DE102015007017B4

DE102015007017B4 - Numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zum Steuern der Geschwindigkeit durch eine überlagerte Steuerung

Info

Publication number: DE102015007017B4
Application number: DE102015007017.7A
Authority: DE
Inventors: Kouhei IRIE; Akira KANEMARU; Yasushi Takeuchi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2035-05-30
Also published as: US20150355624A1; JP2015230655A; US9841746B2; JP6151667B2; CN105320075A; CN105320075B; DE102015007017A1

Abstract

Numerische Steuervorrichtung (10), die eine erste Achse, die als eine Referenzachse (ZIm) bestimmt ist, und eine zweite Achse aufweist, die als eine überlagerte Achse (ZIIs) verschieden von der ersten Achse bestimmt ist, und die eine überlagerte Steuerung durchführt, die einen Bewegungsbetrag der Referenzachse einem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse überlagert und dadurch die Bewegung der überlagerten Achse steuert, wobei die Vorrichtung umfasst:einen Bestimmungsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungskombination, der eingerichtet ist, um jeweilige Kombinationen aus Beschleunigung und Abbremsung der Referenzachse und der Überlagerungsachse zu bestimmen;einen Beschleunigungs-/Abbremsungszeitpunktvergleichsabschnitt, der eingerichtet ist, um eine Zeitspanne, während der die zu beschleunigende Achse beschleunigt wird, mit einer Zeitspanne, während der die abzubremsende Achse abgebremst wird, in einem Fall zu vergleichen, in dem der Bestimmungsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungskombination bestimmt, dass eine aus Referenzachse und überlagerter Achse beschleunigt wird und die jeweils andere Achse abgebremst wird;einen Bestimmungsabschnitt für eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung, der eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob eine Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse eine Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse in einem Fall überschreitet, in dem der Vergleichsbestimmungsabschnitt für einen Beschleunigungs-/Abbremsungszeitpunkt bestimmt, dass die Zeitspanne zur Abbremsung länger als die Zeitspanne zur Beschleunigung ist; undeinen Geschwindigkeitssteuerabschnitt, der eingerichtet ist, um den Bewegungsbetrag, der zu der Beschleunigung beiträgt, aus dem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse in einem Fall auszuschließen, in dem der Bestimmungsabschnitt für eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung bestimmt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse die Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse überschreitet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, und betrifft insbesondere eine numerische Steuervorrichtung, die eine Steuerung durchführt, die eine momentane Geschwindigkeitsprojektion verhindert, die auf Grund einer Differenz zwischen einer Beschleunigungszeitspanne und einer Abbremsungszeitspanne auftritt. Dies findet in einer überlagerten Steuerung zum Durchführen der Steuerung durch Überlagern eines Bewegungsbetrags einer beliebigen Achse auf jenen einer anderen Achse statt.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Ein Verfahren zum Durchführen der Steuerung durch Überlagern eines Bewegungsbetrags einer beliebigen Achse (Referenzachse) auf jenen einer anderen Achse (überlagerte Achse) ist im Allgemeinen als eine „überlagerte Steuerung“ bekannt. In einem Beispiel einer Werkzeugmaschine mit einer dualen Wegesteuerung, wenn z. B. ein Werkstück 1, das auf einem Antriebskopf 2 angebracht ist, durch ein erstes Werkzeug 3 und ein zweites Werkzeug 4 bearbeitet wird, wie in 1 gezeigt, wird der Antriebskopf 2 in einer ZIm-Achsrichtung bewegt, und wird gleichzeitig das erste Werkzeug 3 in einer XI-Achsrichtung lotrecht zu der ZIm-Achsrichtung bewegt, um das Werkstück 1 zu bearbeiten. Außerdem wird das zweite Werkzeug 4 in einer ZIIs-Achsrichtung parallel zu der ZIm-Achsrichtung bewegt und wird gleichzeitig in eine XIIs-Achsrichtung lotrecht zu der ZIIs-Achsrichtung bewegt, um das Werkstück 1 zu bearbeiten.
Falls die ZIIs-Achse gleichzeitig mit der Bewegung der ZIm-Achse bewegt wird, ändert sich während dieses Arbeitsvorgangs eine relative Position der ZIIs-Achse hinsichtlich des Werkstück 1 nicht. Auf Grund dieser Tatsache wird für den Arbeitsvorgang an dem Werkstück 1 durch das zweite Werkzeug 4 ein Arbeitsprogramm vorab in einem Zustand ausgebildet, in dem die Bewegung des Werkstücks 1 in der ZIm-Achsrichtung angehalten wird. In der Ist-Bearbeitung wird eine überlagerte Steuerung durchgeführt, die einen Bewegungsbefehl an die ZIm-Achse zu einem Bewegungsbefehl an die ZIIs-Achse hinzufügt, um die ZIIs-Achse zu bewegen. Das zweite Werkzeug 4 bewegt sich dabei relativ zu dem Werkstück 1 gemäß dem Programmbefehl und bearbeitet das Werkstück 1. Das heißt, durch Durchführung dieser überlagerten Steuerung, kann die numerische Steuervorrichtung gleichzeitig den Arbeitsvorgang an dem Werkstück 1 auf der XI-Achse der ZIm-Achse und ebenso den Arbeitsvorgang an dem Werkstück 1 auf der XIIs-Achse und ZIIs-Achse ausführen.
