本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置，特別涉及一種具有在切線連續(xù)的拐角中的拐角路徑的優(yōu)化功能的數(shù)值控制裝置。

背景技術(shù)：

在控制機(jī)床的數(shù)值控制中連續(xù)執(zhí)行進(jìn)行加工指示的程序塊時(shí)，在程序塊的連接點(diǎn)(以下稱為程序塊連接部)如果移動(dòng)方向發(fā)生變化，則機(jī)械有時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊。為了抑制這種沖擊，在日本特開2014-21759號(hào)公報(bào)所公開的現(xiàn)有技術(shù)中，如圖6所示那樣，對(duì)加工程序的程序塊連接部插入距離指令路徑的距離收斂在預(yù)先設(shè)定的公差(容許誤差量)中的曲線，由此將相鄰的程序塊平滑地連接。

通過使用日本特開2014-21759號(hào)公報(bào)所公開的現(xiàn)有技術(shù)，除了如上所述那樣抑制程序塊連接部的沖擊以外，還具有以下效果，即拐角路徑的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量根據(jù)公差的大小發(fā)生變化，因此能夠縮短加工的周期時(shí)間。

上述對(duì)程序塊連接部的曲線插入造成的周期時(shí)間的短縮，在如圖7的上部所示那樣拐角路徑的切線方向不連續(xù)時(shí)(在程序塊連接部的前后，工具的移動(dòng)方向急劇變化時(shí))得到高的效果。但是，如圖7的下部所示，當(dāng)拐角路徑的切線方向連續(xù)時(shí)(在拐角路徑整體中切線方向平滑地變化時(shí))，在擴(kuò)大公差的基礎(chǔ)上，即使將曲線插入程序塊連接部也限制內(nèi)旋轉(zhuǎn)量，因此不能夠得到高的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的為提供一種具有在切線連續(xù)的拐角中使拐角路徑優(yōu)化的功能的數(shù)值控制裝置。

本發(fā)明的數(shù)值控制裝置，根據(jù)由多個(gè)程序塊組成的程序來控制加工工件的機(jī)床，所述數(shù)值控制裝置具備：路徑轉(zhuǎn)換部，其通過在上述程序中包括的一系列程序塊，即在第一程序塊和第二程序塊之間插入第三程序塊而得到的一系列程序塊來形成拐角路徑，所述第一程序塊指示直線移動(dòng)或曲率小的第一曲率的曲線移動(dòng)，所述第二程序塊指示直線移動(dòng)或曲率小的第二曲率的曲線移動(dòng)，所述第三程序塊指示比上述第一曲率以及上述第二曲率大的曲率的曲線移動(dòng)，當(dāng)上述拐角路徑的切線方向連續(xù)時(shí)，求出通過上述第三程序塊的始點(diǎn)、上述第三程序塊的終點(diǎn)、以及將預(yù)先設(shè)定的容許誤差量作為限度使基于上述第三程序塊的指令路徑的中間點(diǎn)向上述拐角路徑的內(nèi)側(cè)方向偏移后的偏移點(diǎn)這3點(diǎn)的曲線狀的修正路徑，生成通過上述修正路徑置換上述拐角路徑中包括的上述第三程序塊的指令路徑而得的路徑。

在本發(fā)明的上述數(shù)值控制裝置中，上述路徑轉(zhuǎn)換部計(jì)算在上述第一程序塊和上述第三程序塊之間通過預(yù)定的算法插入曲線時(shí)的第一內(nèi)旋轉(zhuǎn)量、以及在上述第三程序塊和上述第二程序塊之間通過預(yù)定的算法插入曲線時(shí)的第二內(nèi)旋轉(zhuǎn)量，使通過上述第三程序塊指示的工具路徑的中間點(diǎn)向上述拐角路徑的內(nèi)側(cè)方向偏移從上述容許誤差量減去上述第一內(nèi)旋轉(zhuǎn)量和上述第二內(nèi)旋轉(zhuǎn)量中較大的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量而得到的偏移量，將該偏移后的點(diǎn)設(shè)為偏移點(diǎn)。

在本發(fā)明的數(shù)值控制裝置中，即使在前后的程序塊的切線方向連續(xù)的拐角部，在指定的公差范圍內(nèi)也能得到充分地進(jìn)行內(nèi)旋轉(zhuǎn)的路徑，能夠比目前進(jìn)一步縮短周期時(shí)間。

