专利名称：数字控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制机床的数字控制器，尤其涉及依照以表格形式的数据驱动地控制各个轴的数字控制器。
背景技术：
传统公知的有一数字控制器，其中单个轴的动作量和位置都是预先以表格形式存储的，且基于以表格形式存储的数据而不是基于来自NC程序的块指令来驱动的控制轴。因而，依照这样的装配，可以在不受传统块指令的限制下自由操作刀具，从而，缩短了加工时间且提高了加工的精确性。
依照公知的发明(JP59-177604A)，例如，对于每一时间或旋转角度的移动轴的位置被预先存储为数字控制数据，监测该时间和旋转角度，且每次获得该存储的时间或旋转角度时，输出相应于移动轴的数字控制数据。
依照另一公知发明(JP2003-303005A)，预先提供了数据表以存储对于参考位置的X和Z轴的指令位置，且通过将用于对参考脉冲计数的计数器中的数值乘以置换值获得参考位置。基于该参考值，输出存储在数据表中的X和Z轴指令位置以执行X和Z轴的同步控制，从而即使在驱动控制中也可以基于存储在数据表中的数据输入置换。而且，可以基于线性、二次方或三次方函数连接指令位置，且对于辅助功能发出指令。
在响应于基于JP2003-303005A中说明的表格形式数据的指令驱动轴的操作(下面参考作为路径表操作)中，由表格形式数据指令的辅助功能可以和用于轴位置的指令一起输出。与基于传统NC语句(sentence)的辅助功能不同，辅助功能可以在任意所想的时间或主轴位置输出辅助功能，从而最佳的调节输出定时以缩短加工时间。
然而，由于实际的辅助功能经受操作延时，所以其操作相应的延迟到其输出之后。为了最佳的调节输出定时，考虑到操作延时则必须先输出辅助功能。而且如果在路径表操作中置换时间或主轴速度，则不管加快的输出、用于实际操作的定时基于设置的置换值或实际主轴速度而变化。因而，必须考虑实际置换值准备数据，从而数据调整花费很多时间，且加工循环很浪费。
发明内容
本发明提供可以在目标时间或主轴(以一个方向旋转的轴)的目标位置执行辅助功能、且即使施加置换也可以在目标时间或主轴位置执行辅助功能的数字控制器。
本发明的数字控制器包括存储装置，其存储用于输出数据表形式的每一辅助功能指令的时间或主轴位置，且其存储每一辅助功能指令的操作延迟时间周期；以及输出装置，其通过为辅助功能指令存储的操作延迟时间周期，在依照数据表输出辅助功能指令之前输出每一辅助功能指令。
操作延迟时间周期可以存储在用于辅助功能指令的数据表中。或者，操作延迟时间周期可以与用于辅助功能指令的数据表分开存储。
数字控制器可进一步包括置换装置，用于利用设置的置换值对时间或主轴速度进行置换，而且该输出装置可以通过设置的置换值将操作延迟时间周期转换为置换的时间或置换的主轴动作量，且通过置换的时间或置换的主轴动作量在数据表中指定的时间或主轴位置之前输出每一辅助功能指令。
由于在指令时间或指令主轴位置之前一等同于辅助功能的操作延迟时间的余量内输出辅助功能指令，所以可以在指令的参考位置没有操作延迟地执行辅助功能。而且，如果输入置换，则考虑置换输出辅助功能指令，从而不管置换而在指令的参考位置执行辅助功能。
图1是显示本发明一实施例执行的路径表操作功能的示意图；图2a和2b是显示依照实施例的路径表的示例的示图；图3是显示依照实施例的辅助功能的示例的示图；图4是显示构成依照实施例的辅助功能表的一部分的表格的示图；图5是显示X轴基于依照实施例的路径表移动的示图；图6是依照实施例的数字控制器的示意性框图；图7是依照实施例显示用于将时间作为参考位置的情况的辅助功能输出处理的算法的流程图；以及图8是依照实施例显示用于将主轴位置作为参考位置的情况的辅助功能输出处理的算法的流程图。
具体实施例方式