2 zeigt eine beschreibende Ansicht für eine Positionssteuerung in einer allgemeinen überlagerten Steuerung.
In der überlagerten Steuerung wird ein Bewegungsbetrag δ_ZIm auf der Grundlage des Bewegungsbefehls an die Referenzachse ZIm, der durch die numerische Steuervorrichtung für jeden Verteilungszyklus bestimmt wird, zu einem Register eines momentanen Werts der Referenzachse ZIm hinzugefügt, werden Koordinatenwerte eines Werkstückkoordinatensystems eines ersten Wegs aktualisiert und werden die aktualisierten Werte zu einer Servoverarbeitungseinheit des ersten Weges ausgegeben. Demgegenüber wird ein Bewegungsbetrag δ_ZIIs auf der Grundlage des Bewegungsbefehls an die überlagerte Achse ZIIs zu einem Register eines momentanen Werts der überlagerten Achse ZIIs hinzugefügt. Außerdem werden Koordinatenwerte eines Werkstückkoordinatensystems eines zweiten Weges aktualisiert. Für die überlagerte Achse ZIIs wird ein Bewegungsbetrag (δ_ZIIs + δ_ZIm), der durch Addieren des Bewegungsbetrags ZIm auf der Grundlage des Bewegungsbefehls an die Referenzachse ZIm zu dem Bewegungsbetrag δ_ZIIs auf der Grundlage des Bewegungsbefehls an die überlagerte Achse ZIIs erlangt wird, zu einer Servoverarbeitungseinheit des zweiten Weges ausgegeben. Die überlagerte Steuerung der Referenzachse für die überlagerte Achse wird gemäß einer solchen Verarbeitung durchgeführt.
In dem Fall, in dem die überlagerte Steuerung durchgeführt wird, wenn der Bewegungsbetrag der Referenzachse jenem der überlagerten Achse überlagert wird, wird der Bewegungsbetrag der überlagerten Achse übermäßig groß, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit gelegentlich eine Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine überschreitet. In dem Fall, in dem z. B. die überlagerte Steuerung auf der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs in 1 durchgeführt wird, sei angenommen, dass bei Erteilung eines solchen Befehls hinsichtlich der Bearbeitung des Werkstücks 1 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit vm auf der Referenzachse ZIm ein solcher Befehl erteilt wird, um das zweite Werkzeug bei einer Geschwindigkeit vs2 auf der überlagerten Achse ZIIs zu betreiben, wie in 6 gezeigt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs wird auf vm+vs2 erhöht; selbst wenn jedoch vm und vs2 nicht die Geschwindigkeitsbegrenzungen der jeweiligen Achsen überschreiten, überschreitet vm+vs2 gelegentlich eine Geschwindigkeitsbegrenzung vmax der überlagerten Achse ZIIs.
Damit ein solches Problem vermieden wird, wird eine Technologie zur Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse in der JP H03 - 212 707 A als ein Beispiel offenbart. Die numerische Steuervorrichtung, die auf der Grundlage dieser Technologie konfiguriert ist, bremst den Bewegungsbefehl der Referenzachse oder der überlagerten Achse ab, wenn bestimmt wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse die Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine überschreitet, und begrenzt die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse auf die Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine.
In dem Fall, in dem z. B. die überlagerte Steuerung auf der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs in 1 durchgeführt wird, sei angenommen, dass bei Erteilung eines solchen Befehls zum Bearbeiten des Werkstücks 1 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit vm1 auf der Referenzachse ZIm ein solcher Befehl erteilt wird, um das zweite Werkzeug 4 bei einer Geschwindigkeit vs2 auf der überlagerten Achse ZIIs zu bearbeiten, wie in 7 gezeigt. Die numerische Steuervorrichtung vergleicht die Geschwindigkeit vm1+vs2 nach der Beschleunigung der überlagerten Achse ZIIs mit der Geschwindigkeitsbegrenzung vmax der überlagerten Achse ZIIs. Wenn bestimmt wird, dass die Geschwindigkeit vm1+vs2 nach der Beschleunigung höher als die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax ist, dann bremst die numerische Steuervorrichtung die Geschwindigkeit der Referenzachse ZIm auf vm2 ab, und steuert die Geschwindigkeit vm2+vs2 nach der Beschleunigung der überlagerten Achse ZIIs, um die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax nicht zu überschreiten.