附圖說明

通過參照附圖說明以下實(shí)施例，能夠更加明確本發(fā)明的上述以及其他目的、特征。這些圖中：

圖1是說明本發(fā)明的拐角路徑的優(yōu)化處理的圖。

圖2是說明本發(fā)明的拐角路徑的優(yōu)化處理的圖。

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的主要部分結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的概略的功能框圖。

圖5是通過圖4的路徑轉(zhuǎn)換部110執(zhí)行的拐角路徑的優(yōu)化處理的流程圖。

圖6是說明現(xiàn)有技術(shù)中的針對(duì)程序塊連接部的曲線插入的圖。

圖7是說明現(xiàn)有技術(shù)中的針對(duì)程序塊連接部的曲線插入的問題點(diǎn)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，對(duì)本發(fā)明的拐角路徑的優(yōu)化方法說明基本的原理。

本發(fā)明中，如圖1所示，在對(duì)直線移動(dòng)或以曲率比較小的第一曲率的曲線移動(dòng)進(jìn)行指示的n01程序塊、對(duì)直線移動(dòng)或以曲率比較小的第二曲率的曲線移動(dòng)進(jìn)行指示的n03程序塊之間插入有指示以比上述第一曲率以及上述第二曲率大的曲率的曲線移動(dòng)的n02程序塊，并通過這些一系列程序塊形成了切線方向連續(xù)的拐角路徑時(shí)，從基于n02程序塊的指令路徑的中間點(diǎn)觀察，生成將公差(容許誤差量)作為限度進(jìn)行內(nèi)旋轉(zhuǎn)的曲線狀的修正路徑，通過該修正路徑置換基于拐角路徑中包括的n02程序塊的指令路徑，從而在拐角路徑整體中能夠確保充分的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量，能夠在切線連續(xù)的拐角中將拐角路徑優(yōu)化。

例如在決定了將基于n02程序塊的指令路徑的中間點(diǎn)向垂直于通過該中間點(diǎn)的拐角路徑的切線并且向拐角路徑的內(nèi)側(cè)方向偏移以預(yù)先設(shè)定的公差l作為限度的偏移量而得的偏移點(diǎn)時(shí)，可以將修正路徑設(shè)為此時(shí)通過該偏移點(diǎn)和基于n02程序塊的指令路徑的始點(diǎn)以及終點(diǎn)這3個(gè)點(diǎn)的曲線。此時(shí)，修正路徑的曲線作為圓弧或n字曲線求出即可。

另外，如圖2所示，可以使用日本特開2014-21759號(hào)公報(bào)等公開的將曲線插入程序塊間的現(xiàn)有技術(shù)，在n01程序塊和n02程序塊之間、n02程序塊和n03程序塊之間分別插入曲線時(shí)，可以將以從公差l減去內(nèi)旋轉(zhuǎn)量d1、d2中較大的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量dmax而得的值作為限度向拐角路徑的內(nèi)側(cè)方向偏移后的點(diǎn)設(shè)為偏移點(diǎn)。通過這樣，將基于n02程序塊的指令路徑置換為修正路徑之后，即使進(jìn)一步在n01程序塊和n02程序塊之間、n02程序塊和n03程序塊之間分別使用現(xiàn)有技術(shù)將公差設(shè)為dmax來插入曲線，從基于n02程序塊的指令路徑的中間點(diǎn)觀察，也能夠?qū)⑿拚蟮墓战锹窂绞諗吭诠頻內(nèi)。

以下，說明進(jìn)行上述拐角路徑的優(yōu)化的本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的結(jié)構(gòu)。

圖3是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的主要部分的硬件結(jié)構(gòu)圖。數(shù)值控制裝置1所具備的cpu11是整體控制數(shù)值控制裝置1的處理器。cpu11經(jīng)由總線20讀出存儲(chǔ)在rom12中的系統(tǒng)程序，根據(jù)該系統(tǒng)程序控制數(shù)值控制裝置1整體。在ram13中存儲(chǔ)臨時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)以及由操作員經(jīng)由顯示器/mdi單元70輸入的各種數(shù)據(jù)等。

sram14構(gòu)成為非易失性存儲(chǔ)器，其通過未圖示的電池而后備供電，即使數(shù)值控制裝置1的電源被切斷也保持存儲(chǔ)狀態(tài)。sram14中存儲(chǔ)有經(jīng)由接口15讀入的后述加工程序、經(jīng)由顯示器/mdi單元70輸入的加工程序等。另外，在rom12中預(yù)先寫入了用于實(shí)施為了加工程序的生成以及編輯所需要的編輯模式的處理和用于自動(dòng)運(yùn)行的處理的各種系統(tǒng)程序。執(zhí)行本發(fā)明的加工程序等各種加工程序可以經(jīng)由接口15或顯示器/mdi單元70而輸入，并存儲(chǔ)在sram14中。

