CN1728029A - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种数值控制装置,准备有三种根据可动轴的移动方向的反转进行的齿隙修正量的输出方式,这三种方式是:(a)汇总输出设定修正量的方式、(b)根据移动距离输出修正量的方式、(c)根据经过时间输出修正量的方式。其中,判别可动轴的移动方向是从正向负变化还是从负向正变化,根据判别结果来选择上述三种方式的某一种。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种具有机床中的进给轴等可动轴的齿隙修正功能的数值控制装置。
背景技术
机床中的进给轴等可动轴在移动方向反转时会因滚珠螺杆/螺母机构或齿轮机构等传动机构中的齿隙产生空转。因此,作为用来修正这种齿隙的功能,在控制机床的数值控制装置中设置有齿隙修正功能。这种齿隙修正功能采用以下的方式作为可动轴的移动方向反转时输出所设定的齿隙修正量的输出方式。
(a)轴方向反转时,汇总输出设定修正量。
(b)从轴方向反转时开始,根据移动距离输出修正量。
(c)从轴方向反转时开始,根据经过时间输出修正量。
如果齿隙修正量大,在汇总输出设定修正量的情况下,有可能发生机械振动,机床的加工中会发生过渡切削。因此,为了抑制这些不良情况的发生,如上所述,采用从轴方向反转时开始根据移动距离或经过时间分散输出齿隙修正量进行修正的方式,取代汇总输出齿隙修正量进行修正的方式。
在该齿隙修正中,一般是预先设定一种输出方式,一律使用这种方式。但是,为了提高用数值控制装置控制的机床的加工精度,设置两种模式,即,在当前的一批指令进行的切削完成后下一批切削开始前进行齿隙修正的第一齿隙修正模式和在当前的一批指令进行的切削完成后与下一批切削开始同时进行齿隙修正的第二齿隙修正模式。根据需要选择某一种模式来进行齿隙修正,这是已经公知的技术(参照特开昭58-68111号公报)。
如上所述,在用数值控制装置控制的机床中,作为齿隙修正功能,使用上述3种齿隙修正量输出方式(a)~(c)之任意一种。不是根据可动轴的移动反转方向来选择该齿隙修正量输出方式。上述的专利文献(特开昭58-68111号公报)中记载的技术也是选择指定2种齿隙修正模式来提高加工精度,而不是根据反转方向来选择。
另一方面,在机床中,对于沿轴重力作用的垂直方向移动的可动轴或沿不垂直于重力方向的倾斜方向移动的轴(不沿水平方向移动的轴)等重力对可动轴的移动起作用的可动轴以及始终在规定的方向上施加负荷的可动轴来说,在从驱动源到可动轴的传动机构中产生的齿隙的发生状态因其反转方向而异。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种即使在因反转方向引起齿隙发生的举动不同的情况下也能够进行更合适的齿隙修正的数值控制装置。
本发明的数值控制装置具有对于使可动轴的移动方向反转时产生的齿隙将齿隙修正量输出到位置控制部的齿隙修正功能。该数值控制装置具备将可动轴的移动方向反转时的反转方向和向位置控制部的齿隙修正量的输出方式对应设定的设定单元、判定可动轴的移动方向反转时的反转方向的判定单元以及按照与由判定单元判定的方向对应的输出方式将齿隙修正量输出到所述位置控制部的齿隙修正量输出单元。这样,就能够根据反转方向选择设定移动方向反转时齿隙修正量的输出方式。
齿隙修正量的输出方式中包含3种输出方式:(a)反转时汇总输出齿隙修正量、(b)根据距反转位置的距离输出齿隙修正量、(c)根据从反转开始的经过时间输出齿隙修正量。
在上述方式(b)和(c)中,在反转是从正方向到负方向的情况下以及从负方向到正方向的情况下,都能够分别设定各分配周期的每一级齿隙修正的输出修正量。
根据本发明,在机床的可动轴的移动方向反转时,能够根据其反转方向选择齿隙修正量的输出方式并分别设定,所以,在重力轴作用的可动轴等的齿隙的举动因反转方向而不同的情况下等,能够进行最佳齿隙修正。从而可以提高机床的加工精度。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的数值控制装置主要部分的方框图。