In dem Fall jedoch, in dem während die Geschwindigkeit irgendeiner einzelnen Achse der Referenzachse und der überlagerten Achse in einem Abbremsungszustand verringert wird, bis diese eine Sollgeschwindigkeit erreicht, wird die andere Achse mit einer Überlagerungsbeziehung hinsichtlich der einzelnen Achse beschleunigt, und es sei angenommen, dass die Beschleunigungszeitspanne der vorstehend beschriebenen beschleunigten anderen Achse kürzer als die Abbremsungszeitspanne der abgebremsten einen Achse ist. Es tritt ein solches Phänomen auf, in dem die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse die Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine während dieses Beschleunigungs-/Abbremsungsintervalls überschreitet.
In dem Fall, in dem zum Beispiel die überlagerte Steuerung auf der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs in 1 durchgeführt wird, sei angenommen, dass eine Steuerung der Abbremsung auf der Referenzachse ZIm durchgeführt wird, so dass die Geschwindigkeit vm2+vs2 nach der Beschleunigung der überlagerten Achse ZIIs nicht die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax überschreitet, wie in 8 gezeigt. In diesem Fall ist eine Zeitspanne gleich (tm2-tm1) erforderlich, um die Referenzachse ZIm von vm1 auf vm2 abzubremsen. Wenn jedoch die überlagerte Achse ZIIs schnell in diesem Abbremsungsintervall beschleunigt wird, wenn also mit anderen Worten die Zeitspanne (ts2-ts1), die zum Beschleunigen der überlagerten Achse ZIIs erforderlich ist, kürzer als die Zeitspanne (tm2-tm1) ist, die zum Abbremsen der Referenzachse ZIm erforderlich ist, ist die Abbremsung der Referenzachse ZIm nicht im zeitlichen Einklang mit der Beschleunigung für die überlagerte Achse ZIIs. Im Ergebnis tritt die Geschwindigkeitsprojektion in der Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs wie in dem Graphen der „Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs“ in 8 auf. Dabei überschreitet die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse gelegentlich die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax der Maschine.
Ein solches Phänomen tritt dann besonders leicht auf, wenn zwei Achsen eine ganz besondere Überlagerungsbeziehung miteinander aufweisen und durch eine Kombination einer schnellen Querung und eines Schneidvorschubs betrieben werden, da die Abbremsungszeitspanne und die Beschleunigungszeitspanne in vielen Fällen unterschiedlich ist. Daher tritt eine solche Situation besonders leicht auf, in der sich die Abbremsung nicht im zeitlichen Einklang befindet.
Die Druckschrift DE 697 27 461 T2 offenbart ein Überlagerungssteuerverfahren mit numerischer Steuerung, in dem ein Bewegungsbetrag für eine Z-Achse eines Referenzsystems auf die Z-Achse eines Überlagerungssystems übertragen und somit gesteuert wird. Es wird eine getrennte Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung für die Kombination der Achsen ausgeführt.
Die Druckschrift EP 2 192 465 A1 offenbart eine Regelung eines Folgeantriebs, die eine obere bzw. untere Dynamikgrenze einhält. Die Dynamik der Leitachse wird derart reduziert, dass für die Folgeachse die untere Dynamikgrenze unterschritten wird.
Kurzfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer numerischen Steuervorrichtung, die eine Steuerung durchführt, um eine momentane Geschwindigkeitsprojektion zu verhindern, die auf Grund einer Differenz zwischen einer Beschleunigungszeitspanne und einer Abbremsungszeitspanne auftritt, während eine Referenzachse oder eine überlagerte Achse beschleunigt und/oder abgebremst wird.
Gemäß der Offenbarung wird eine numerische Steuervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Eine Entwicklung ist in dem abhängigen Anspruch dargestellt.
Die numerische Steuervorrichtung weist vorzugsweise eine erste Achse, die als eine Referenzachse bestimmt ist, und eine zweite Achse auf, die als eine überlagerte Achse verschieden von der ersten Achse bestimmt ist. Hierbei führt sie vorzugsweise eine überlagerte Steuerung aus, die einen Bewegungsbetrag der Referenzachse auf den Bewegungsbetrag der überlagerten Achse überlagert, und dadurch die Bewegung der überlagerten Achse steuert. Diese numerische Steuervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuereinheit für einen Beschleunigungsbeginnzeitpunkt, die einen Beschleunigungsbeginnzeitpunkt einer zu beschleunigenden Achse in einem Überlagerungsintervall steuert, in dem die eine der Referenzachse und der überlagerten Achse beschleunigt und die jeweils andere Achse abgebremst wird.
