CN109308050A - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种根据冲压冲程自动调整冲压时刻的数值控制装置。数值控制装置生成移动指令数据，根据该生成的移动指令数据进行插值处理，生成并输出插值数据。然后，在处于从与预先设定好的上升端不同的位置开始冲床加工的冲压动作的状态的情况下，根据开始冲压动作时的上述冲头的位置来计算重叠时间，并根据该计算出的重叠时间来对控制上述冲压动作的轴所涉及的插值数据的输出时刻进行控制。由此，使得即使在冲压冲程有变化的情况下也不会产生无效时间。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种根据冲压冲程自动调整冲压时刻的数值控制装置。
背景技术
在冲床加工机中，根据由程序进行指令的X/Y轴的移动指令使工件上的冲头点相对移动到在冲头内由转塔机构等选择出的冲头刀具的位置后，通过冲压动作(冲头动作)进行冲床加工。
作为由冲床加工机进行的使冲床加工高速化的现有技术，有一种称为冲压的预取计时器的技术，即仅在设定为参数等的重叠时间内对X/Y轴的移动和冲压动作进行重叠执行，来缩短加工时间。如图8所示，在该重叠时间中设定从冲压开始后的X/Y轴的剩余移动时间(即从上升端开始的冲压开始时间点开始直至冲头到达工件的上表面为止的时间)，并进行调整使得在X/Y轴停止的时刻安装在冲头上的冲头刀具与工件接触。另外，冲压动作的冲程设定得极小(上升端～下死点)，并设定与其一致的重叠时间(例如参照日本特开平09-010858号公报)。
如上所述，由于重叠时间在从上升端开始冲压的情况下，设定为安装在冲头上的冲床刀具到达工件的上表面为止的时间，因此在如刚刚更换刀具之后和回避故障物之后等那样，冲头上升到冲头比上升端更高的位置，并且在冲程变大时在相同的时刻开始冲压时，于是会产生以下问题，即如图9所示，在经过了重叠时间的时间点，在X/Y轴的冲头刀具的位置冲头点的移动结束，之后安装在冲头上的冲头刀具接触到工件为止的时间成为无效时间。
发明内容
因此本发明的目的为提供一种数值控制装置，其即使在冲压冲程中有变化时也可以不产生无效时间。
本发明中，如图10所示，通过在控制冲床加工机的数值控制装置中设置以下功能来解决上述问题，即判定在开始执行加工程序的程序块时冲压动作的开始位置与上升端之间是否有差，并根据与上升端之间的差自动调整重叠时间从而不产生无效时间。如图11所示，重叠时间t能够根据冲压轴的移动量(图11中，对通常的重叠量增加了冲压开始时的冲头的位置与上升端之间的差)来求出。将图11的纵轴设为冲压轴速度、将横轴设为了时间的图表中所记载的区域(a)的面积表示从上升端到工件上表面为止的移动量(通常的重叠量)，区域(b)的面积对应于冲压动作开始时的冲头位置与上升端之间的差a。另外，本发明的数值控制装置具备在X/Y轴移动中冲压轴进行了动作的情况下再次计算改良重叠时间的功能。
而且，本发明的数值控制装置根据程序来控制通过安装在冲头上的刀具对工件进行冲床加工的加工机，该数值控制装置具备：指令解析部，其从上述程序读出指令程序块并进行解析，生成移动指令数据，输出所生成的上述移动指令数据；插值部，其根据上述移动指令数据进行插值处理并生成插值数据，输出所生成的插值数据；以及重叠时间计算部，其在处于从与预先设定好的上升端不同的位置开始上述冲床加工中的冲压动作的状态的情况下，根据开始上述冲压动作时的上述冲头的位置来计算重叠时间。上述插值部根据上述重叠时间计算部计算出的重叠时间来对控制上述冲压动作的轴所涉及的插值数据的输出时刻进行控制。
上述重叠时间计算部也可以构成为计算上述重叠时间，使得在移动到上述刀具的上述工件的冲头点的时刻与通过上述冲压动作使上述刀具接触上述工件的上表面的时刻之间不会产生无效时间。
根据本发明即使在冲压冲程有变化的情况下也可以不产生无效时间，因此能够缩短在冲压加工中进行了刀具更换后和故障物的回避等情况下的循环时间。
附图说明
图1是表示一个实施方式的数值控制装置和通过该数值控制装置进行驱动控制的加工机的主要部位的示意性的硬件结构图。
图2是将用于实现重叠时间计算所涉及的功能的***/程序安装于图1的数值控制装置时的该数值控制装置的示意性的功能框图。
图3说明本发明的重叠时间t的计算方法(情况1)。
图4说明本发明的重叠时间t的计算方法(情况2)。
图5说明本发明的重叠时间t的计算方法(情况3)。
图6说明本发明的重叠时间t的计算方法(情况4)。
图7是表示图2的控制装置进行的重叠时间t的计算处理流程的概要的流程图。
图8是说明现有技术的冲压的预取计时器的图。
图9是说明现有技术的冲压的预取计时器的问题的图。
图10是说明本发明的冲压的预取计时器的问题的图。
图11是说明本发明的冲压的预取计时器的问题的图。
具体实施方式