图1是显示本发明一实施例执行的路径表操作功能的示意图。在图1中，来自装于主轴的位置编码器的表示主轴位置的脉冲、或者来自外部脉冲生成部的基于时间的参考脉冲被输入到计数器1中，且对每一给定周期进行计数。或者，可以依照对于主轴的指令值对主轴位置进行计数。对于基于时间的参考脉冲，由乘法器2将计数器1中的计数值乘以设置在置换(override)装置中的比例因子，且存储在参考变量计数器3中。如果将主轴位置用作参考，置换值为100％。当指令路径表操作功能时重置参考变量计数器3，且基于参考变量计数器3中的值L执行路径表操作。
参考变量计数器3中的值L被输入到用于各个控制轴(本实施例中的X和Z轴)的路径表插入处理部4x和4z、以及辅助功能输出处理部4m。在X和Z轴路径表插入处理部4x和4z中，参考存储在存储器中的X和Z轴路径表Tx和Tz获取相比参考变量的单个指令值的用于控制轴的指令位置。与之前周期的指令位置的不同作为移动指令输出到控制轴马达5x和5z。在路径表辅助功能输出处理部4m中，参考辅助功能表Tm输出对于参考变量的值L的辅助功能。
图2a和2b显示了X和Z轴路径表Tx和Tz的示例，其中，相对于参考变量的指令值Lc设置X和Z轴的各个位置。
图3显示了辅助功能表Tm的示例，其中对于将输出辅助功能的参考变量的指令值Lc存储辅助功能指令M，且一起设置辅助功能操作的延迟时间D。在输出多个辅助功能指令的情况下，辅助功能表Tm可以划分为两个表，一个携带用于参考变量的指令值Lc的辅助功能指令M的表，和一个携带辅助功能指令M和操作延迟时间D的表。特别的，可以从图3的表中删除操作延迟时间D，且存储图4中所示的辅助功能指令M和它们相应的操作延时时间D来使用表。
图5是显示相对于X轴路径表Tx中的参考变量L的X轴位置的示图。在X轴路径表插入处理部4x执行插入操作后驱动X轴马达5x，从而到达对于X轴路径表中设置的参考变量L值的X轴位置。同样的，基于参考变量L和Z轴路径表Tz，在Z轴路径表插入处理部4z执行插入操作后驱动Z轴马达5z。
另一方面，在辅助功能输出处理部4m中，基于辅助功能表Tm中存储的参考变量的指令值和辅助功能指令，当参考变量L到达指令值时输出辅助功能指令。在本实施例中，恰好在小于参考变量的指令值时输出辅助功能指令以抵消辅助功能的操作延迟时间。由于对于参考变量的指令值L10预先设置了辅助功能M10和其延迟时间t10，所以如图5所示，在小于指令值L10一等同于延迟时间t10的量ΔL的参考位置输出辅助功能指令M10，且在参考变量的指令值M10执行辅助功能M10。
如果置换装置中的比例因子为“1”，由参考变量计数器3直接对参考脉冲计数且表示为参考变量L，从而，如同传统情况一样，与参考轴同步的运行每一控制轴。如果参考脉冲是由装于主轴上的位置编码器生成的，则单个轴(X和Z轴)与主轴同步的移动。辅助功能的操作延迟时间的校正应该提前相应于设置的操作延迟时间(基于100％的置换值设置的操作延迟时间)的余量(margin)而输出。由于在经受置换时参考变量的变化速度在改变，所以必须基于置换值变化操作延迟时间D。在本实施例中，是基于置换值校正操作延迟时间且输出辅助功能。如果置换值为50％，参考变量L的速度是以参考置换值100％获得的速度的一半。当操作延迟时间调节为设置的操作延迟时间的50％时，指令的辅助功能在参考变量的指令值操作。
上面是依照本实施例的操作的概述。
图6是执行本发明的路径表操作的依照一实施例的数字控制器10的示意性框图。CPU11是整体控制数字控制器10的处理器。CPU11经由总线20读取ROM12中的系统程序，且依照系统程序控制整个数字控制器。RAM13存储有暂时计算数据、显示数据、和由操作者经由显示/MDI单元70输入的各种数据。由电池(未显示)支持的CMOS存储器14被构造为即使关闭了数字控制器10也能维持存储状态的非易失性存储器。COMS存储器14存储有经由接口15读取的加工程序、经由显示/MDI单元70输入的加工程序等等。而且，CMOS存储器14预先装载有路径表Tx和Tz、以及辅助功能表Tm。
