具有在倍率變化時平緩地變更進給速度的功能的數值控制裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種具有在倍率變化時平緩地變更進給速度的功能的數值控制裝置。通過指令程序解析單元取得指令速度，通過倍率輸入單元取得倍率，通過階段性倍率變更單元使從輸入前的倍率到輸入后的倍率為止按預先指定的時間或變化量階段性地變化，并作為實際倍率輸出。在速度運算單元按插補周期取得階段性倍率變更單元的實際倍率，與指令速度相乘后計算出進給速度。
【專利說明】具有在倍率變化時平緩地變更進給速度的功能的數值控制裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及能夠通過倍率來變更進給速度的數值控制裝置。

【背景技術】
[0002]在日本特開2010-9094號公報中公開了一種使重復執行相同動作的高速循環加工的移動量與NC程序指令重疊的技術。高速循環加工是能夠高速地執行在變量區域中存儲的分配數據的功能。在變量區域中存儲的高速循環加工數據由首部和分配數據組成。圖1表示首部與分配數據的例子。圖2表示某個軸的分配數據的例子。
[0003]高速循環加工數據能夠通過NC程序指令進行調用后執行。
[0004]上述的在日本特開2010-9094號公報中公開的技術，如圖3所示那樣使高速循環加工的重復動作與基于NC程序指令的任意動作重疊。由此，高速循環加工重復執行一個周期部分的高速循環加工數據，因此能夠削減高速循環加工數據的容量。
[0005]然而，為了抑制裝置的沖擊或加工誤差而進行平滑的速度變更時，需要以下兩種的任意一種方法。
[0006](I)生成并執行考慮了加減速的高速循環加工數據的方法。
[0007](2)使倍率通過梯形圖程序每次按微小的量變化的方法。
[0008]這些方法是為了高速循環加工能夠實現高速的應答，插值后不進行加減速所需要的方法。
[0009]圖4表示考慮了加減速的高速循環加工數據的例子。一定速度部雖然重復執行一個周期部分的高速循環加工數據，但加速部和減速部需要執行專用的高速循環加工數據。此外，在粗加工或精加工等加工工序中，當進給速度不同時，需要按加工工序執行加速部/一定速度部/減速部的高速循環加工數據。因此，存在高速循環加工數據的容量增大或高速循環加工數生成的負擔增加的問題。
[0010]倍率是通過由輸入信號指定程序的指令速度的倍率)來變更進給速度的功能。通過從由輸入信號指定的倍率對指令速度進行相乘來計算用于得到實際的進給速度的實際倍率，將實際倍率和指令速度相乘來計算出進給速度。當使得變化倍率來進行加減速時，由于不需要加減速用的高速循環加工數據，因此能夠削減高速循環加工數據的容量，還能夠減輕生成高速循環加工數據的負擔。
[0011]圖5表示執行考慮了加減速的高速循環加工數據的情況和在使倍率變化的情況下按相同的變化量逐步使進給速度變化的例子。倍率的更新周期是信號的輸入周期，例如4msec，目前直接將倍率作為實際倍率。由此，實際倍率變化的周期是插補周期，例如比Imsec長，因此使倍率變化的情況與使用考慮了加減速的高速循環加工數據的情況相比，問題在于進行加減速時需要花費時間。
[0012]研究使倍率每次按微小的量變化的情況。倍率不僅在高速循環加工中使用，還可以在NC程序指令的加工中使用。例如在水刀切割機(water jet)中進給速度較快時，如圖6所示發生水流變慢。此時，在現有的梯形圖程序中每次按微小的量更新倍率，直接將倍率作為實際倍率。由此，按速度變更時間變長的方式進行速度變更，能夠減輕水流的緩慢。使用了該倍率的速度變更能夠與插值后加減速獨立地執行，因此能夠進行穩定的加減速。然而，存在生成梯形圖程序的負擔變大的問題。