以下表示用于实现本发明的数值控制装置的结构例。但是，本发明的数值控制装置的结构不限于下述的例子，只要能够实现本发明的目的，则可以采用任意的结构。
图1是表示一个实施方式的数值控制装置和通过该数值控制装置进行驱动控制的加工机的主要部位的示意性的硬件结构图。
本实施方式的数值控制装置1具备CPU11。CPU11经由总线20读出存储在ROM12中的***/程序，并按照该***/程序控制该数值控制装置1整体。RAM13中存储有临时的计算数据和显示数据以及操作员经由后述的显示器/MDI单元70输入的各种数据等。
非易失性存储器14构成为通过例如未图示的电池进行备份等，即使控制装置1的电源被切断也能保持存储状态的存储器。该非易失性存储器14中除了存储经由接口15读入的NC程序和经由后述的显示器/MDI单元70输入的NC程序，还存储有包括用于加工的刀具的切削条件推荐值的刀具数据等。非易失性存储器14还存储用于运行NC程序的NC程序运行处理用程序等，但是这些程序在执行时被扩展到RAM13。
另外，在ROM12中预先写入用于执行NC程序的生成以及编辑所需要的编辑模式的处理、其他所需要的处理的各种***/程序(包括用于重叠时间计算的***/程序)。
接口15是用于将控制装置1与适配器等外部设备72连接的接口。从外部设备72侧读入NC程序和各种参数等。另外，能够经由外部设备72使外部存储单元存储在控制装置1内编辑好的NC程序。可编程机器控制器(PMC)16根据内置在控制装置1中的时序/程序，经由I/O单元17向加工机的周围装置(例如类似刀具更换用的机器人手的制动器)输出信号并进行控制。另外，接收加工机的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输给CPU11。
显示器/MDI单元70是具备了显示器、键盘等的手动数据输入装置。接口18接收来自显示器/MDI单元70的键盘的指令和数据并传输给CPU11。接口19与具备了用于手动驱动各轴时的手动脉冲发生器等的操作盘71连接。
用于控制加工机所具备的轴的轴控制电路30接收来自CPU11的轴的移动指令量，并将该轴的指令输出给伺服放大器40。伺服放大器40接收该指令，并对使加工机所具备的轴进行移动的伺服电动机50进行驱动。轴的伺服电动机50内置有位置/速度检测器，并将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈给轴控制电路30，进行位置/速度的反馈控制。另外，在图1的硬件结构图中仅一个一个地表示了轴控制电路30、伺服放大器40、伺服电动机50，但是实际上会准备与成为控制对象的各个***的加工机所具备的轴的数量相对应的量。例如，在冲床加工机中为了控制使冲头和工件之间的水平方向的相对位置发生变化的X轴以及Y轴，以及为了控制用于进行冲压动作的(使冲头与工件之间的垂直方向的相对位置发生变化)冲压轴，分别设置轴控制电路30、伺服放大器40以及伺服电动机50。
图2是在将用于实现重叠时间计算所涉及的功能的***/程序安装到图1所示的数值控制装置1中时的、表示该数值控制装置的主要部件的示意性的功能框图。由图1所示的控制装置1所具备的CPU11执行重叠时间计算功能的***/程序并控制数值控制装置1的各部的动作，由此实现图2所示的各个功能块。
数值控制装置1具备指令解析部100、插值部110、伺服控制部130x、130y、130p以及重叠时间计算部，另外，在非易失性存储器14上确保存储各轴的加减速时间常数、用于冲床动作控制的上升端和下死点等参数的参数存储部210。另外，存储在参数存储部210中的用于冲床动作控制的各个参数是由作业人员经由显示器/MDI单元70等预先设定的。另外，图2中，伺服电动机50x是驱动X轴的伺服电动机，伺服电动机50y是驱动Y轴的伺服电动机，伺服电动机50p是驱动冲压轴的伺服电动机。
指令解析部100逐次读出非易失性存储器14中存储的NC程序200所包括的指令程序块，解析该读出的指令程序块，并生成用于驱动成为控制对象的轴的移动指令数据。
插值部110生成在插值周期对由指令解析部100所生成的移动指令数据进行指令的指令路径上的点进行插值计算后的插值数据，并输出给伺服控制部130x、130y、130p。另外，插值部110在生成移动指令数据时，接收由重叠时间计算部140计算出的重叠时间t，并调整冲压动作的开始时刻(对伺服控制部130p的插值数据的输出时刻)。
伺服控制部130x、130y、130p根据从插值部110接收到的插值数据来分别控制对成为控制对象的轴进行驱动的伺服电动机50x、50y、50p。
重叠时间计算部140在执行NC程序200中，当处于冲床加工机所具备的冲头从上升端以外的位置开始冲压的状态时，根据存储在参数存储部210中的冲压动作所涉及的各参数值、由指令解析部100所解析的各指令值以及从伺服控制部130x、130y、130p取得的各轴的位置等，通过后述的重叠时间的计算方法来计算重叠时间t。重叠时间计算部140计算出的重叠时间t被输出至指令解析部100。另外，重叠时间计算部140根据从伺服控制部130x、130y、130p取得的各轴的位置检测出在X/Y轴移动中冲压轴进行了动作的情况时，再次计算重叠时间t。