接口15使得数字控制器10连接于例如适配器的外围设备。基于存储在数字控制器10中的顺序程序，PC(可编程控制器)16将一信号经由I/O单元17输出到机床的辅助设备且进行控制。而且，PC16接收来自机床主体上的各种开关和控制面板等的信号，执行对于该信号的必要处理，且传送到CPU11。
显示/MDI单元70是提供有例如液晶显示或CRT的显示器、键盘等的手动数据输入设备。接口18接收经由显示/MDI单元70的指令和数据，并传送到CPU11。接口19连接于操作面板71，且接收来自操作面板71的各种指令。
用于各个轴的轴控制电路30和31从CPU11接收用于轴的移动指令，并输出到伺服放大器40和41。一接收到这些指令，伺服放大器40和41分别驱动用于轴的伺服马达5x和5z。来自位置/速度检测器的位置/速度反馈被反馈到轴控制电路30和31，且用于执行位置/速度反馈控制。图5中没有显示位置/速度反馈。
而且，主轴控制电路60接收主轴旋转指令，且输出主轴速度信号到主轴放大器61。一接收到主轴速度信号，主轴放大器61以指令的旋转速度旋转主轴马达62。在与主轴马达62的旋转相同步时，位置编码器63将反馈脉冲(参考脉冲)和一次旋转信号反馈到主轴控制电路60，且执行速度控制。CPU11经由主轴控制电路60读取反馈脉冲(参考脉冲)和一次旋转信号，且反馈脉冲用作为用于主轴位置中的路径表操作的参考脉冲。而且，在一些情况下，用于主轴的指令脉冲可用作为参考脉冲。
尽管上述实施例中X和Z轴用作为控制轴，但是也可以附加地使用进一步的控制轴。如果使用附加的控制轴，只需要非易失性存储器中存储用于附件控制轴的路径表，而且在数量上增加轴控制电路、伺服放大器和伺服马达。
在本实施例中，非易失性存储器14中存储有图2a和2b所示的X和Z轴路径表Tx和Tz、以及图3所示的辅助功能表Tm。
当由加工程序指令表操作时，CPU11基于X和Z轴路径表Tx和Tz驱动用于X和Z轴的伺服马达5x和5z。由于该操作类似于传统的路径表操作，所以这里省去了其描述。本发明的特征在于在路径表操作中可以没有延迟地操作辅助功能指令。下面是该操作的说明。
图7是显示用于将时间作为参考变量(由于参考变量为时间，所以参考为图7中显示的处理中的参考时间L)的情况下辅助功能指令输出处理的算法的流程图，该情况即为时间脉冲输入到图1所示的计数器中。CPU11对每一给定周期执行图7的流程图中的处理。
首先，更新参考时间(参考变量)L。特别的，处理时间周期和一值的乘积被加到存储在寄存器中的参考时间L(步骤a1)上，该值是将当前置换值(％)除以100获得的。
然后，从辅助功能表Tm获得辅助功能指令M和其操作延迟时间D，该辅助功能指令M为对于最临近于步骤a1中获得的参考时间的下一指令参考时间Lc(即在当前参考时间L之后且与其最临近的指令参考时间Lc)而设置的(步骤a2)。
随后，计算的辅助功能指令的实际输出的时间Lr。特别的，如下所示，通过将读取的指令参考时间Lc减去读取的操作延迟时间D和一值的乘积而获得实际指令时间Lr(步骤a3)，该值是将当前置换值(％)除以100获得的。
指令时间Lr＝指令参考时间Lc-(操作延迟时间D×置换值/100)由于处理周期是没有置换(置换值＝100％)的时间，所以当输入除100％之外的的其它任意置换值时，参考时间L的进行速度会变化。因此，必须改变对于参考时间L设置的辅助功能指令的操作延迟时间，以匹配参考时间的进行速度的变化。因而，操作延迟时间D乘以百分之置换值以转换成每一单位参考时间的置换的操作延迟时间D。在小于指令的参考时间Lc一等同于形成的操作延迟时间的余量的时间输出辅助功能。由此，作出了校正，从而不管置换，辅助功能指令操作在指令的参考时间Lc。
然后，确定步骤a1中获得的参考时间L是否已到达步骤a3中获得的指令时间Lr(步骤a4)。如果还未到达指令时间Lr，终止当前处理周期的处理。另一方面，如果参考时间L到达指令时间Lr，输出在步骤a2中读取的辅助功能指令M(步骤a5)。即使输入了置换，基于置换值校正操作延迟时间D，且在小于指令参考时间一等同于校正的操作延迟时间的余量的时间输出辅助功能指令M。因而，在参考时间的指令值Lc执行辅助功能。