[0013]在日本特開2012-32960號公報中公開了一種當輸入了進行緊急停止或倍率等的速度變更的特別指令時，使設定單位時間的長度變化為與特別指令指示的移動對象物的速度變化對應的長度，計算變化后的每個設定單位時間的移動量的技術。然而，在日本特開2012-32960號公報中公開的是在輸入了進行速度變更的特別指令后通過簡潔的方法重新計算出移動量，然后提高動作的應答性的技術。該技術在使倍率每次按微小的量變化的同時穩定地進行速度變更時無法應用。


【發明內容】

[0014]因此，鑒于上述現有技術的問題點，本發明的目的是一種在使用了倍率的速度變更中，在短時間內實現平滑的加減速和實現每次按微小的量使倍率變化的方法。
[0015]本發明的數值控制裝置，其控制使刀具相對于安裝在工作臺上的工件以由加工程序指令的進給速度相對地進行移動來進行加工的機床的數值控制裝置，該數值控制裝置的特征在于，具有:指令程序解析單元，其解析所述加工程序的指令速度；倍率輸入單元，其輸入所述指令速度的倍率的倍率；階段性倍率變更單元，其使所述倍率輸入單元的從輸入前的倍率到所述輸入后的倍率為止在每個插補周期階段性地每次變化預定量，并作為實際倍率進行輸出；以及速度運算單元，其將所述實際倍率和所述指令速度相乘來計算出所述進給速度。
[0016]所述數值控制裝置具有:指定單元，其指定所述倍率輸入單元的從輸入前的倍率變化到所述輸入后的倍率為止進行變化的時間，所述階段性倍率變更單元求出一個插補周期的增加量或減少變化量以便在該指定的時間內使所述倍率進行階段性地變化，輸出所述實際倍率。
[0017]或者，所述數值控制裝置具有:指定單元，其指定所述階段性倍率變更單元的一個插補周期的倍率的變化量，所述階段性倍率變更單元使所述倍率輸入單元的從輸入前的倍率到所述輸入后的倍率為止階段性地每次變化所述指定的變化量，輸出所述實際倍率。
[0018]本發明通過具備以上的機構，在使用了倍率的速度變更中，能夠在短時間內實現平滑的加減速，并且，能夠實現每次按微小的量使倍率變化的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]參照附圖對以下的實施例進行說明，從而明確本發明的所述以及其他目的以及特征。
[0020]圖1是說明高速循環加工數據的例子的圖。
[0021]圖2是高速循環加工數據的某個軸的分配數據的例子。
[0022]圖3是說明使高速循環加工的重復動作與NC程序的任意動作進行重疊的技術的圖。
[0023]圖4是說明考慮了加減速的高速循環加工數據的圖。
[0024]圖5是說明高速循環加工中的加減速的圖。
[0025]圖6是說明水刀切割機的圖。
[0026]圖7A、圖7B是說明倍率和實際倍率的圖。
[0027]圖8A、圖8B是說明在預先指定的時間的實際倍率變化的圖。
[0028]圖9A、圖9B是說明每次變化預先指定的倍率的變化量逐步實際倍率變化的圖。
[0029]圖10是說明本發明的實施方式的數值控制裝置的概略框圖。
[0030]圖11是說明階段性的倍率變更方法的流程圖的圖。

【具體實施方式】
[0031]在實施方式一中，按插補周期更新實際倍率(override)。
[0032]當前，根據倍率使實際倍率變化的周期為信號的輸入周期，例如為4msec，插補周期例如比Imsec長。在本實施方式中，根據插補周期計算實際倍率，此外，使實際倍率細微地變化。由此，能夠縮短通過梯形圖程序(Iadderprogram)使倍率每次按微小量變化時所需要的時間。
[0033]使實際倍率細微地變化的方法有以下兩種。
[0034]一種是在預先指定的時間變化的方法，記載在實施方式二中。
[0035]另一種是每次變化預先指定的倍率的變化量的方法，記載在實施方式三中。
[0036]圖7A、圖7B表不信號的輸入周期CYCs為4msec,插補周期CYCp為Imsec,在一個插補周期使實際倍率變化的量為1%的情況的例子。當前，實際倍率按信號的輸入周期CYCs變化，因此使實際倍率變化1%時所需要的時間為4msec，能夠使倍率在信號的輸入周期變化的量為I %。在本實施方式中，實際倍率OVRp按插補周期CYCp變化，因此使實際倍率變化I %時所需要的時間為1msec，能夠使倍率在信號的輸入周期變化的量為4%。