以下使用图3～图6来说明重叠时间t的计算方法，在图3～图6中，将冲压轴的加减速时间常数设为τ，将指令速度设为F，将通常的重叠时间设为t1，将使通过冲头的位置处于比上升端更上方而由此追加的重叠时间设为t2，将上升端与冲压开始时的冲头位置之间的差设为a。
一般地，当冲压轴在开始冲压动作后，在加减速时间常数τ之后达到指令速度F。上升端与冲压开始时的冲头的位置之间的差a与通过图3～图6分别表示的阴影部分所表示的冲压轴的速度波形的面积一致，但是此时，追加重叠时间t2成为与阴影部分的面积对应的动作时间，成为重叠时间t＝t1+t2。以此为前提，根据通常的重叠时间t1以及追加重叠时间t2与加减速时间常数τ之间的关系，考虑分为几个情况来计算重叠时间t。
首先，如图3所示，当通常的重叠时间t1比加减速时间常数τ大时，通过以下的数学式(1)表示追加重叠时间t2，从而能够通过以下的数学式(2)来计算重叠时间t(＝t1+t2)。
另外，如图4所示，当重叠时间t比加减速时间常数τ小时，即以下数学式(3)所示的条件成立时，通过以下的数学式(4)表示上升端与冲压动作开始时的冲头位置之间的差a，从而能够通过以下的数学式(5)计算出重叠时间t。
进一步地，即使在图3以及图4所示的以外的情况中，也能够通过使用数学式(2)、数学式(5)来求出重叠时间t。例如，如图5所示，当在经过追加重叠时间t2之前切换加速度时，设为a＝a1+a2，对a1和a2分别单独进行计算而得的重叠时间的和为t2。
另外，例如如图6所示，当冲头的下降速度达到指令速度F时，如果将到切换冲头的加速度为止所移动的移动量设为A，将到切换冲头的加速度为止所达到的速度设为FA，将到切换冲头的加速度为止的时间设为τA，则分别通过以下的数学式(6)以及数学式(7)来表示FA、τA，所以设为τ＝τA、F＝FA、a＝a1+a2，对a1、a2分别单独计算而得的重叠时间的和为追加重叠时间t2。
图7是表示在重叠时间的计算所涉及的数值控制装置1上所执行的处理流程的概要的流程图。
[步骤SA01]数值控制装置1根据由指令解析部100生成的移动指令数据来开始X/Y轴的动作。
[步骤SA02]重叠时间计算部140确认冲压轴的状态，判定冲头是否是从上升端以外的位置开始冲压的状态。当为冲头从上升端以外开始冲压的状态时，处理转到步骤SA03，当为冲头从上升端开始冲压的状态时，处理转到步骤SA04。
[步骤SA03]重叠时间计算部140根据上升端与冲压开始位置之间的差a，通过由图3～图6说明的计算方法来计算重叠时间t。
[步骤SA04]重叠时间计算部140将重叠时间t设为被设定为参数的通常的重叠时间。
[步骤SA05]插值部110判定是否是冲压轴进行动作的状态。当是冲压轴进行动作的状态时，处理转到步骤SA02，当不是时，处理转到步骤SA06。
[步骤SA06]插值部110判定X/Y轴的剩余移动时间是否为在步骤SA03、SA04计算出的重叠时间t以下。当X/Y轴的剩余移动时间是重叠时间t以下时，处理转到步骤SA07，当不是时，处理转到步骤SA05。
[步骤SA07]插值部110将保管数据输出给伺服控制部130p并开始冲压动作。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不仅限于上述实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更由各种方式来实施。

Claims (2)

1.一种数值控制装置，其根据程序来控制通过安装在冲头上的刀具对工件进行冲床加工的加工机，其特征在于，
该数值控制装置具备：
指令解析部，其从上述程序读出指令程序块并进行解析，生成移动指令数据，输出所生成的上述移动指令数据；
插值部，其根据上述移动指令数据进行插值处理并生成插值数据，输出所生成的插值数据；以及
重叠时间计算部，其在处于从与预先设定好的上升端不同的位置开始上述冲床加工中的冲压动作的状态的情况下，根据开始上述冲压动作时的上述冲头的位置来计算重叠时间，
上述插值部根据上述重叠时间计算部计算出的重叠时间来对控制上述冲压动作的轴所涉及的插值数据的输出时刻进行控制。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述重叠时间计算部构成为计算上述重叠时间，使得在移动到上述刀具的上述工件的冲头点的时刻与通过上述冲压动作使上述刀具接触上述工件的上表面的时刻之间不会产生无效时间。
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