具有拐角多曲線插入部的數(shù)值控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有拐角多曲線插入部的數(shù)值控制裝置。根據(jù)由多個程序塊構(gòu)成的加工程序來對加工工件的機床進行控制的數(shù)值控制裝置具有拐角多曲線插入部。該拐角多曲線插入部，在加工程序中連續(xù)的2個程序塊之間的方向或者曲率不連續(xù)的情況下，在這些程序塊之間插入位置、方向和曲率連續(xù)，并且與這些程序塊之間的距離為指定的允許誤差以內(nèi)的3條3次多項式曲線。
【專利說明】具有拐角多曲線插入部的數(shù)值控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠設定在程序塊之間形成的拐角的允許內(nèi)旋(inward rounding)量的數(shù)值控制裝置。詳細地說，涉及具有以下功能的數(shù)值控制裝置，該功能為在形成該拐角部的2個程序塊之間，插入作為位置、方向和曲率連續(xù)的多個3次以上的多項式曲線的在預先設定的允許內(nèi)旋量以內(nèi)的曲線。
【背景技術(shù)】
[0002]在對機床進行控制的數(shù)值控制中，在連續(xù)執(zhí)行進行加工指令的程序塊的情況下，由于移動方向發(fā)生變化，使加工路徑中出現(xiàn)拐角部。由于在拐角部進行移動的軸、各軸的速度發(fā)生急劇的變化，因此，機械容易發(fā)生震動。
[0003]在一般的數(shù)值控制中，為了抑制這樣的震動，進行加減速。作為加減速的方法，存在在插補處理之前沿著加工路徑進行加減速的插補前加減速、以及在插補處理之后對于各軸進行加減速的插補后加減速。
[0004]在插補前加減速中，為了抑制在拐角部的各軸速度的急劇變化，計算各軸的速度變化量在預先設定的允許速度差以下的拐角部速度。并且，從拐角部前面使進給速度減速，以使在拐角部的速度成為該計算出的拐角部速度，并進行速度控制，以便在到達拐角部后使進給速度加速。
[0005]在插補后加減速中，為了進一步抑制機械中發(fā)生的震動，按照時間基準局部地使通過插補前加減速決定的各軸的速度平均化，即，進行控制以便抑制各軸的速度變化，但是，結(jié)果，在程序塊之間重疊地進行加減速，因此，加工路徑偏離所指令的加工路徑，發(fā)生內(nèi)
旋誤差。
[0006]內(nèi)旋量由于拐角部中的方向轉(zhuǎn)向角、在拐角部前和拐角部后移動的軸的不，或者由于表示插補后加減速的特性的時間常數(shù)而進行變化。因此，為了使內(nèi)旋量成為某值以下，需要對每個使用的機械、加工程序調(diào)整各軸的允許速度差、插補后加減速的時間常數(shù)。
[0007]在日本特開平9-190211號公報中公開了一種技術(shù)，其中，在拐角部加速度不連續(xù)的情況下，在該拐角部插入曲線，在該插入的曲線的兩端使速度、加速度連續(xù)。為了在曲線的兩端使位置、速度、加速度連續(xù)，需要6個未知數(shù)，在該專利文獻中，通過一條5次曲線實現(xiàn)了該目的。
[0008]此外，在日本特開平10-320026號公報中記載了在拐角部插入多個多項式曲線的例子。在插入的曲線是3次曲線的情況下，通過插入4條這樣的曲線，能夠使曲線兩端的方向和曲率連續(xù)。
[0009]在上述日本特開平9-190211號公報公開的技術(shù)中，當在拐角部插入次數(shù)高的曲線時，存在使路徑復雜的傾向，變得難以控制。復雜的曲線在拐角部的曲率也變大。該專利文獻并沒有針對為了使與原來的指令路徑的誤差為允許誤差以內(nèi)的曲線的求法進行具體的描述。
[0010]此外，為了使本來方向和曲率連續(xù)，如果有3條3次曲線則足夠，但是，在上述日本特開平10-320026號公報中，因為追加了在插入的曲線的中間點為允許誤差以內(nèi)的制約，因此存在需要4條曲線的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種控制機床的數(shù)值控制裝置，不取決于加工形狀、指令速度，能夠使拐角處的內(nèi)旋量為預先設定的允許誤差以下，由此，針對指令形狀的加工精度得以保證，此外，在拐角處，方向、曲率變得連續(xù)，對于拐角處的機械的震動得以減輕，由此，可以進行不依賴于插補后加減速的控制，能夠使拐角處的減速為最小限。