Die Steuereinheit für einen Beschleunigungsbeginnzeitpunkt umfasst vorzugsweise: einen Bestimmungsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungskombination, der jeweilige Kombinationen von Beschleunigung und Abbremsung der Referenzachse und der überlagerten Achse bestimmt; einen Vergleichsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungszeit, der eine Zeitspanne, während der die zu beschleunigende Achse beschleunigt wird, mit einer Zeitspanne vergleicht, während der die abzubremsende Achse in einem Fall abgebremst wird, in dem der Bestimmungsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungskombination bestimmt, dass eine der Referenzachse und der überlagerten Achse beschleunigt und die jeweils andere Achse abgebremst wird; einen Bestimmungsabschnitt für eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung, der bestimmt, ob eine Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse eine Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse in einem Fall überschreitet, in dem der Vergleichsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungszeit bestimmt, dass die Zeitspanne zur Abbremsung länger als die Zeitspanne für die Beschleunigung ist; und ein Geschwindigkeitssteuerabschnitt, der den Bewegungsbetrag, der zu der Beschleunigung beiträgt, aus dem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse in einem Fall ausgeschlossen wird, in dem die Bestimmungsabschnitt für eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung bestimmt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse die Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse überschreitet.
Die Steuereinheit für einen Beschleunigungsbeginnzeitpunkt wird vorzugsweise konfiguriert, um ebenso bei Steuerung des Beschleunigungsbeginnzeitpunkts der zu beschleunigenden Achse eine Beschleunigungsstartzeit der anderen Achse ohne Überlagerungsbeziehung gleichzeitig zu steuern.
Es wird vorzugsweise eine numerische Steuervorrichtung vorgesehen, die den Beschleunigungsbeginnzeitpunkt der zu beschleunigenden Achse in dem Überlagerungsintervall verzögert, in dem die eine der Referenzachse und überlagerten Achse beschleunigt und die jeweils andere Achse abgebremst wird. Dadurch wird eine Steuerung durchgeführt, um eine momentane Geschwindigkeitsprojektion zu verhindern, die auf Grund einer Differenz zwischen einer Beschleunigungszeitspanne und einer Abbremsungszeitspanne auftritt, während die Referenzachse oder die überlagerte Achse beschleunigt und/oder abgebremst wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden. Es zeigen:

1 eine beschreibende Ansicht für ein einzelnes Beispiel einer Werkzeugmaschine, bei der eine überlagerte Steuerung angewendet wird;
2 eine beschreibende Ansicht für die überlagerte Steuerung, die auf der Werkzeugmaschine in 1 durchgeführt wird;
3 eine Blockdarstellung wesentlicher Abschnitte in einem einzelnen Ausführungsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 einen Graph, der eine Änderung in der Bewegungsgeschwindigkeit von jeder Achse zeigt, die durch die numerische Steuervorrichtung in 3 gesteuert wird;
5 ein Ablaufdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur der überlagerten Steuerung zeigt, die durch die numerische Steuervorrichtung in 3 ausgeführt wird;
6 einen Graph, der eine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeiten von jeder Achse in einer allgemeinen überlagerten Steuerung zeigt;
7 einen Graph, der eine Änderung in der Bewegungsgeschwindigkeit von jeder Achse in der überlagerten Steuerung gemäß einer herkömmlichen Technik zeigt; und
8 einen Graph, der eine Geschwindigkeitsprojektion zeigt, die in der überlagerten Steuerung gemäß einer herkömmlichen Technik auftritt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
In der vorliegenden Erfindung bestimmt eine numerische Steuervorrichtung, ob ein aktuelles Intervall ein Überlagerungsintervall der Beschleunigung/Abbremsung ist, in der eine aus Referenzachse und überlagerter Achse (z. B. die überlagerte Achse) beschleunigt und die jeweils andere Achse (z. B. die Referenzachse) abgebremst wird, und eine Beschleunigungszeitspanne der einen zu beschleunigenden Achse und eine Abbremsungszeitspanne der anderen abzubremsenden Achse berechnet. Die numerische Steuervorrichtung vergleicht dann die berechnete Beschleunigungszeitspanne mit der Abbremsungszeitspanne, und falls die Abbremsungszeitspanne länger als die Beschleunigungszeitspanne ist, vergleicht sie die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse, die beschleunigt oder abgebremst wird, mit der Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine. Als ein Ergebnis des Vergleichs, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse höher als die Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine ist, schließt die numerische Steuervorrichtung Bewegungsimpulse aus, die zu der Beschleunigung beitragen, und veranlasst, dass die Beschleunigung auf die nächste Ausführungsverarbeitung wartet. Im Ergebnis, nachdem die abzubremsende Achse hinreichend abgebremst ist, wird die zu beschleunigende Achse beschleunigt. Hierbei überschreitet die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achsen nicht die Geschwindigkeitsbegrenzung der Maschine in dem Beschleunigungs-/Abbremsungsintervall.