接口15是用于連接數(shù)值控制裝置1和適配器等外部設(shè)備72的接口。從外部設(shè)備72側(cè)讀入加工程序、各種參數(shù)等。另外，在數(shù)值控制裝置1內(nèi)編輯后的加工程序能夠經(jīng)由外部設(shè)備72存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)單元中。pmc(programmablemachinecontroller可編程機(jī)床控制器)16通過內(nèi)置在數(shù)值控制裝置1中的時(shí)序程序?qū)⑿盘?hào)經(jīng)由i/o單元17輸出給機(jī)床的輔助裝置(例如工具更換用的機(jī)器人手等致動(dòng)器)并進(jìn)行控制。另外，接收配備在機(jī)床主體上的操作盤的各種開關(guān)等的信號(hào)，進(jìn)行必要的信號(hào)處理后傳送給cpu11。

顯示器/mdi單元70是具備顯示器、鍵盤等的手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置，接口18接收來自顯示器/mdi單元70的鍵盤的指令、數(shù)據(jù)后傳送給cpu11。接口19與具備了手動(dòng)脈沖發(fā)生器等的操作盤71連接。

各軸的軸控制電路30～32接收來自cpu11的各軸的移動(dòng)指令量，將各軸的指令輸出給伺服放大器40～42。伺服放大器40～42接收該指令，驅(qū)動(dòng)各軸的伺服電動(dòng)機(jī)50～52。各軸的伺服電動(dòng)機(jī)50～52內(nèi)置位置/速度檢測(cè)器，將來自該位置/速度檢測(cè)器的位置/速度反饋信號(hào)反饋給軸控制電路30～32，進(jìn)行位置/速度的反饋控制。另外，在框圖中省略位置/速度的反饋。

主軸控制電路60接收對(duì)機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)指令，將主軸速度信號(hào)輸出給主軸放大器61。主軸放大器61接收該主軸速度信號(hào)，使機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)62以所指示的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)工具。

在主軸電動(dòng)機(jī)62上通過齒輪或傳輸帶等結(jié)合了位置編碼器63，位置編碼器63與主軸旋轉(zhuǎn)同步地輸出反饋脈沖，通過cpu11讀取該反饋脈沖。

圖4表示針對(duì)圖3所示的數(shù)值控制裝置1將上述拐角路徑的優(yōu)化處理的功能安裝為系統(tǒng)程序時(shí)的概略功能框圖。數(shù)值控制裝置1具備指令解析部100、路徑轉(zhuǎn)換部110、插補(bǔ)部120、加減速部130、伺服控制部140。

指令解析部100從存儲(chǔ)在未圖示的存儲(chǔ)器中的程序200依次讀出程序塊并進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果生成指示各軸移動(dòng)的指令數(shù)據(jù)，將生成的該指令數(shù)據(jù)與解析結(jié)果一起輸出給路徑轉(zhuǎn)換部110。

路徑轉(zhuǎn)換部110是執(zhí)行上述拐角路徑的優(yōu)化處理的功能單元。路徑轉(zhuǎn)換部110根據(jù)從指令解析部100接收到的解析結(jié)果來檢索在移動(dòng)路徑上是否存在由上述3個(gè)程序塊形成的切線方向連續(xù)的拐角路徑。如果在移動(dòng)路徑上存在由3個(gè)程序塊形成的切線方向連續(xù)的拐角路徑，則通過上述方法生成修正路徑并執(zhí)行路徑的置換，將作為執(zhí)行了置換的結(jié)果的修正后的指令數(shù)據(jù)輸出給插補(bǔ)部120。另外，路徑轉(zhuǎn)換部110也可以進(jìn)一步執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)程序塊間插入曲線的處理。

插補(bǔ)部120根據(jù)路徑轉(zhuǎn)換部110所輸出的修正后的指令數(shù)據(jù)，生成在插補(bǔ)周期對(duì)由移動(dòng)指令數(shù)據(jù)進(jìn)行指示的指令路徑上的點(diǎn)進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算而得的插補(bǔ)數(shù)據(jù)，并將生成的插補(bǔ)數(shù)據(jù)輸出給加減速部130。

