控制进给速度的数值控制装置制造方法
【专利摘要】控制进给速度的数值控制装置根据每个块的移动距离、所输入的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例，求出需要在一个插补周期完成移动的移动距离。在该求出的移动距离比依照初始设定的进给速度在一个插补周期移动的距离短的情况下，将进给速度变更为用于在一个插补周期移动该移动距离的速度。
【专利说明】控制进给速度的数值控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制机床的数值控制装置，特别涉及一种控制直线插补、圆弧插补时的进给速度的数值控制装置。
【背景技术】
[0002]在控制机床的数值控制装置中，进行任意指令的进给速度的速度控制。在此，在指令高速的进给速度时，在多块重叠有效的状态下，如果指令在插补周期以内移动完成那样的块长的直线插补或圆弧插补，则成为以插补周期为单位，用直线将每个插补周期的控制点连接起来的形状的加工，因此有时没有反映在其之间插入的块的程序形状。
[0003]因此，在加工时需要保持程序形状的情况下，一般使用以下的减速功能控制速度来保持形状，即通过精确停止(exact stop)在块之间使进给速度减速到O,或者抑制由于移动方向变化而产生的速度变化、加速度变化。
[0004]存在以下情况，即在基于速度变化、加速度变化的减速功能中使用的允许值被设定得大，即使是通过这些减速功能减速后的速度，在插补周期内移动也完成不了等，无法减速到适当的速度而无法保持编程出的形状。为了防止该情况，需要进一步减速，但为了进行高速加工，还希望避免在不必要的地方进行减速，相反有时还希望保持编程出的形状。在希望保持编程出的形状的情况下，在制作程序的阶段考虑进给速度和块长度来制作程序时，需要变更精确停止指令、进给速度。但是，在加工中将进给速度设为恒定速度的情况多，因此难以考虑进给速度和块长度来变更程序。
[0005]在日本特开平6-95727号公报中公开了以下的技术，即在数值控制装置的进给速度钳位方式中，将根据预处理单元读出并分析加工程序的一个块所需要的时间求出的限界速度、进给速度进行比较，钳位为其中小的一方的速度来作为指令速度输出。
[0006]但是，上述技术根据预处理单元读出并分析加工程序的一个块所需要的时间来计算限界速度，因此在各块的形状不同等情况下，有时无法决定恰当的速度。
[0007]另一方面，在日本特开平5-143145号公报中，公开以下的技术，即预先设定加工块的处理时间的初始值，与读入的NC程序的各块的功能模式对应地控制进给速度。
[0008]但是，上述技术分析加工块的功能模式来计算允许速度，因此由于分析所花费的时间的不同，计算出的速度可能产生离散。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目的在于，提供一种数值控制装置，其能够简单地计算出能够保持每个块的形状那样的块的进给速度。
[0010]本发明的数值控制装置的第一方式依照指令了第一进给速度和每个块的移动距离的加工程序，控制工具的路径和进给速度，该数值控制装置具备:输入单元，其输入在一个插补周期完成移动的距离相对于上述每个块的移动距离的比例；移动距离计算部，其根据在上述输入单元输入的比例和上述每个块的移动距离，求出需要在一个插补周期完成移动的距离；移动距离判断部，其判定通过上述移动距离计算部计算出的距离是否比按照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短；移动速度计算部，其在上述移动距离判断部中判定为通过上述移动距离计算部计算出的距离比依照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短的情况下，计算出用于在一个插补周期移动通过上述移动距离计算部求出的距离的速度来作为第二进给速度；以及指令速度变更部，其将进给速度变更为通过上述移动速度计算部求出的第二进给速度。
[0011]根据该方式的数值控制装置，判定根据直线插补或圆弧插补的每个块的移动距离求出的在一个插补周期完成移动需要的移动量是否比按照初始的进给速度在每个插补周期移动的移动量短，当判断出在一个插补周期完成移动需要的移动量短而无法保持块的程序形状的程度的情况下，能够减速到能够保持程序形状的速度。由此，能够确实地反映块内的程序形状。
[0012]在上述数值控制装置中，与块的形状对应地预先确定在一个插补周期完成移动的距离相对于上述每个块的移动距离的比例，上述数值控制装置还具有报告单元，其在通过上述输入单元输入的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例比上述预先确定的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例大的情况下进行报告。