Ein Ausführungsbeispiel der numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben werden.
Eine numerische Steuervorrichtung 10 weist zwei Sätze von Steuerachssystemen auf, die aus zwei Achsen einer X-Achse und einer Z-Achse ausgebildet sind, wie in 1 gezeigt. Außerdem ist die numerische Steuervorrichtung konfiguriert, um eine Drehbankwerkzeugmaschine zu steuern, während eine Achse als ein erster Weg (XI und ZIm) und die andere Achse als ein zweiter Weg (XIIs und ZIIs) verwendet wird.
3 zeigt eine Blockdarstellung wesentlicher Abschnitte der numerischen Steuervorrichtung 10, wobei die gesamte numerische Steuervorrichtung 10 durch eine CPU 11 gesteuert wird. Die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, durch einen Bus 18 aus und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung gemäß dem ausgelesenen Systemprogramm. Ein RAM 13 speichert zeitweilige Berechnungsdaten und Anzeigedaten, und ebenso verschiedene Daten, die in ihn durch einen Bediener mittels eines Anzeige-/Bedienpanels 20 eingegeben werden. Ein CMOS-Speicher 14 ist konfiguriert, um durch eine (nicht gezeigte) Batterie gepuffert zu werden und fungiert als ein nicht-flüchtiger Speicher, der einen Speicherzustand selbst dann hält, wenn der Versorgungsstrom der numerischen Steuervorrichtung 10 abgeschaltet wird. Der CMOS-Speicher 14 speichert ein Arbeitsprogramm, das durch eine Schnittstelle 15 gelesen ist, ein Arbeitsprogramm, das durch das Anzeige-/Bedienpanel 20 eingegeben ist, und dergleichen in sich.
Die Schnittstelle 15 ermöglicht die Verbindung zwischen der numerischen Steuervorrichtung 10 und einer externen Vorrichtung. Eine PMC (programmierbare Maschinensteuervorrichtung, programmable machine controller) 16 gibt ein Signal zu einer Hilfsvorrichtung einer (nicht gezeigten) Werkzeugmaschine durch eine E/A-Einheit 17 gemäß einem Sequenzprogramm aus, das in die numerische Steuervorrichtung 10 integriert ist, und steuert die Werkzeugmaschine. Die PMC 16 empfängt ebenso Signale, die aus verschiedenen Schaltern eines Bedienpanels gesendet sind, das in dem Hauptkörper der Werkzeugmaschine vorgesehen ist, und dergleichen, unterzieht die Signale einer notwendigen Signalverarbeitung und führt dann die verarbeitenden Signale der CPU 11 zu. Das Anzeige-/Bedienpanel 20 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung, die eine Flüssigkristallanzeige, einen CRT oder dergleichen, eine Tastatur und dergleichen umfasst.
Achssteuerschaltungen 30 bis 33 der X-Achse und der Z-Achse, die ein erstes Werkzeug 3, ein zweites Werkzeug 4 und ein Werkstück 1 bewegen (genauer gesagt die XI-Achse, die die X-Achse ist, die das erste Werkzeug 3 bewegt, die ZIm-Achse, die die Z-Achse ist, die das Werkstück 1 bewegt, und die XIIs-Achse und die ZIIs-Achse, die die X-Achse und die Z-Achse sind, die das zweite Werkzeug 4 bewegen), empfangen einen Befehl eines Bewegungsbetrags von jeder der Achsen, die aus der CPU 11 gesendet sind, und geben die Befehle an die jeweiligen Achsen zu Servoverstärkern 40 bis 43 aus. Die Servoverstärker 40 bis 43 empfangen diese Befehle und treiben Servomotoren 50 bis 53 der jeweiligen Achsen (im Besonderen die XI-Achse, die ZIm-Achse, die XIIs-Achse und die ZIIs-Achse). Die Servomotoren 50 bis 53 der jeweiligen Achsen weisen eine eingebaute Positions-/Geschwindigkeitserfassungseinrichtung auf, koppeln ein Positions - /Geschwindigkeitsrückkopplungssignal, das aus dieser Positions - /Geschwindigkeitserfassungseinrichtung gesendet ist, zu den Achsensteuerschaltungen 30 bis 33 jeweils zurück und führen eine Regelung für die Positionen/Geschwindigkeiten aus. In diesem Zusammenhang ist in 2 die Beschreibung der Rückkopplung der Position-/Geschwindigkeit ausgelassen.