图8是显示用于将基于位置编码器63的反馈脉冲的主轴位置作为参考变量L的情况下，对每一给定周期数字控制10的CPU11执行的辅助功能输出处理的算法的流程图。
首先，更新参考位置(主轴位置)L。特别的，当前处理周期的主轴的动作量被加到存储在寄存器中的参考位置L上(步骤b1)。即使输入了置换，作为置换的动作量的主轴动作量必须只直接加上参考位置L。可以基于主轴的指令值计算主轴位置。
然后，从辅助功能表Tm获得辅助功能指令M和其操作延迟时间D，该辅助功能指令M为对于最临近于步骤a1中获得的参考位置的下一指令参考位置Lc(即从当前参考位置L开始前进且与其最临近的指令参考位置Lc)而设置的(步骤b2)。
随后，计算辅助功能指令的实际输出的位置Lr。特别的，如下所示，读取的指令参考位置Lc减去读取的操作延迟时间D、当前指令的主轴速度除以60获得的值(或每秒(基本单元)的主轴速度值)、以及当前置换值(％)除以100获得的值三者的乘积而获得实际指令位置Lr(步骤b3)。
指令位置Lr＝指令参考位置Lc-(操作延迟时间D×(指令的主轴r.p.m/60)×(置换值/100))由于主轴随着移动而置换，所以通过将指令的主轴速度乘以置换值获得实际的主轴速度。产生的乘积通过乘以操作延迟时间而转换为相应于操作延迟时间D的参考位置的移动量。然后，通过将指令参考位置Lc减去参考位置动作量而获得在等同于操作延迟时间D的余量之前的时间的指令位置Lr。
然后，确定步骤b1中获得的参考位置L是否已到达步骤b3中获得的指令位置Lr(步骤b4)。如果还未到达指令位置Lr，终止当前处理周期的处理。另一方面，如果参考位置L到达指令时间Lr，输出在步骤b2中读取的辅助功能指令M(步骤a5)。因此，即使输入了置换，基于置换值校正操作延迟时间D，且在等同于校正的操作延迟时间的余量之前的时间输出辅助功能指令M。因而，辅助功能在指令的参考位置Lc进行操作。
权利要求
1.一种数字控制器，其包括存储装置，其存储用于输出数据表形式的每一辅助功能指令的时间或主轴位置，且其存储每一辅助功能指令的操作延迟时间周期；以及输出装置，其通过为辅助功能指令存储的操作延迟时间周期，在依照数据表输出辅助功能指令之前输出每一辅助功能指令。
2.如权利要求1所述的数字控制器，其中，操作延迟时间周期存储在用于辅助功能指令的数据表中。
3.如权利要求1所述的数字控制器，其中，操作延迟时间周期与用于辅助功能指令的数据表分开存储。
4.如权利要求1所述的数字控制器，进一步包括，置换装置，用于利用设置的置换值对时间或主轴速度进行置换，其中，该输出装置通过设置的置换值将操作延迟时间周期转换为置换的时间或置换的主轴动作量，且通过置换的时间或置换的主轴动作量在数据表中指定的时间或主轴位置之前输出每一辅助功能指令。
全文摘要
一种可以基于表格形式数据在执行操作的目标时间或主轴位置操作辅助功能的数字控制器。辅助功能表存储有相应于指令的参考时间Lc而输出的辅助功能指令M和其相应的操作延迟时间D。基于置换值更新参考时间L。从辅助功能表读取辅助功能指令M和其相应的操作延迟时间D。以置换值校正延迟时间D，且在指令的参考时间Lc之前一等同于校正的延迟时间的余量的参考时间设置为指令时间Lr。如果输入了置换，以置换量校正延迟时间，且修改为置换参考时间单位，而且基于参考时间单位获得且输出用于辅助功能的指令时间。因而，在参考时间的指令值Lc合适的执行辅助功能。
文档编号G05B19/18GK1854950SQ200610076388
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年4月20日
发明者远藤贵彦, 竹内靖 申请人:发那科株式会社