[0037]在圖8A、圖8B所示的實施方式二中，實際倍率在預先指定的時間變化。
[0038]例如，在時刻T0，當倍率從0%即OVRO向50%即OVRl變化時，現有技術是一下子向50%即OVRl變化。在本實施方式中，在預先指定的時間Ts在每個插補周期使實際倍率OVRp變化以便階段性地成為50%即OVRl。
[0039]在預先指定的Ts的時間內，某個插補周期的時刻Tp的實際倍率OVRp成為公式
(I)。在此，實際倍率按插補周期變化。

Tp - TO
[0040]OVRp = OVRO + ——(OVRl - OVRO)


Is
[0041]從OVRO向OVRl的變化為增加時，OVRp的最大值成為OVRl，
[0042]從OVRO向OVRl的變化為減少時，OVRp的最小值成為OVRl。
[0043]......(I)
[0044]在圖9A、圖9B所示的實施方式3中，實際倍率按預先指定的倍率的變化量逐步變化。
[0045]例如，在時刻T0，當倍率從100%即OVRO向50%即OVRl變化時，現有技術是實際倍率一下子向50%即OVRl變化。
[0046]在本實施方式中，以按預先指定的倍率的變化量OVRs逐步階段性地成為50%即OVRl的方式，在每個插補周期使實際倍率OVRp變化。某個插補周期的時刻Tp的實際倍率OVRp成為公式(2)。在此，實際倍率按插補周期變化。
[0047]OVRp = OVRO+OVRsX (Tp-TO) XFs
[0048]從OVRO向OVRl的變化為增加時Fs為I，從OVRO向OVRl的變化為減少時Fs為-1。
[0049]從OVRO向OVRl的變化為增加時，OVRp的最大值成為OVRl，從OVRO向OVRl的變化為減少時，OVRp的最小值成為OVRl。
[0050]......(2)
[0051]圖10表示數值控制裝置。當根據NC程序指令進行加工時，數值控制裝置10通過指令程序解析單元11解析程序而取得指令速度。接下來，通過速度運算單元12按每個插補周期運算進給速度，并根據進給速度通過插補單元13進行插補，通過插補后加減速單元14進行加減速。然后，經由伺服控制部15驅動伺服電動機20，使工件與刀具相對地進行移動。
[0052]在進行高速循環加工時，如圖10的粗線箭頭所示，在指令程序解析單元11從高速循環加工數據取得單元16取得高速循環加工數據。接下來，在速度運算單元12運算進給速度并將進給速度和高速循環加工數據相乘，不經由插補單元13和插補后加減速單元14而輸出給對伺服電動機20進行驅動控制的伺服電動機控制部15。由此，使工件與刀具相對地進行移動。
[0053]當前，通過指令程序解析單元11取得指令速度，通過倍率輸入單元17取得倍率。然后，在速度運算單元12按信號的輸入周期直接將倍率設定成實際倍率，按插補周期將指令速度和實際倍率相乘來計算進給速度。
[0054]對此，在本實施方式中，通過指令程序解析單元11取得指令速度，通過倍率輸入單元17取得倍率。接下來，通過階段性倍率變更單元18使從輸入前的倍率到輸入后的倍率為止以預先指定的時間或預先指定的倍率的變化量階段性地變化后作為實際倍率輸出。然后，在速度運算單元12取得按插補周期階段性倍率變更單元18的實際倍率，并和指令速度相乘后計算出進給速度。本實施方式的階段性倍率變更單元18屬于速度運算單元12。
[0055]圖11表示階段性倍率變更單元的流程圖。在圖10所示的本發明的一實施方式的數值控制裝置中，按插補周期從速度運算單元12調用本處理。執行本處理時的條件如以下所示。
[0056]條件:
[0057](I)實際倍率變更中將標記設為H)。初始狀態為H) = O。