[0013]并且，本发明的数值控制装置的第二方式依照指令了第一进给速度和每个块的移动距离的加工程序，控制工具的路径和进给速度，该数值控制装置具备:移动距离判断部，其判定上述每个块的移动距离是否比按照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短；移动速度计算部，其在上述移动距离判断部中判定为上述每个块的移动距离比依照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短的情况下，求出该块的进给速度来作为比上述第一进给速度低的第二进给速度；指令速度变更部，其将进给速度变更为通过上述移动速度计算部求出的第二进给速度。
[0014]根据该方式的数值控制装置，判定直线插补、圆弧插补的每个块的移动距离是否比按照初始的进给速度在每个插补周期移动的移动量短，在判定为每个块的移动距离短而无法保持块的程序形状的程度的情况下，能够减速到能够保持形状的速度。由此，能够切实地反映块内的程序形状。
[0015]上述移动速度计算部也可以求出在一个插补周期移动上述每个块的移动距离的速度作为第二进给速度，或者根据上述第一进给速度、预先确定的比例计算第二进给速度，还可以将预先确定的速度作为第二进给速度。
[0016]根据本发明能够提供一种能够简单地计算出能够保持每个块的形状那样的块的进给速度的数值控制装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他目的和特征会变得明确。在这些附图中，
[0018]图1是本发明的数值控制装置的一个实施方式的框图。
[0019]图2A和图2B是说明本发明的数值控制的直线插补的进给速度控制的概要的图。
[0020]图3A和图3B是说明本发明的数值控制的圆弧插补的进给速度控制的概要的图。
[0021]图4是表示通过本发明的数值控制装置的第一实施方式执行的进给速度的控制的流程的流程图。
[0022]图5是表示通过本发明的数值控制装置的第二实施方式执行的进给速度的控制的流程的流程图。
[0023]图6是表示通过本发明的数值控制装置的第三实施方式执行的进给速度的控制的流程的流程图。
[0024]图7是表示通过本发明的数值控制装置的第四实施方式执行的进给速度的控制的流程的流程图。
[0025]图8是表示通过本发明的数值控制装置的第五实施方式执行的进给速度的控制的流程的流程图。
【具体实施方式】
[0026]首先，使用图1的框图说明本发明的数值控制装置的一个实施方式。
[0027]CPU21是整体地对4轴加工机用数值控制装置(以下简称为数值控制装置)100进行控制的处理器，经由总线38读出存储在存储器22的ROM区域中的系统程序，依照该读出的系统程序控制整个数值控制装置。在存储器22的RAM区域中，存储临时的计算数据、显示数据以及操作者经由显示器/MDI单元(人工数据输入单元)50输入的各种数据。另外，在由存储器22的SRAM等构成的非易失性存储器区域中，存储经由接口 23读入的加工程序、经由显示器/MDI单元50输入的加工程序等。
[0028]接口 23能够与数值控制装置100和适配器等外部设备(未图示)连接，从该外部设备读入加工程序、各种参数等。另外，在数值控制装置100内编辑的加工程序能够经由外部设备存储到外部存储单元(未图示)中。
[0029]PMC (可编程序机床控制器)24通过内置在数值控制装置100中的时序程序，经由I/O单元25向机床的辅助装置输出信号来进行控制。另外，接受机床主体所配备的操作盘的各种开关等的信号，在进行了必要的信号处理后，传送给CPU21。
[0030]显示器/MDI单元50是具备显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口 26接受来自显示器/MDI单元50的键盘的指令、数据，将其传送给CPU21。接口 27与具备手动脉冲发生器等的操作器51连接。
[0031]各轴(X、Y、Z、C轴)的轴控制电路28、30、32、34接受来自CPU21的各轴的移动指令量，向伺服放大器29、31、33、35输出各轴的指令。伺服放大器29、31、33、35接受该指令，驱动各轴的伺服电动机39?42。各轴进行位置/速度的反馈控制(省略与反馈控制有关的控制)。
[0032]伺服电动机39?42对机床的X、Y、Z、C轴进行驱动，主轴控制电路36接受主轴旋转指令，向主轴放大器37输出主轴速度信号。主轴放大器37接受主轴速度信号，按照指令的转速使主轴电动机43旋转。
[0033]接着，根据图2A和图3B说明本发明的数值控制装置的进给速度控制的概要。