图2是图1的数值控制装置每个分配周期实施的齿隙修正处理流程图。
具体实施方式
参照附图的以下实施例的说明将使本发明的上述及其他目的和特征更加明确。
[优选实施方式的详细说明]
如图1所示,数值控制装置10的处理器1上经总线6连接有存储器2、接口3和各可动轴的控制电路4;显示单元/手动输入单元11经接口3连接在总线6上。另外,该总线6上还连接着可编程控制器或主轴控制电路等,这些要素与本发明没有直接关系,所以在图1中予以省略。
存储器2由ROM、RAM、非易失性RAM等构成。系统程序存储在ROM内,处理器1根据该系统程序控制数值控制装置整体。RAM内存储加工程序等,根据该加工程序控制连接在数值控制装置10上的机床进行加工。非易失性RAM内存储加工程序或各种设定值、参数设定值等。
显示单元/手动输入单元11由用CRT或液晶等构成的显示装置和用来输入设定值或各种数据的手动输入单元构成,手动输入单元由键盘、指点设备等构成。
轴控制电路4是驱动控制机床的进给轴等各可动轴的伺服电动机12的轴控制电路,由处理器、ROM、RAM等存储器和输入输出电路等构成。该轴控制电路4具备位置控制部、速度控制部和电流控制部,位置控制部根据从处理器1输出的移动指令、来自检测安装在伺服电动机12内的该伺服电动机的位置和速度的位置/速度检测器13的位置和速度反馈进行位置环控制处理,速度控制部进行速度环控制处理,电流控制部根据电流反馈信号进行电流环控制处理;轴控制电路4经伺服放大器5驱动控制伺服电动机12。
此外,图1中,轴控制电路4、伺服放大器5、伺服电动机12、位置/速度检测器仅仅分别表示出一个,但是设置在机床内的每个可动轴(进给轴)都设置这些要素。其中,有时也用一个轴控制电路4控制多个可动轴(进给轴)。
上述的数值控制装置10的构成,除了在存储器2的非易失性RAM内存储有本发明特有的执行齿隙修正功能的软件之外,与现有的数值控制装置的构成一样。
在由数值控制装置控制的机床中,对于沿轴重力作用的垂直方向移动的可动轴或沿倾斜于垂直重力方向(水平方向)的方向某一角度的方向移动的可动轴等重力对可动轴的移动起作用的可动轴以及始终在规定的方向上施力的可动轴来说,从驱动源到可动轴的传动机构产生的齿隙的发生状态都可能因其反转方向而异。
因此,本发明的实施方式中,对应于这种齿隙的举动因反转方向而不同的情况,就可以将齿隙修正量的输出方式选择所述的轴方向反转时汇总输出设定的齿隙修正量的输出方式、根据移动距离输出的方式和根据经过时间输出的方式的某一种方式为最佳方式。
本实施方式中,根据分配移动指令的符号(表示方向)从+变化为-时、从-变化为+时的各自情况,设定上述的三种齿隙修正量的输出方式(上述的(a)~(c))的某一种方式,以便用显示单元/手动输入单元11依照参数对各轴进行设定。
图2是本实施方式中的数值控制装置10的处理器1实施的该齿隙修正功能的处理流程图。处理器1根据存储在存储器2中的加工程序控制连接在数值控制装置10上的机床,在每个分配周期对各可动轴(进给轴)分配移动指令,并且在每个分配周期对各轴进行图2所示的齿隙修正处理。
(1)首先,判断前一个周期和这一个周期中的分配移动指令的符号是否发生了变化(步骤S1)。由于符号无变化是指示可动轴沿同一方向移动,所以从步骤S1转移到步骤S12,这里判别标识符F的设定值。因为在接通电源时等的加工开始时将该标识符F设定为“0”,所以在最初的分配周期不输出齿隙修正的修正量就结束该处理。以下,只要分配移动指令的符号不反转,进行步骤S1、步骤S12的处理后就结束该处理,而不进行齿隙修正量的输出。
另一方面,分配移动指令的符号反转时(步骤S1),判断其符号反转是从前一个周期的+向这一个周期的-的变化还是与其相反而从前一个周期的-向这一个周期的+的变化(步骤S2)。如果分配移动指令的符号是从+向-的变化,判别与这样的符号变化(+/-反转)对应的参数设定(步骤S3);同样,如果分配移动指令的符号是从-向+的变化,判别与这样的符号变化(-/+反转)对应的参数设定(步骤S4)。
(2-1)在步骤S3或步骤S4,判别为参数设定是汇总输出齿隙修正量的方式(方式(a))的情况下;