[0058](2)將調用本處理時的插補周期的時刻設為Tp。
[0059](3)當在時刻TO倍率從OVRO變化成OVRl時，通過階段性倍率變更單元使實際倍率OVRp按預先指定的倍率的變化量OVRs逐步階段性地變化。
[0060](4)表示從OVRO向OVRl的變化增加或減少設為Fs。增加時為Fs = 1，減少時為
Fs = -1。
[0061]各步驟如以下所示。
[0062][步驟SA01]判斷實際倍率變更中標記H)是否為1，在實際倍率變更中，當實際倍率變更中標記H)為I時(是)，轉移到步驟SA07，當不為I時(否)，轉移到步驟SA02。
[0063][步驟SA02]判斷倍率是否變化，當倍率變化時(是)，轉移到步驟SA03，當倍率沒有變化時(否)，結束處理。另外，倍率是否變化是通過比較由倍率輸入單元取得的倍率與上一次的倍率來判斷的。
[0064][步驟SA03]將Tp設為T0。將變化前的倍率設為OVRO。將變化后的倍率設為OVRl。實際倍率變更中標記H)設為I。
[0065][步驟SA04]判斷OVRl是否大于OVRO，當OVRl大于OVRO時(是)，轉移到步驟SA05,當OVRl不大于OVRO時(否)，轉移到步驟SA06。
[0066][步驟SA05]將Fs設為1，轉移到步驟SA07。
[0067][步驟SA06]將Fs設為-1，轉移到步驟SA07。
[0068][步驟SA07]根據公式2計算Tp的實際倍率OVRp。
[0069][步驟SA08]判斷Fs是否為1，當Fs= I時(是)，轉移到步驟SA09，當Fs = -1時(否)，轉移到步驟SAlO。
[0070][步驟SA09]判斷實際倍率OVRp是否大于最大值OVRl，當OVRp大于最大值OVRl時(是)，轉移到步驟SA11，當OVRp不大于最大值OVRl時(否)，結束該周期的處理。即，在該步驟中，判斷實際倍率的變更是否結束。
[0071][步驟SA10]判斷實際倍率OVRp是否小于最小值OVRl，當OVRp小于最小值OVRl時(是)，轉移到步驟SA11，當OVRp不小于最小值OVRl時(否)，結束處理。S卩，在該步驟中，判斷實際倍率的變更是否結束。
[0072][步驟SA11]將實際倍率OVRp設為0VR1，并且將實際倍率變更中標記H)設為O后，結束該周期的處理。
【權利要求】
1.一種數值控制裝置，其控制使刀具相對于安裝在工作臺上的工件以加工程序所指令的進給速度相對地進行移動來進行加工的機床，該數值控制裝置的特點在于，具有: 指令程序解析單元，其解析所述加工程序的指令速度； 倍率輸入單兀，其輸入倍率，該倍率為所述指令速度的倍率； 階段性倍率變更單元，其使從所述倍率輸入單元輸入前的倍率到所述輸入后的倍率為止在每個插補周期階段性地每次變化預定量，并作為實際倍率進行輸出；以及 速度運算單元，其將所述實際倍率和所述指令速度相乘后計算出所述進給速度。
2.根據權利要求1所述的數值控制裝置，其特征在于， 所述數值控制裝置具有:指定單元，其指定從所述倍率輸入單元輸入前的倍率到所述輸入后的倍率為止進行變化的時間，所述階段性倍率變更單元求出一個插補周期的增加量或減少變化量以便在該指定的時間內使所述倍率進行階段性地變化，并輸出所述實際倍率。
3.根據權利要求1所述的數值控制裝置，其特征在于， 所述數值控制裝置具有:指定單元，其指定所述階段性倍率變更單元的一個插補周期的倍率的變化量，所述階段性倍率變更單元使從所述倍率輸入單元輸入前的倍率到所述輸入后的倍率為止階段性地每次變化所述指定的變化量，并輸出所述實際倍率。
【文檔編號】G05B19/416GK104238464SQ201410258366
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2013年6月12日
【發明者】牧野巖 申請人:發那科株式會社