Zudem führt eine Spindelsteuerschaltung 60 eine Geschwindigkeitssteuerung auf der Grundlage eines Spindelgeschwindigkeitssignals und eines Rückkopplungssignals durch, das aus einer (nicht gezeigten) Positionserfassungseinrichtung gesendet ist, gibt ein Signal der resultierenden Spindelgeschwindigkeit zu einem Spindelverstärker 61 aus und steuert die Geschwindigkeit eines Spindelmotors 62.
Die Konfiguration der numerischen Steuervorrichtung, die vorstehend beschrieben ist, ist eine bekannte Konfiguration.
In der überlagerten Steuerung liest die CPU 11 die Bewegungsbeträge jeder der Achsen und die Überlagerungsbeziehungen unter jeder der Achsen aus, die zeitweilig in dem RAM 13 gespeichert sind, und führt Befehle der Bewegungsbeträge, in denen der Bewegungsbetrag, der an die Referenzachse angewiesen ist, den Bewegungsbeträgen von jeder der Achsen überlagert ist, jeweils den Achssteuerschaltungen 30 bis 33 der überlagerten Achse zu. Ein Betriebsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung 10 in dem Fall, in dem in der numerischen Steuervorrichtung mit einem solchen Aufbau die überlagerte Achse ZIIs beschleunigt und die Referenzachse ZIm abgebremst wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden.
4 zeigt ein Beispiel, in dem eine Zeitspanne (tm2-tm1), die für die Abbremsung der Referenzachse ZIm erforderlich ist, länger als eine Zeitspanne (ts2-ts1) ist, die zum Beschleunigen der Geschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs von vs1 auf vs2 in dem Fall erforderlich ist, in dem die Referenzachse ZIm in Antwort auf die Beschleunigung der überlagerten Achse ZIIs auf der Grundlage eines Bewegungsbefehls abgebremst wird, während die Referenzachse ZIm und die überlagerte Achse ZIIs der überlagerten Steuerung unterzogen werden. In einer solchen Situation trat in einem konventionellen Beispiel eine Geschwindigkeitsprojektion in der Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs auf, wie in 8 gezeigt.
Die numerische Steuervorrichtung 10 gemäß 3 steuert die Achssteuerschaltung 33, wenn bestimmt wird, dass bei schneller Beschleunigung der überlagerten Achse ZIIs von vs1 auf vs2 in dem Abbremsungsintervall tm1 bis tm2 der Referenzachse ZIm die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax überschreitet, um den Beginn der Beschleunigung abzuwarten, bis die Referenzachse ZIm hinreichend in einem solchen Grad abgebremst ist, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs nicht die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax überschreitet, selbst wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs auf vs2 beschleunigt wird. Aus dem Graph der „Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs“ in 4 ist ersichtlich, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax nicht überschreitet, indem sie auf die vorstehend beschriebene Art und Weise gesteuert wird, und dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs zur selben Zeit konstante Geschwindigkeiten werden, wenn die Beschleunigung der überlagerten Achse ZIIs vollendet ist.
Die Verarbeitungsprozedur der überlagerten Steuerung, die durch die numerische Steuervorrichtung 10 gemäß 3 ausgeführt wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 5 beschrieben werden.
In der überlagerten Steuerungsverarbeitung durch die numerische Steuervorrichtung 10 werden zuerst die Referenzachse, die als eine Referenz bestimmt ist, und die überlagerte Achse ZIIs gesetzt, auf die der Bewegungsbetrag überlagert wird (S501). Als nächstes bestimmt die numerische Steuervorrichtung 10 jeweilige Kombinationen aus Beschleunigung und Abbremsung der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs (S502). Die Kombinationen der Beschleunigung und der Abbremsung der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs lauten wie folgt:

(1) Referenzachse ZIm wird beschleunigt und überlagerte Achse ZIIs wird ebenso beschleunigt.
(2) Referenzachse ZIm wird beschleunigt, wohingegen die überlagerte Achse ZIIs abgebremst wird.
(3) Referenzachse ZIm wird abgebremst, wohingegen die überlagerte Achse ZIIs beschleunigt wird.
(4) Referenzachse ZIm wird abgebremst, und die überlagerte Achse ZIIs wird ebenso abgebremst.

