Cm，到从轴原点的距离为Cs，则
Cm＝bm+Sftm       bm：主轴的格栅间隔
                  Sftm：主轴的原点偏移量
Cs＝as+bs+Sfts    as：主轴到达第1格栅时从轴位置至从轴第1虚拟
                      格栅的距离
                  bs：从轴的格栅间隔
                  Sfts：从轴的原点偏移量(与主轴原点偏移量的值相
                        同。)
图4是示出在原点方向从轴对主轴超前时到各轴原点的移动量的图。反之，如图4那样，从轴超前于主轴时，设到主轴原点的距离为Cm，到从轴原点的距离为Cs，则
Cm＝bm+Sftm
Cs＝as+Sfts
利用以上那样计算的剩余距离，主轴移动该主轴的剩余距离部分，能到达主轴的原点。从轴移动该从轴的剩余距离部分，也能到达从轴原点。
下面说明位置判断手段19判断主轴与从轴的位置关系的方法，即判断主轴和从轴是处于图3的位置关系，还是处于图4的位置关系的方法。
位置判断手段19以主轴与纵轴错开不到半个栅格为前提，能判断哪一轴超前。
图5是示出该方法的图。
图5中，40是主轴上离挡后的第1格栅，41、42是从轴上虚拟格栅间的中间位置。45是从轴虚拟格栅点为0并表示到下一虚拟格栅的距离的计数值，其最大值为格栅间隔(＝Lmax)。轴往箭头号46的方向移动时，在主轴处于40的位置，从轴进入43的区域的情况下，即45的计数值为Lmax/2＜计数值＜Lmax的情况下，可判定为从轴滞后于主轴。反之，在主轴处于40的位置，从轴进入44的区域的情况下，即45的计数值为0≤计数值≤Lmax/2的情况下，可判断为从轴超前于主轴。
作为所述从轴的计数器，作为在从轴虚拟格栅点的中间点为0的计数器的情况下，即作为图5中的点划线所示的计数器的情况下，轴往箭头46的方向移动时，主轴处于40的位置，从轴进入43的区域，即45的计数值为0≤计数值≤Lmax/2时，可判断为从轴滞后于主轴。反之，主轴处于40的位置，从轴进入44的区域，即45的计数值为Lmax/2＜计数值≤Lmax时，可判断为从轴超前于主轴。
如以上说明那样，根据本发明，利用挡块方式进行主轴和从轴的回原点的数控装置中，仅利用一个挡块就可进行回原点，因而原点调整操作简单。而且，回原点时，判断是否所述从轴往原点方向超前于主轴的位置关系，因而能在并行的位置可靠地回原点。
工业应用性
本发明涉及的数控方法及其装置在对平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同方向驱动的机械设备进行回原点时，适合用挡块方式进行主轴和从轴的回原点。

Claims (10)

1.一种数控方法，对机械设备进行控制，该机械设备平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同向驱动，所述方法利用挡块方式使其所述主轴和从轴返回原点，
其特征在于，返回原点时，判断是否从轴在往原点的方向上超前于主轴的位置关系，根据该判断的结果，用一个挡块使所述主轴和从轴返回原点。
2.如权利要求1所述的数控方法，其特征在于，
所述从轴在与主轴的格栅并行的位置设定虚拟格栅，同时在所述位置关系判结果为所述从轴往原点方向滞后于主轴时，所述主轴根据格栅间隔与原点偏移量相加所得的值返回原点，所述从轴根据到从所述主轴进入档件后抵达第1个格栅时的错开位置至第1个虚拟格栅的距离与格栅间隔和原点偏移量相加所得的值，进行回原点，所述位置关系判断结果为所述从轴往原点方向超前于主轴时，所述主轴根据栅格间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从主轴进入档件后抵达第1格栅时的错开位置至第1虚拟格栅的距离与原点偏移量相加所得的值，进行回原点。
3.如权利要求1或2所述的数控方法，其特征在于，在判断是否所述从轴往原点方向超前于所述主轴时，根据从轴的计数值进行判断。
4.如权利要求3所述的数控方法，其特征在于，每次通过从轴的虚拟格栅时被清零的、对从轴格栅间隔进行计数的计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，并且所述计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
5.如权利要求3所述的数控方法，其特征在于，每次通过主轴虚拟格栅的中间点时被清零的、对主轴格栅间隔进行计数的计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，并且所述计数值在主轴处于离挡后的第1格栅位置时为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
6.一种数控装置，对机械设备进行控制，该机械设备平行配置2根移动轴，一根为主轴，另一根为从轴，各自用分开的伺服电动机同向驱动，所述数控装置利用挡块方式进行所述主轴和从轴的回原点，该装置，其特征在于，具有回原点时判断是否所述从轴往原点方向超前于主轴的位置关系的位置判断手段，以及根据该位置判断手段的判断结果用一个挡块进行所述主轴和从轴的回原点的管理手段。
7.如权利要求6所述的数控装置，其特征在于，所述从轴在与所述主轴的格栅并行的位置设定虚拟格栅，同时所述回原点管理手段在所述位置判断手段的判断结果为所述从轴往原点方向滞后于主轴时，所述主轴根据格栅间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从所述主轴进入档件后抵达第1个格栅时的错开位置至第1个虚拟格栅的距离与格栅间隔和原点偏移量相加所得的值，进行回原点，所述位置判断手段的判断结果为所述从轴往原点方向超前于主轴时，所述主轴根据栅格间隔与原点偏移量相加所得的值进行回原点，所述从轴根据到从主轴进入档件后抵达第1格栅时的错开位置至第1虚拟格栅的距离与原点偏移量相加所得的值，进行回原点。
8.如权利要求6或7所述的数控装置，其特征在于，所述位置判断手段具有对从轴的格栅间隔进行计数的计数器，并且在判断是否所述从轴往原点方向超前于主轴的位置关系时，用所述计数器进行判断。
9.如权利要求8所述的数控装置，其特征在于，所述位置判断手段的计数器，在每次通过从轴虚拟格栅时被清零，并且在主轴处于离挡后的第1格栅位置时，所述计数器的值为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，所述计数器的值为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
10.如权利要求8所述的数控装置，其特征在于，所述位置判断手段的计数器在每次通过从轴虚拟格栅的中间点时被清零，并且在主轴处于离挡后的第1格栅位置时，所述计数器的值为0≤计数值≤格栅间隔/2的情况下，判断为所述从轴往原点方向滞后于主轴，所述计数器的值为格栅间隔/2＜计数值≤格栅间隔的情况下，判断为所述从轴往原点方向超前于主轴。
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