把当前周期的齿隙修正量A作为设定修正量Q(步骤S5),并输出到轴控制电路4的位置控制部(步骤S11)。在轴控制电路4的位置控制部中根据将该分配周期的分配移动指令与该齿隙修正量相加得到的移动指令和来自位置/速度检测器13的位置反馈来进行位置环控制处理,求出速度指令。速度控制部根据该速度指令和来自位置/速度检测器13的速度反馈来进行速度环控制处理,求出转矩指令(电流指令)。另外,电流控制部根据该转矩指令和电流反馈进行电流环控制处理,求出对伺服电动机12的指令,并经伺服放大器5驱动控制伺服电动机。
(2-2)在步骤S3或步骤S4,判别为参数设定是根据距反转开始时的移动距离输出齿隙修正量的方式(方式(b))的情况下;
将设定齿隙修正量Q除以设定分割数N来计算出分割过的齿隙修正量A(=Q/N)(步骤S6),将当前分配周期的对轴的移动指令量设定于寄存器R,并开始指令移动量的累积计算(步骤S7)。并且,把标识符F设定为“1”,并且将指标n设定为“1”(步骤S8),然后转移到步骤S11,把在步骤S6求得的分割过的齿隙修正量A输出到轴控制电路4。
此外,在移动指令的符号从+向-变化时和从-向+变化时分别设定设定分割数N,就能够在从+向-变化时和从-向+变化时改变在各分配周期输出的齿隙修正量。
例如,在移动指令的符号从+向-变化时的处理(步骤S3的处理)中,在步骤S6,将设定齿隙修正量Q除以对从+向-的移动反转设定的分割数N1,计算出分割过的齿隙修正量A(=Q/N1)。另一方面,在移动指令的符号从-向+变化时的处理(步骤S4的处理)中,在步骤S6,将设定齿隙修正量Q除以对从-向+的移动反转设定的分割数N2(≠N1),计算出分割过的齿隙修正量A(=Q/N2)。
如上所述,轴控制电路4将当前分配周期的移动指令与该齿隙修正量A相加,进行位置环控制处理、速度环控制处理和电流环控制处理,来驱动伺服电动机12。
(2-3)在步骤S3或步骤S4,判别为参数设定是根据从反转开始时的经过时间输出齿隙修正量的方式(方式(c))的情况下;
将设定齿隙修正量Q除以设定分割数M来计算出每个分配周期的齿隙修正量A(=Q/M)(步骤S9),并且,把标识符F设定为“2”,并且将指标m设定为“1”(步骤S10),然后转移到步骤S11,把在步骤S9求得的每个分配周期的齿隙修正量A输出到轴控制电路4。
此外,在移动指令的符号从+向-变化时和从-向+变化时分别设定设定分割数M,就能够在从+向-变化时和从-向+变化时改变在各分配周期输出的齿隙修正量。
例如,在移动指令的符号从+向-变化时的处理(步骤S3的处理)中,在步骤S9,将设定齿隙修正量Q除以对从+向-的移动反转设定的分割数M1,计算出分割过的齿隙修正量A(=Q/M1)。另一方面,在移动指令的符号从-向+变化时的处理(步骤S4的处理)中,在步骤S9,将设定齿隙修正量Q除以对从-向+的移动反转设定的分割数M2(≠M1),计算出分割过的齿隙修正量A(=Q/M2)。
(3)在步骤S11在一旦输出了修正量A之后的分配周期中,如果在步骤S1判别为移动方向未反转,且在步骤S 12标识符F为“0”,那么,就判断为在当前分配周期设定齿隙修正量Q被全部输出(后述的步骤S20的处理),这样,就结束该分配周期的齿隙修正处理。
(4-1)从步骤S6、S7、S8转移到步骤S 11,并在步骤S8的处理中已经将标识符F设定为“1”的情况下;
在步骤S12判断为F=1之后,判断存储在寄存器R内的距移动方向反转时的移动距离是否大于等于设定值B乘以指标n得到的值(B×n)(步骤S13)。如果移动距离R小于(B×n),就在寄存器R内累加当前分配周期内的移动指令量,进行移动指令量的累积计算(步骤S17),然后结束对当前分配周期的齿隙修正处理。
以下,在每个分配周期进行步骤S1、S12、S13、S17的处理。在该处理中的步骤S13,存储在寄存器R内的移动指令量的累积值达到大于等于设定值B乘以指标n得到的值(B×n)时,就将指标n增1(步骤S14),判断指标n是否超过设定值(齿隙修正量的分割输出次数)N(步骤S15)。如果指标n未超过设定值N,就在寄存器R内累加当前分配周期内的移动指令量,进行移动指令量的累积计算(步骤S16),转移到步骤S11,输出在步骤S6求得的修正量A作为齿隙修正量,然后结束当前分配周期的处理。