[0034]图2A和图2B是表示直线插补的例子的图。在图2A和图2B中，用实线表示程序路径，编号101、102、103分别表示块1、块2、块3。在程序路径中，块I (101)由直线的路径构成，向行进方向的左方向转变90度方向，块2 (102)也由直线的路径构成，进而向行进方向的右方向转变90度方向，块3(103)也由直线的路径构成。
[0035]编号111?115表示每个插补周期的控制点，实际的移动路径按照直线在这些控制点之间移动。在此，在图2A中，从控制点111到控制点113，块I的程序路径和移动路径重叠，另外，从控制点114到控制点115，块3的程序路径和移动路径也重叠。但是，在控制点113和控制点114之间按照直线移动，由此产生无法保持块2 (102)的程序路径的问题。
[0036]与此相对，作为一个例子，在将在一个插补周期完成移动的距离相对于输入的每个块的移动距离的比例设定为50%的情况下，对块2的移动距离的50%的长度的移动距离进行速度控制从而成为在一个插补周期完成移动的进给速度，程序路径和控制点之间的关系成为图2B那样的关系。图2B中的控制点124和控制点125之间的距离、以及控制点125和控制点126之间的距离被设定为块2 (102)的移动距离的50%的长度的移动距离，实际的移动路径与块2的程序路径一致。在图2B中，在控制点的位置与块2的起点和终点不一致的情况下，块2上的移动路径与实际的程序路径有若干偏差，但当与图2A所示的例子相比，可以说大体一致。
[0037]图3A和图3B是表示圆弧插补的例子的图。在图3A和图3B中，用实线表示程序路径，编号131、132、133分别表示块1、块2、块3。在程序路径中，用直线的路径表示块1(131)，在块2(132)的途中，构成圆弧的路径，块3(133)也由直线的路径构成。
[0038]编号141?146表示每个插补周期的控制点，实际的移动路径为按照直线在这些控制点之间移动。在此，在图3A中，从控制点141到控制点143，块I (131)的程序路径和移动路径重叠，另外，从控制点144到控制点146，块3(133)的程序路径和移动路径也重叠。但是，在控制点143和控制点144之间按照直线移动，由此产生无法保持块2(132)的圆周状的程序路径的问题。
[0039]与此相对，作为一个例子，在将在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例设定为20%的情况下，对块2的移动距离的20%的长度的移动距离进行速度控制而成为在一个插补周期完成移动的进给速度，程序路径和控制点之间的关系成为图3B那样的关系。将图3B的控制点154和控制点155之间的距离等设定为块2的移动距离的20%的长度的移动距离，因此实际的移动路径疑似与块2的程序路径一致。
[0040]如图2A和图3A的例子所示那样，在一个插补周期移动的距离大的情况下，产生无法保持途中的块的路径的情况，但如图2B和图3B的例子所示那样，如果将在一个插补周期移动的距离设定为适当的距离，则能够保持块的路径。
[0041]以上，依照使用图2A?图3B进行概述的情况，首先使用图4的流程图说明通过本发明的数值控制装置的第一实施方式执行的进给速度的控制的流程。以下，在每个步骤说明图4的流程图。
[0042](步骤SAl)取得在加工程序中指令的每个块的移动距离、初始设定的第一进给速度。
[0043](步骤SA2)取得作为保持工具的路径所需要的比例而从输入装置输入的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例。作为该比例，例如在图2B所示的直线插补中输入50%,在图3B所不的圆弧插补中输入20%。
[0044](步骤SA3)根据在步骤SAl中取得的每个块的移动距离、在步骤SA2中取得的比例，计算需要在一个插补周期完成移动的距离。具体地说，通过将每个块的移动距离乘以上述比例来计算需要在一个插补周期完成移动的距离。
[0045](步骤SA4)判定在步骤SAl中取得的每个块的移动距离乘以在步骤SA2中取得的比例所得的值(距离)是否不满按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离，在不满在一个插补周期移动的距离的情况下(是)，前进到步骤SA5，在比在一个插补周期移动的距离大的情况下(否)，结束该处理。
[0046](步骤SA5)求出在一个插补周期移动在步骤SAl中取得的每个块的移动距离乘以在步骤SA2中取得的比例所得到的值(距离)的速度，来作为第二进给速度。
[0047](步骤SA6)将实际的进给速度变更为在步骤SA5中求出的第二进给速度。
[0048]接着，使用图5的流程图说明通过本发明的数值控制装置的第二实施方式执行的进给速度的控制的流程。