加減速部130針對(duì)插補(bǔ)部120所輸出的插補(bǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)后加減速處理，并計(jì)算每個(gè)插補(bǔ)周期的各個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的速度，將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出給伺服控制部140。

然后，伺服控制部140根據(jù)加減速部130的輸出來控制成為控制對(duì)象的機(jī)械的各軸的驅(qū)動(dòng)部(伺服電動(dòng)機(jī)50～52)。

圖5是表示路徑轉(zhuǎn)換部110執(zhí)行的拐角路徑的優(yōu)化處理的概略流程的流程圖。

[步驟sa01]路徑轉(zhuǎn)換部110在由3個(gè)程序塊形成的拐角路徑中，使用現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)定算法在公差l的范圍內(nèi)預(yù)先將曲線臨時(shí)插入到各個(gè)程序塊連接部，求出此時(shí)在各個(gè)程序塊連接部的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量(上述的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量d1、d2)，并求出其中最大的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量dmax。

[步驟sa02]路徑轉(zhuǎn)換部110判定從預(yù)先設(shè)定的公差l減去在步驟sa01求出的最大內(nèi)旋轉(zhuǎn)量dmax后得到的值是否大于預(yù)先設(shè)定的預(yù)定閾值th。如果大于閾值th，則判斷為通過現(xiàn)有技術(shù)得不到充分的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量(拐角路徑的切線方向連續(xù))，將處理轉(zhuǎn)到步驟sa03，如果小于閾值th，則通過現(xiàn)有技術(shù)得到充分的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量，所以進(jìn)入步驟sa05。

[步驟sa03]路徑轉(zhuǎn)換部110使用圖2說明的方法來生成修正路徑，并通過所生成的修正路徑來置換拐角路徑的一部分(對(duì)應(yīng)于上述n02程序塊的程序塊的指令路徑)。

[步驟sa04]路徑轉(zhuǎn)換部110使用現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)定算法在公差dmax內(nèi)對(duì)修正后的拐角路徑上的各個(gè)程序塊連接部插入曲線。

[步驟sa05]路徑轉(zhuǎn)換部110使用現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)定算法在預(yù)先設(shè)定的公差l內(nèi)對(duì)拐角路徑上的各個(gè)程序塊連接部插入曲線。

在圖5的流程圖的步驟sa02中使用的閾值th能夠設(shè)定0～公差l的范圍的值。在將閾值th設(shè)定為0時(shí)，通過現(xiàn)有技術(shù)插入曲線時(shí)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)量不滿足公差量l時(shí)必須執(zhí)行本發(fā)明的拐角路徑的優(yōu)化處理的對(duì)修正路徑的置換。

另外，在圖5的流程圖中，在進(jìn)行了修正路徑的置換后，為了使用現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)定算法對(duì)拐角路徑上的各個(gè)程序塊連接部進(jìn)行曲線的插入處理，在步驟sa03中生成修正路徑時(shí)，將使3個(gè)程序塊內(nèi)的正中間程序塊的中間點(diǎn)偏移的偏移量設(shè)為(l-dmax)，但是在進(jìn)行了修正路徑的置換后，在不使用現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)定算法對(duì)拐角路徑上的各個(gè)程序塊連接部進(jìn)行曲線的插入處理時(shí)(不執(zhí)行步驟sa04的處理時(shí))，在步驟sa03中生成修正路徑時(shí)，作為使3個(gè)程序塊內(nèi)的正中間程序塊的中間點(diǎn)偏移的偏移量，使用以預(yù)先設(shè)定的公差l作為限度的適當(dāng)?shù)闹导纯伞?/p>

以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施方式的例子，而能夠通過增加適當(dāng)?shù)淖兏愿鞣N方式來實(shí)施。

例如，在圖4的功能框圖中說明了路徑轉(zhuǎn)換部110作為與指令解析部100不同的功能單元的情況，但是也能夠?qū)⒙窂睫D(zhuǎn)換部110安裝為指令解析部100的副功能單元。這樣構(gòu)成的情況下，能夠一邊進(jìn)行指令程序塊的解析，一邊執(zhí)行拐角路徑的優(yōu)化處理。

以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式的例子，而能夠通過增加適當(dāng)?shù)淖兏云渌绞絹韺?shí)施。