In dem Fall, in dem die Referenzachse ZIm beschleunigt wird und die überlagerte Achse ZIIs ebenso beschleunigt wird (die vorstehend beschriebene Kombination (1)) oder die Referenzachse ZIm abgebremst wird und die überlagerte Achse ZIIs ebenso abgebremst wird (die vorstehend beschriebene Kombination (4)), tritt als ein Ergebnis der Bestimmung der Kombinationen von Beschleunigung und Abbremsung in Schritt S502 keine momentane Geschwindigkeitsprojektion auf. Demgemäß wird ein Ergebnis der Überlagerung, in der der Bewegungsbetrag der Referenzachse ZIm auf die überlagerte Achse ZIs überlagert ist, zu dem Servomotor ausgegeben (S506), woraufhin die Verarbeitung der überlagerten Steuerung endet.
Demgegenüber werden in dem Fall, in dem die Referenzachse ZIm beschleunigt wird und die überlagerte Achse ZIIs abgebremst wird (die vorstehend beschriebene Kombination (2)) oder die Referenzachse ZIIs abgebremst wird und die überlagerte Achse ZIIs beschleunigt wird (die vorstehend beschriebene Kombination (3)), als ein Ergebnis der Bestimmung der Kombinationen aus Beschleunigung und Abbremsung in Schritt S502, als Nächstes die Beschleunigungszeitspanne und die Abbremsungszeitspanne oder die Abbremsungszeitspanne und die Beschleunigungszeitspanne der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs miteinander verglichen (S503). Folglich werden die Beschleunigungszeitspanne und die Abbremsungszeitspanne der Referenzachse ZIm und der überlagerten Achse ZIIs für jede der Achsen als Beschleunigungs-/Abbremsungszeitkonstante in dem RAM 13 oder dem CMOS-Speicher 14 in der numerischen Steuervorrichtung gesetzt.
Wenn die Zeitspanne, die für die Abbremsung der abzubremsenden Achse (z. B. der überlagerten Achse ZIIs) erforderlich ist, gleich der oder kürzer als die Zeitspanne ist, die für die Beschleunigung der zu beschleunigenden Achse (z. B. der Referenzachse ZIm) ist, als ein Ergebnis des Vergleichs der Beschleunigungszeitspanne und der Abbremsungszeitspanne in Schritt S503, wird die zu beschleunigende Achse hinreichend durch die abzubremsende Achse vor der Beschleunigung abgebremst, und tritt somit keine momentane Geschwindigkeitsprojektion auf. Demgemäß wird ein Ergebnis der Überlagerung des Bewegungsbetrags der Referenzachse ZIm auf die überlagerte Achse ZIIs zu dem Servomotor S506 ausgegeben, woraufhin die Verarbeitung der überlagerten Steuerung beendet wird.
Wenn demgegenüber die Zeitspanne, die für die Abbremsung der abzubremsenden Achse erforderlich ist (z. B. der überlagerten Achse ZIIs), länger als die Zeitspanne ist, die für die Beschleunigung der zu beschleunigenden Achse erforderlich ist (z. B. der Referenzachse ZIm), als ein Ergebnis des Vergleichs der Beschleunigungszeitspanne und der Abbremsungszeitspanne in dem Schritt S503, liegt eine Möglichkeit vor, dass die momentane Geschwindigkeitsprojektion auftritt. Demgemäß wird die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs während der Beschleunigung/Abbremsung mit der Geschwindigkeitsbegrenzung vmax verglichen (S504).
Als ein Ergebnis des Vergleichs der Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs mit der Geschwindigkeitsbegrenzung vmax in Schritt S504, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs kleiner oder gleich der Geschwindigkeitsbegrenzung vmax ist, dann wird ein Ergebnis der Überlagerung der Referenzachse ZIm auf die überlagerte Achse ZIIs zu dem Servomotor ausgegeben (S506), und wird dementsprechend die Verarbeitung der überlagerten Steuerung beendet.
Demgegenüber wird, als ein Ergebnis des Vergleichs der Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs mit der Geschwindigkeitsbegrenzung vmax in Schritt S504, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse ZIIs die Geschwindigkeitsbegrenzung vmax überschreitet, ein Bewegungsbetrag ausgeschlossen, der zu der Beschleunigung beiträgt (S505). Dann wird ein Ergebnis der Überlagerung des Bewegungsbetrags der Referenzachse ZIm auf die überlagerte Achse ZIIs zu dem Servomotor S506 ausgegeben, und wird die Verarbeitung der überlagerten Steuerung beendet.
