DE112021008037T5

DE112021008037T5 - Numerische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112021008037T5
Application number: DE112021008037.7T
Authority: DE
Inventors: Jun Yagi; Ryuutarou Nishimura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2024-05-16
Also published as: JPWO2023058153A1; CN117957502A; WO2023058153A1

Abstract

Die aktuelle Erfindung ermöglicht eine Abbremsung ohne Abweichung von einer Kurvengeschwindigkeit, wobei das Verhalten während der Abbremsung auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Diese numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit zum Berechnen eines verbleibenden Bewegungsbetrags eines Blocks in einem Bearbeitungsprogramm; eine Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Differenz zwischen dem verbleibenden Bewegungsbetrag des Blocks und einem für die Abbremsung von einer aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf eine Kurvengeschwindigkeit bei einer bestimmten Beschleunigung erforderlichen Bewegungsbetrag als überschüssigen Bewegungsbetrag; eine Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit zum Berechnen eines Beschleunigungsanpassungsbetrags zu Beginn der Abbremsung, um die Gesamtheit des Überschüssigen-Bewegungsbetrag zu Interpolationszeiten auf der Grundlage des überschüssigen Bewegungsbetrag, der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit, der Kurvengeschwindigkeit und der bestimmten Beschleunigung zu verwenden; eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit zum Berechnen einer ersten Beschleunigung, die durch Anpassen der zu Beginn der Abbremsung bestimmten Beschleunigung unter Verwendung des Beschleunigungsanpassungsbetrags erhalten wird, und einer zweiten Beschleunigung zum Abbremsung auf die Kurvengeschwindigkeit zu den verbleibenden Interpolationszeiten; und eine Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit zum Bestimmen der ersten Beschleunigung zu Beginn der Abbremsung und zum Bestimmen der zweiten Beschleunigung zu den verbleibenden Interpolationszeiten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die aktuelle Erfindung bezieht sich auf eine numerische Steuervorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine numerische Steuervorrichtung steuert den Betrieb einer Werkzeugmaschine, indem ein Bewegungsbetrag für jeden Block eines Bearbeitungsprogramms durch einen Bewegungsbetrag für jeden Interpolationszyklus geteilt wird und eine Interpolation durchgeführt wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Bewegungsbetrag eines Blocks durch den Bewegungsbetrag für jeden Interpolationszyklus geteilt wird, kann ein überschüssiger Bewegungsbetrag auftreten.
In diesem Zusammenhang ist eine Technologie bekannt, die das Auftreten des überschüssigen Bewegungsbetrags dadurch verhindert, dass die Abbremsung bei einer bestimmten konstanten Beschleunigung vorübergehend unterbrochen wird, während die Abbremsung bei der Beschleunigung durchgeführt wird. Siehe z. B. Patentdokument 1.
Des Weiteren ist eine Technologie bekannt, die das Auftreten des überschüssigen Bewegungsbetrags verhindert, indem die Abbremsung mit einer Beschleunigung durchgeführt wird, die durch Einstellen einer konstanten Beschleunigung erhalten wird, die im ersten Interpolationszyklus zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung im Voraus festgelegt wird, und dann die Abbremsung mit der konstanten Beschleunigung in den verbleibenden Interpolationszyklen durchgeführt wird. Siehe z.B. Patentdokument 2.
Zitierliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Unbeanstandete japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H6-289922
Patentdokument 2: Unbeanstandete japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2001-92518

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Abbremsungsverarbeitung in Patentdokument 1 zeigt. 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Abbremsungsverarbeitung in Patentdokument 2 zeigt.
Wie in 5 gezeigt, wird die tatsächliche Abbremsung (angezeigt durch eine lang-kurze gestrichelte Linie) zum Zeitpunkt ta begonnen, der ein Zeitpunkt eines Interpolationszyklus ist, selbst wenn der ideale Zeitpunkt (angezeigt durch eine gestrichelte Linie) für die Abbremsung von einer Befehlsgeschwindigkeit V auf eine Kurvengeschwindigkeit Vc zwischen dem Zeitpunkt ta und dem Zeitpunkt tb liegt. Daher wird in Patentdokument 1, um das Auftreten einer Differenz zwischen der tatsächlichen Abbremsung und der idealen Abbremsung, d.h. dem überschüssigen Bewegungsbetrag, zu verhindern, die Abbremsung beispielsweise zum Zeitpunkt td vorübergehend unterbrochen. Da jedoch das Abbremsungsmoment während der Abbremsung aufgrund der vorübergehenden Unterbrechung der Abbremsung schwankt, besteht das Problem, dass Vibrationen des Antriebssystems einer Werkzeugmaschine verursacht werden.