[0049]在上述第一实施方式(图4)中，从输入装置输入保持工具的路径所需要的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例，但根据输入的该比例的值，也有时无法正确地保持工具的距离。因此，为了防止该情况，在本第二实施方式中，预先确定与块的形状对应的最低限需要的比例的值，在输入的比例的值比确定的比例大的情况下，进行该情况的报告，或催促再次输入，变更为预先确定的比例的值。以下，在每个步骤中说明图5的流程图。
[0050](步骤SBl)取得在加工程序中指令的每个块的移动距离、初始设定的第一进给速度、以及与块的形状对应的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的最低比例。
[0051](步骤SB2)取得作为保持工具的路径所需要的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例而从输入装置输入的比例。作为该比例，例如输入图2B所示的直线插补中的50%、图3B所示的圆弧插补中的20%。
[0052](步骤SB3)判定在步骤SB2中取得的比例是否在步骤SBl中取得的最低比例以下。在取得的比例在最低比例以下时(是)，前进到步骤SB4，在比最低比例大时(否)，前进到步骤SB8。
[0053](步骤SB4)根据在步骤SBl中取得的每个块的移动距离、在步骤SB2中取得的比例，计算需要在一个插补周期完成移动的距离。具体地说，通过将每个块的移动距离乘以比例来计算需要在一个插补周期完成移动的距离。
[0054](步骤SB5)判定在步骤SBl中取得的每个块的移动距离乘以在步骤SB2中取得的比例所得的值是否为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下。在为按照第一进给速度移动的距离以下时(是)，前进到步骤SA5。在比按照第一进给速度移动的距离大时(否)，结束该处理。
[0055](步骤SB6)求出在一个插补周期移动在步骤SBl中取得的每个块的移动距离乘以在步骤SB2中取得的比例所得的值(距离)的速度，来作为第二进给速度。
[0056](步骤SB7)将实际的进给速度变更为在步骤SB6中求出的第二进给速度。
[0057](步骤SB8)报告输入的比例过大而再次输入，返回到步骤SB2。
[0058]接着，使用图6的流程图说明通过本发明的数值控制装置的第三实施方式执行的进给速度的控制的流程。
[0059]在上述第一实施方式中，将每个块的移动距离乘以从输入装置输入的比例所得的值和按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离进行比较(图4的流程图的步骤A4)，但代替它，在本第三实施方式中，根据按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离是否超过每个块的移动距离来变更进给速度。以下，在每个步骤中说明图6的流程图。
[0060](步骤SCl)取得在加工程序中指令的每个块的移动距离、初始设定的第一进给速度。
[0061](步骤SC2)判定在步骤SCl中取得的每个块的移动距离是否为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下。在为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下的情况下(是)，前进到步骤SC3，在比按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离大的情况下(否)，结束该处理。
[0062](步骤SC3)求出在一个插补周期移动在步骤SCl中取得的每个块的移动距离的速度来作为第二进给速度。
[0063](步骤SC4)将实际的进给速度变更为在步骤SC3中求出的第二进给速度。
[0064]接着，使用图7的流程图说明通过作为本发明的数值控制装置的第三实施方式的一个变形例子的第四实施方式执行的进给速度的控制的流程。
[0065]在本第四实施方式中，通过将初始设定的进给速度乘以预先设定的比例来决定变更后的进给速度。以下，在每个步骤中说明图7的流程图。
[0066](步骤SDl)取得在加工程序中指令的每个块的移动距离、初始设定的第一进给速度、以及用于计算变更后的进给速度的速度比例。
[0067](步骤SD2)判定在步骤SDl中取得的每个块的移动距离是否为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下。在为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下的情况下(是)，前进到步骤SD3，在比按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离大的情况下(否)，结束该处理。