Folglich wird der Beginn der Bewegung der Referenzachse oder der überlagerten Achse um die Zeitspanne verzögert, während der die Beschleunigung abgewartet wird. Durch eine ähnliche Verzögerung der Betriebe der anderen Achsen jedoch, die keine Überlagerungsbeziehung in Synchronisierung mit der Referenzachse oder der überlagerten Achse aufweisen, kann die numerische Steuervorrichtung die Synchronisierung jener Betriebe zu dem Zeitpunkt vor der Verzögerung des Beginns der Bewegung beibehalten. Zum Beispiel steuert in dem Fall, in dem das Werkstück 1 durch eine Werkzeugmaschine bearbeitet wird, die in 1 gezeigt ist, gemäß der Steuerung der numerischen Steuervorrichtung 10 mit einer Geschwindigkeitsbegrenzungsfunktion in 3, wenn der Beginn der Bewegung der Referenzachse ZIm verzögert wird, die numerische Steuervorrichtung 10 ebenso den Betrieb der XI-Achse des ersten Werkszeugs 3, um den Betrieb in Antwort auf die Verzögerung der Referenzachse ZIm zu verzögern. Dadurch kann die Synchronisation der Betriebe zu dem Zeitpunkt vor der Verzögerung des Beginns der Bewegung beibehalten werden.

Claims

Numerische Steuervorrichtung (10), die eine erste Achse, die als eine Referenzachse (ZIm) bestimmt ist, und eine zweite Achse aufweist, die als eine überlagerte Achse (ZIIs) verschieden von der ersten Achse bestimmt ist, und die eine überlagerte Steuerung durchführt, die einen Bewegungsbetrag der Referenzachse einem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse überlagert und dadurch die Bewegung der überlagerten Achse steuert, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Bestimmungsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungskombination, der eingerichtet ist, um jeweilige Kombinationen aus Beschleunigung und Abbremsung der Referenzachse und der Überlagerungsachse zu bestimmen; einen Beschleunigungs-/Abbremsungszeitpunktvergleichsabschnitt, der eingerichtet ist, um eine Zeitspanne, während der die zu beschleunigende Achse beschleunigt wird, mit einer Zeitspanne, während der die abzubremsende Achse abgebremst wird, in einem Fall zu vergleichen, in dem der Bestimmungsabschnitt für eine Beschleunigungs-/Abbremsungskombination bestimmt, dass eine aus Referenzachse und überlagerter Achse beschleunigt wird und die jeweils andere Achse abgebremst wird; einen Bestimmungsabschnitt für eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung, der eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob eine Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse eine Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse in einem Fall überschreitet, in dem der Vergleichsbestimmungsabschnitt für einen Beschleunigungs-/Abbremsungszeitpunkt bestimmt, dass die Zeitspanne zur Abbremsung länger als die Zeitspanne zur Beschleunigung ist; und einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt, der eingerichtet ist, um den Bewegungsbetrag, der zu der Beschleunigung beiträgt, aus dem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse in einem Fall auszuschließen, in dem der Bestimmungsabschnitt für eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung bestimmt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse die Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse überschreitet.
Numerische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die numerische Steuervorrichtung eine weitere Achse aufweist, die keine Überlagerungsbeziehung mit der Referenzachse und der überlagerten Achse aufweist; und wobei der Geschwindigkeitssteuerabschnitt die weitere Achse in Antwort auf eine Betriebsverzögerung der Referenzachse und der überlagerten Achse steuert, die mit dem Ausschluss des Bewegungsbetrags in Zusammenhang steht.
Verfahren zur überlagerten Steuerung, die durch eine numerische Steuervorrichtung (10) ausgeführt wird, die eine erste Achse, die als eine Referenzachse (ZIm) bestimmt ist, und eine zweite Achse aufweist, die als eine überlagerte Achse (ZIIs) verschieden von der ersten Achse bestimmt ist, und die eine überlagerte Steuerung durchführt, die einen Bewegungsbetrag der Referenzachse einem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse überlagert und dadurch die Bewegung der überlagerten Achse steuert, wobei das Verfahren umfasst: erstes Bestimmen (S502) von jeweiligen Kombinationen aus Beschleunigung und Abbremsung der Referenzachse und der Überlagerungsachse; Vergleichen (S503) einer Zeitspanne, während der die zu beschleunigende Achse beschleunigt wird, mit einer Zeitspanne, während der die abzubremsende Achse abgebremst wird, in einem Fall, in dem der erste Bestimmungsschritt bestimmt, dass eine aus Referenzachse und überlagerter Achse beschleunigt wird und die jeweils andere Achse abgebremst wird; Zweites Bestimmen (S504), ob eine Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse eine Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse in einem Fall überschreitet, in dem der Vergleichsbestimmungsabschnitt für einen Beschleunigungs-/Abbremsungszeitpunkt bestimmt, dass die Zeitspanne zur Abbremsung länger als die Zeitspanne zur Beschleunigung ist; und Ausschließen (S505) des Bewegungsbetrags, der zu der Beschleunigung beiträgt, aus dem Bewegungsbetrag der überlagerten Achse in einem Fall, in dem der zweite Bestimmungsschritt bestimmt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der überlagerten Achse die Geschwindigkeitsbegrenzung der überlagerten Achse überschreitet.