以下,在寄存器R内累积计算分配移动指令量,同时每次该移动距离的累积值只增加设定量B来输出齿隙修正量A。并且,在判断为指标n的值超过设定值N时(步骤S15),把标识符F设定为“0”(步骤S20),结束当前分配周期的齿隙修正处理。然后,只要移动方向不反转,就重复进行步骤S1、步骤S12的处理。像上述那样,根据距移动方向反转时的距离来输出分割齿隙修正量,总计输出设定齿隙修正量Q。
(4-2)从步骤S9、S10转移到步骤S11,并在步骤S10的处理中已经将标识符F设定为“2”的情况下;
在步骤S12判断为F=2之后,转移到步骤S18,将指标m增1,判断指标m是否超过设定值M(输出分割过的齿隙修正量A的分配周期数)(步骤S19)。如果指标m未超过设定值M,就输出在步骤S9求得的齿隙修正量A(步骤S11)。以下,进行步骤S1、S12、S18、S19、S11,直到指标m超过设定值M为止。
在指标m超过设定值M时,就从步骤S19转移到步骤S20,把标识符F设定为“0”,结束当前分配周期的处理。此后,重复进行步骤S1、步骤S12的处理。
在选择了根据该经过时间输出齿隙修正量的方式(方式(c))情况下,从移动方向反转开始直到分配周期数达到设定值M为止,在每个分配周期输出分割齿隙修正量A=Q/M,总计输出设定齿隙修正量Q。
(5)像上述那样,在本实施方式中,可动轴的移动方向反转时,根据其反转方向来选择设定不改变齿隙修正量Q的修正量的输出方式,可以根据实际的可动轴的举动来选择设定最佳齿隙修正量的输出方式。
例如,重力作用的可动轴在移动方向从上升方向反转到下降方向时,设定根据距反转位置的移动距离输出齿隙修正量的方式,而在从下降方向反转到上升方向时,设定汇总输出齿隙修正量的方式,这样就能够提高在各个反转位置的加工精度。
此外,在上述的实施方式中,根据移动距离的齿隙修正量输出方式、根据经过时间的齿隙修正量输出方式的情况下,在步骤S7、步骤S9用设定修正量Q计算出一次的齿隙修正量A,但是,也可以预先求出一次的齿隙修正量A来进行设定。这情况下,就不必进行步骤S7、步骤S9的处理。
另外,在上述的实施方式中,每当移动距移动方向反转时的规定距离时,或者每隔规定时间(分配周期时间)输出规定量(Q/N或Q/M)的齿隙修正量,但是也可以根据距反转位置的移动距离或经过时间来改变在每个分配周期输出的齿隙修正量的值。这种情况下,也可以用函数来求出分配周期内的齿隙修正量,并且根据距反转开始的移动距离或经过时间来设定存储输出的齿隙修正量,并读取输出该存储的齿隙修正量。

Claims (5)

1.一种数值控制装置,具有对于可动轴反转其移动方向时产生的齿隙将齿隙修正量输出到位置控制部的齿隙修正功能,
其特征在于,具有:
将所述可动轴的移动方向反转时的反转方向和对所述位置控制部的齿隙修正量的输出方式对应设定的设定单元;
判定所述可动轴的移动方向反转时的反转方向的判定单元;以及
按照与由判定单元判定的方向对应的输出方式,将齿隙修正量输出到所述位置控制部的齿隙修正量输出单元。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置,其特征在于,
所述预先设定的齿隙修正量的输出方式是反转时汇总输出齿隙修正量的方式、根据距反转位置的距离输出齿隙修正量的方式和根据从反转开始的经过时间输出齿隙修正量的方式的某一种方式。
3.根据权利要求1所述的数值控制装置,其特征在于,
所述输出方式是根据距反转位置的距离输出齿隙修正量的方式,且根据反转方向分别设定各分配周期的每一级齿隙修正的输出修正量。
4.根据权利要求1所述的数值控制装置,其特征在于,
所述输出方式是根据从反转开始的经过时间输出齿隙修正量的方式,且根据反转方向分别设定各分配周期的每一级齿隙修正的输出修正量。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的数值控制装置,其特征在于,
根据参数设定来指定所述输出方式。
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