In Patentdokument 2 wird, wie in 6 gezeigt, der überschüssige Bewegungsbetrag verwendet, indem die Abbremsung mit der Beschleunigung durchgeführt wird, die durch Anpassung der im Voraus eingestellten konstanten Beschleunigung im ersten Interpolationszyklus zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung erhalten wird, und indem in den nachfolgenden Interpolationszyklen die Geschwindigkeit für alle Interpolationen während der Abbremsung im Vergleich zum Fall von 5 erhöht wird. Da die Abbremsung nicht vorübergehend unterbrochen wird, wird die Vibration des mechanischen Antriebssystems verhindert. Problematisch ist jedoch, dass zum Zeitpunkt tf des letzten Interpolationszyklus eine dem Verstellbetrag entsprechende Abweichung von der Kurvengeschwindigkeit Vc auftritt. Da diese Abweichung variiert, ist es schwierig, die Werkzeugmaschine zu justieren. Die gestrichelte Linie in 6 zeigt das Abbremsungsprofil des Patentdokuments 1 in 5.
Daher ist es wünschenswert, die Abbremsung ohne Abweichung von einer Kurvengeschwindigkeit durchzuführen und dabei das Verhalten während der Abbremsung konstant zu halten.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein Aspekt einer numerischen Steuervorrichtung der aktuellen Offenbarung umfasst: eine Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen verbleibenden Bewegungsbetrag eines in einem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Blocks berechnet; eine Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie als einen überschüssigen Bewegungsbetrag eine Differenz zwischen dem verbleibenden Bewegungsbetrag des Blocks und einem Bewegungsbetrag berechnet, der erforderlich ist, um eine Abbremsung von einer aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf eine Kurvengeschwindigkeit bei einer bestimmten Beschleunigung durchzuführen; eine Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie basierend auf dem überschüssigen Bewegungsbetrag, der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit, der Kurvengeschwindigkeit und der bestimmten Beschleunigung einen Beschleunigungsanpassungsbetrag zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung berechnet, um den gesamten überschüssigen Bewegungsbetrag mit der Anzahl von Interpolationen in einem Abbremsungsabschnitt zu verwenden, um die Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf die Kurvengeschwindigkeit durchzuführen; eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Beschleunigung berechnet, die durch Anpassen der bestimmten Beschleunigung mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag erhalten wird, um die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung abzubremsen, und eine zweite Beschleunigung berechnet, um eine Abbremsung von der Befehlsgeschwindigkeit, die mit der ersten Beschleunigung abgebremst wurde, auf die Kurvengeschwindigkeit mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen durchzuführen; und eine Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die erste Beschleunigung zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung bestimmt und die zweite Beschleunigung für die verbleibende Anzahl von Interpolationen bestimmt.
Auswirkungen der Erfindung
Einem Aspekt zufolge ist es möglich, eine Abbremsung ohne Abweichung von einer Kurvengeschwindigkeit durchzuführen und dabei das Verhalten während der Abbremsung konstant zu halten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das ein funktionelles Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Beziehung zwischen Interpolationszyklen und einer Befehlsgeschwindigkeit zeigt;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Erklärung der Funktionsweise einer Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Korrektur der Beschleunigung der numerischen Steuervorrichtung veranschaulicht;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Abbremsungsverarbeitung in Patentdokument 1 zeigt; und
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Abbremsungsverarbeitung in Patentdokument 2 zeigt.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird eine spezifische Ausführungsform einer numerischen Steuervorrichtung beschrieben, wobei ein Fall der Abbremsung eines Antriebsteils einer Werkzeugmaschine, z. B. einer Servoachse, als Beispiel dient. Die aktuelle Erfindung ist nicht auf den Fall der Abbremsung des Antriebsteils beschränkt, sondern ist auch auf den Fall der Beschleunigung des Antriebsteils anwendbar.
<Eine Ausführungsform>
1 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das ein funktionelles Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Eine numerische Steuervorrichtung 1 ist eine dem Fachmann wohlbekannte numerische Steuervorrichtung, die über eine nicht dargestellte Verbindungsschnittstelle direkt mit einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine verbunden werden kann. Ferner kann die numerische Steuervorrichtung 1 über ein nicht dargestelltes Netzwerk, wie z. B. ein LAN (Local Area Network) oder das Internet, mit der nicht dargestellten Werkzeugmaschine verbunden sein. In diesem Fall kann die numerische Steuervorrichtung 1 mit einer nicht dargestellten Kommunikationseinheit ausgestattet sein, um über eine solche Verbindung mit der nicht dargestellten Werkzeugmaschine zu kommunizieren.