[0012]本發(fā)明通過使用多個低次的曲線，能夠使速度和加速度連續(xù)，并能夠使路徑穩(wěn)定。本發(fā)明中，在拐角位于連續(xù)的直線程序塊之間的情況下，通過計算求出允許誤差以內(nèi)的曲線，此外，在圓弧程序塊或其他的曲線程序塊的情況下，通過試行，求出允許誤差以內(nèi)的曲線。此外，在本發(fā)明中，在使在拐角部插入的曲線為3次曲線的情況下，如果具有3條該曲線，則能夠成為使方向和曲率連續(xù)的曲線。此外，在本發(fā)明中，在曲線的兩端的位置保持自由度，求出路徑的誤差在允許誤差以內(nèi)的曲線，因此，無需增加未知數(shù)。
[0013]本發(fā)明的數(shù)值控制裝置是根據(jù)由多個程序塊構(gòu)成的加工程序來對加工工件的機床進行控制的數(shù)值控制裝置，所述數(shù)值控制裝置具有拐角多曲線插入部，其在所述加工程序中連續(xù)的2個程序塊之間的方向或者曲率不連續(xù)的情況下，在所述2個程序塊之間插入位置、方向以及曲率連續(xù)的，并且與所述2個程序塊之間的距離在指定的允許誤差以內(nèi)的3條3次多項式曲線。
[0014]關(guān)于所述3條3次多項式曲線，在插入曲線的拐角部的前后的程序塊為直線程序塊，并且形成拐角部的直線程序塊足夠長的情況下，把從所述拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離以及從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的距離都設為同一值d，此外，將在該曲線一端和另一端的一次微分矢量都設為同一值Ivl，此外，將該拐角部的角度設為Θ，將所述拐角部的允許誤差設為1，根據(jù)預先求出的e、d和I的關(guān)系求出d和Ivl，由此求出所述3條3次多項式曲線，以便在所述3條3次多項式曲線中曲率和曲率變化變小。
[0015]關(guān)于所述3條3次多項式曲線，在插入曲線的拐角部的前后的程序塊為直線程序塊，并且形成拐角部的直線程序塊不是足夠長的情況下，把從所述拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離以及從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的能夠確保的最大距離都設為同一值(I1,此外,將在該曲線一端和另一端的一次微分矢量都設為同一值I v|,并且將該拐角部的角度設為Θ，根據(jù)預先求出的Θ和Cl1的關(guān)系求出|v|，由此求出所述3條3次多項式曲線，以便在所述3條3次多項式曲線中曲率和曲率變化變小。
[0016]所述3條3次多項式曲線，在插入曲線的拐角部的前后的至少哪一個程序塊不是直線程序塊的情況下，通過試行求出從拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離和從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的距離、在曲線兩端的一次微分矢量。
[0017]在具有3個直線軸和控制對于工件的刀具方向的2個旋轉(zhuǎn)軸的5軸機床中，在所述工件上的刀具前端點的路徑通過加工程序指令的情況下，對于所述刀具前端點的路徑插入3條3次多項式曲線。
[0018]通過本發(fā)明，不取決于加工形狀、指令速度，能夠使拐角部的內(nèi)旋量為預先設定的允許誤差以下。結(jié)果，對于指令形狀的加工精度得以保證。此外，在角部方向和曲率變得連續(xù)，在該拐角部的對于機械的震動得以減輕。由此，可以進行不依賴于插補后加減速的控制，并能夠使拐角部的減速為最小限。這有助于循環(huán)周期的縮短和機械調(diào)整的簡化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過參照附圖對以下實施例進行說明，本發(fā)明的上述以及其他的目的和特征會變得清楚。在這些圖中，
[0020]圖1是說明在由直線程序塊形成的拐角插入k條多項式曲線的例子的圖。
[0021]圖2說明在圖1中，設n=3、k=3，并且將從插入曲線的拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離以及從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的距離相等地設為d的情況。
[0022]圖3是說明在形成拐角部的程序塊為圓弧程序塊、曲線程序塊等直線程序塊以外時，在程序塊之間插入3條多項式曲線的例子的圖。