[0068](步骤SD3)求出将第一进给速度乘以在步骤SDl中取得的速度比例所得的值(速度)作为第二进给速度。
[0069](步骤SD4)将实际的进给速度变更为在步骤SD3中求出的第二进给速度。
[0070]接着，使用图8的流程图说明通过作为本发明的数值控制装置的第三实施方式的另一个变形例子的第五实施方式执行的进给速度的控制的流程。
[0071]在本第五实施方式中，将变更后的进给速度设定为预先确定的速度。以下，在每个步骤中说明图8的流程图。
[0072](步骤SEl)取得在加工程序中指令的每个块的移动距离、初始设定的第一进给速度、以及变更后的进给速度。
[0073](步骤SE2)判定在步骤SEl中取得的每个块的移动距离是否为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下。在为按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离以下的情况下(是)，前进到步骤SE3，在比按照第一进给速度在一个插补周期移动的距离大的情况下(否)，结束该处理。
[0074](步骤SE3)将在步骤SEl中取得的变更后的进给速度设定为第二进给速度。
[0075](步骤SE4)将实际的进给速度变更为第二进给速度。
【权利要求】
1.一种数值控制装置，其依照指令了第一进给速度和每个块的移动距离的加工程序，控制工具的路径和进给速度，该数值控制装置的特征在于，具备: 输入单元，其输入在一个插补周期完成移动的距离相对于上述每个块的移动距离的比例； 移动距离计算部，其根据在上述输入单元输入的比例和上述每个块的移动距离，求出需要在一个插补周期完成移动的距离； 移动距离判断部，其判定通过上述移动距离计算部计算出的距离是否比按照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短； 移动速度计算部，其在上述移动距离判断部中判定为通过上述移动距离计算部计算出的距离比依照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短的情况下，计算出用于在一个插补周期移动通过上述移动距离计算部求出的距离的速度来作为第二进给速度；以及指令速度变更部，其将进给速度变更为通过上述移动速度计算部求出的第二进给速度。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 与块的形状对应地预先决定在一个插补周期完成移动的距离相对于上述每个块的移动距离的比例， 所述数值控制装置还具有报告单元，其在通过上述输入单元输入的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例大于上述预先决定的在一个插补周期完成移动的距离相对于每个块的移动距离的比例的情况下，进行报告。
3.一种数值控制装置，其依照指令了第一进给速度和每个块的移动距离的加工程序，控制工具的路径和进给速度，该数值控制装置的特征在于，具备: 移动距离判断部，其判定上述每个块的移动距离是否比按照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短； 移动速度计算部，其在上述移动距离判断部中判定为上述每个块的移动距离比依照上述第一进给速度在一个插补周期移动的距离短的情况下，求出该块的进给速度来作为比上述第一进给速度低的第二进给速度； 指令速度变更部，其将进给速度变更为通过上述移动速度计算部求出的第二进给速度。
4.根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于， 上述移动速度计算部求出在一个插补周期移动上述每个块的移动距离的速度来作为第二进给速度。
5.根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于， 上述移动速度计算部根据上述第一进给速度和预先决定的比例，计算第二进给速度。
6.根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于， 上述移动速度计算部将预先决定的速度设为第二进给速度。
【文档编号】B23Q15/013GK104175175SQ201410222140
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】持田武志 申请人:发那科株式会社