Die numerische Steuervorrichtung 1 erzeugt einen Arbeitsbefehl basierend auf einem Bearbeitungsprogramm, das beispielsweise von einem nicht dargestellten CAD/CAM Apparat oder ähnlichem erworben wurde, und überträgt den erzeugten Arbeitsbefehl an die Werkzeugmaschine (nicht dargestellt). Auf diese Weise steuert die numerische Steuervorrichtung 1 den Betrieb der nicht dargestellten Werkzeugmaschine. Handelt es sich bei der nicht dargestellten Werkzeugmaschine um einen Roboter oder ähnliches, kann die numerische Steuervorrichtung 1 eine Robotersteuervorrichtung oder ähnliches sein.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die numerische Steuervorrichtung 1 eine Steuereinheit 10. Die Steuereinheit 10 umfasst eine Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110, eine Interpolations-Verarbeitungseinheit 120 und eine Antriebswellen-Steuereinheit 130. Die Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110 umfasst eine Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111, eine Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112, eine Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113, eine Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114, eine Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115 und eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116.
Die Steuereinheit 10 umfasst eine CPU (Zentraleinheit), einen ROM (Festwertspeicher), einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), einen CMOS-Speicher (komplementärer Metalloxid-Halbleiterspeicher) und dergleichen, die so konfiguriert sind, dass sie über einen Bus miteinander kommunizieren können, und die dem Fachmann gut bekannt sind.
Die CPU ist ein Prozessor, der die Gesamtsteuerung der numerischen Steuervorrichtung 1 übernimmt. Die CPU liest ein Systemprogramm und ein Anwendungsprogramm aus, die im ROM gespeichert sind, und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 1 gemäß dem Systemprogramm und dem Anwendungsprogramm. Dabei ist die Steuereinheit 10 so konfiguriert, dass sie die Funktionen der Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110, der Interpolations-Verarbeitungseinheit 120 und der Antriebswellen-Steuereinheit 130, wie in 1 dargestellt, realisiert. Die Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110 ist so konfiguriert, dass sie die Funktionen der Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111, eine Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112, der Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113, der Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114, der Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115 und der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 realisiert. Im RAM werden verschiedene Arten von Daten, wie z.B. temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten, gespeichert. Der CMOS-Speicher wird durch eine nicht dargestellte Batterie gestützt und ist als nichtflüchtiger Speicher konfiguriert, dessen Speicherzustand auch dann erhalten bleibt, wenn die Stromquelle der numerischen Steuervorrichtung 1 ausgeschaltet wird.
Die Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111 berechnet einen verbleibenden Bewegungsbetrag eines im Bearbeitungsprogramm enthaltenen Blocks.
Konkret bedeutet dies zum Beispiel, dass bei einem Interpolationszyklus T von 1 ms/1 Interpolation und dem Block „G01 X100. F6000“ ist, wird eine Bewegung von 100 mm in Richtung der X-Achse mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/ms (=6000 mm/min) während 1000 Interpolationszyklen (1000 T) durchgeführt.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Beziehung zwischen den Interpolationszyklen T und einer Befehlsgeschwindigkeit V zeigt.
In diesem Fall kann ein Bewegungsbetrag für einen Block (100 mm) durch Formel (1) angegeben werden. $Bewegungsbetrag f \ddot{u} r 1 block = d_1 + d_2 + d_3 + \dots + d_N$
Hier geben d_1 bis d_N die Bewegungsbeträge für die Interpolationszyklen T an, die im obigen Fall jeweils 0,1 mm betragen. Außerdem gibt N den letzten Interpolationszyklus T an, und im obigen Fall wird N=1000 angenommen.
Daher berechnet die Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111 einen verbleibenden Bewegungsbetrag Dr durch Aufsummieren der für die Interpolationszyklen T gepufferten Bewegungsbeträge unter Verwendung von Formel (2) (i ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 1). $dr = d_i + d_(i + 1) + d_(i + 2) + \dots + d_N$
Dabei gibt d_i einen Bewegungsbetrag im Interpolationszyklus T des aktuellen Blocks an, und d_N einen Bewegungsbetrag im letzten Interpolationszyklus des Blocks. Außerdem geben t0 bis tN die Interpolationszeitpunkte an.
In der nachfolgenden Beschreibung wird beispielhaft ein Fall beschrieben, in dem nach der N-ten Interpolation die Abbremsung auf die Kurvengeschwindigkeit Vc in einem Abbremsungsabschnitt mit n (z.B. fünf) Interpolationszyklen T ab dem Zeitpunkt tN mit einer bestimmten Beschleunigung A [mm/ms/ms], die in 5 durch die lange gestrichelte und die kurze gestrichelte Linie angedeutet ist, unter Berücksichtigung von Stößen u.ä. an der Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) gemäß 2 durchgeführt wird.
Die Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112 berechnet eine Differenz zwischen dem von der Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111 berechneten verbleibende Bewegungsbetrag Dr des Blocks und einem Bewegungsbetrag, der erforderlich ist, um eine Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf die Kurvengeschwindigkeit bei der bestimmten Beschleunigung durchzuführen, als einen verbleibenden Bewegungsbetrag.