[0023]圖4是說明在刀具頭旋轉(zhuǎn)型5軸機床中，進行插入了 3條3次多項式曲線的加工的圖。
[0024]圖5是說明在2維平面上的直線程序塊之間插入3條3次曲線的例子的圖。
[0025]圖6是說明在實施方式I中，在形成拐角部的2個直線程序塊內(nèi)，至少一個程序塊長度短，無法插入在實施方式I中求出的曲線的情況下，插入曲線的例子的圖。
[0026]圖7是說明在2維平面上的直線程序塊與圓弧程序塊的連接部中插入3條3次曲線的例子的圖。
[0027]圖8是說明在2維平面上的2個3次曲線程序塊之間插入3條3次曲線的例子的圖。
[0028]圖9是說明直線程序塊與圓弧程序塊在3維空間上連接的例子的圖。
[0029]圖10是說明本發(fā)明的實施方式的數(shù)值控制裝置的功能框圖。
[0030]圖11是說明拐角多曲線插入部的處理的流程的圖。
【具體實施方式】
[0031][實施方式I]
[0032]在通過加工程序的程序塊形成的拐角中插入k條曲線的情況下，當設各曲線由
fi (t) (O ≤ t ≤ I) (i=l、2、3、.......k)表示時,通過下式賦予各曲線的方向、曲率連續(xù)
地連接的條件。
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)值控制裝置，其根據(jù)由多個程序塊構(gòu)成的加工程序來對加工工件的機床進行控制，所述數(shù)值控制裝置的特征在于， 具有拐角多曲線插入部，其在所述加工程序中連續(xù)的2個程序塊之間的方向或者曲率不連續(xù)的情況下，在所述2個程序塊之間插入位置、方向以及曲率連續(xù)的，并且與所述2個程序塊之間的距離在指定的允許誤差以內(nèi)的3條3次多項式曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 關(guān)于所述3條3次多項式曲線，在插入曲線的拐角部的前后的程序塊為直線程序塊，并且形成拐角部的直線程序塊足夠長的情況下， 把從所述拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離以及從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的距離都設為同一值d，此外，將在該曲線一端和另一端的一次微分矢量都設為同一值|v|，此外，將該拐角部的角度設為Θ，將所述拐角部的允許誤差設為1， 根據(jù)預先求出的Θ、d和I的關(guān)系求出d和I V I，由此求出所述3條3次多項式曲線，以便在所述3條3次多項式曲線中曲率和曲率變化變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 關(guān)于所述3條3次多項式曲線，在插入曲線的拐角部的前后的程序塊為直線程序塊，并且形成拐角部的直線程序塊不是足夠長的情況下， 把從所述拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離以及從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的能夠確保的最大距離都設為同一值Cl1，此外，將在該曲線一端和另一端的一次微分矢量都設為同一值|v|，并且將該拐角部的角度設為Θ， 根據(jù)預先求出的Θ和Cl1的關(guān)系求出|v|，由此求出所述3條3次多項式曲線，以便在所述3條3次多項式曲線中曲率和曲率變化變小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 所述3條3次多項式曲線，在插入曲線的拐角部的前后的至少哪一個程序塊不是直線程序塊的情況下，通過試行求出從拐角部的頂點直至曲線的開始位置的距離和從拐角部的頂點直至曲線的結(jié)束位置的距離、在曲線兩端的一次微分矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 在具有3個直線軸和控制對于工件的刀具方向的2個旋轉(zhuǎn)軸的5軸機床中，在所述工件上的刀具前端點的路徑通過加工程序指令的情況下，對于所述刀具前端點的路徑插入3條3次多項式曲線。
【文檔編號】G05B19/4103GK103576611SQ201310306617
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】小出直矢 申請人:發(fā)那科株式會社