Insbesondere berechnet die Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112 unter Verwendung der Formel (3) einen Bewegungsbetrag Dc [mm], der erforderlich ist, um eine Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V [mm/ms] auf die Kurvengeschwindigkeit Vc [mm/ms] bei der bestimmten Beschleunigung A [mm/ms/ms] durchzuführen. $Dc = (V + Vc) \times (n + 1) / 2$
Hier gilt wie für die Anzahl der Interpolationen n im Abbremsungsabschnitt n=(V-Vc)/(A×T). Die Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112 berechnet einen überschüssigen Bewegungsbetrag Ds [mm] unter Verwendung des von der Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111 berechneten verbleibenden Bewegungsbetrags Dr, des berechneten Bewegungsbetrags Dc und der Formel (4). $Ds = Dr - Dc$
Beispielsweise beurteilt die Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113 für durch Überwachung eines Bewegungsbetrags d für jeden Interpolationszyklus T, ob der von der Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112 berechnete überschüssige Bewegungsbetrag Ds kleiner ist als der Bewegungsbetrag d für jeden Interpolationszyklus oder nicht. Wenn der überschüssige Bewegungsbetrag Ds kleiner als der Bewegungsbetrag d für jeden Interpolationszyklus T ist, führt die später beschriebene Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114 eine Abbremsungsverarbeitung durch. Ist der überschüssige Bewegungsbetrag Ds hingegen gleich oder größer als der Bewegungsbetrag d für jeden Interpolationszyklus, hält die Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113 die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit V aufrecht.
Die Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114 subtrahiert eine von der später beschriebenen Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 berechnete Beschleunigung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V, um eine Geschwindigkeit V' für den nächsten Interpolationszyklus zu berechnen.
Die Berechnungseinheit für den Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115 berechnet einen Beschleunigungsanpassungsbetrag adj zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung, um den gesamten Überschüssigen Bewegungsbetrag Ds mit der Anzahl der Interpolationen n im Abbremsungsabschnitt zu verwenden, um eine Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V auf die Kurvengeschwindigkeit Vc durchzuführen, basierend auf dem überschüssigen Bewegungsbetrag Ds, der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V, der Kurvengeschwindigkeit Vc und der bestimmten Beschleunigung A.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Erklärung des Betriebs der Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115 zeigt. In 3 ist die Abbremsung der Befehlsgeschwindigkeit V gemäß der aktuellen Ausführungsform durch eine durchgezogene Linie dargestellt, und die Abbremsung der Befehlsgeschwindigkeit V in 5 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Ferner wird eine Beschleunigung (Steigung) der Befehlsgeschwindigkeit V gemäß der aktuellen Ausführungsform durch eine gestrichelte Linie angezeigt, und die Beschleunigung (Steigung) der Befehlsgeschwindigkeit V in 5 wird durch eine lange-kurze gestrichelte Linie angezeigt.
Im Fall von 3 ist der Abbremsungsabschnitt von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V bis zur Kurvengeschwindigkeit Vc ein Zeitraum von der Zeit tN bis zur Zeit tN+n×T mit der Anzahl der Interpolationen n.
In diesem Fall ergibt sich für den Beschleunigungsanpassungsbetrag adj im ersten Interpolationszyklus T (vom Zeitpunkt tN bis zum Zeitpunkt tN+T) zum Zeitpunkt der beginnenden Abbremsung die Formel (5) aus der Beziehung Ds=adj×(n-1)/2, die besagt, dass der überschüssige Bewegungsbetrag Ds gleich der Fläche eines Dreiecks mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag adj zum Zeitpunkt tN+T als Basis und der Anzahl der Interpolationen (n-1) zwischen dem Zeitpunkt tN+T und dem Zeitpunkt tN+n×T als Höhe ist. $adj = 2 \times Ds / (n - 1)$
Die Berechnungseinheit für den Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115 berechnet den Beschleunigungsanpassungsbetrag adj nach Formel (5).
Die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 berechnet eine Beschleunigung A-adj (eine erste Beschleunigung), die durch Anpassen der bestimmten Beschleunigung A mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag adj erhalten wird, um die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit V im ersten Interpolationszyklus (vom Zeitpunkt tN bis zum Zeitpunkt tN+T) zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung abzubremsen. Ferner berechnet die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 eine Beschleunigung A' (eine zweite Beschleunigung) zur Durchführung der Abbremsung von einer Befehlsgeschwindigkeit V-(A-adj) nach Durchführung der Abbremsung mit der Beschleunigung A-adj auf die Kurvengeschwindigkeit Vc mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen (n-1) unter Verwendung von Formel (6). $A' = (V - (A - adj) - Vc) / (n - 1)$
Indem die Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110 die Beschleunigung im ersten Interpolationszyklus T zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung, die von der Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 berechnet worden ist, als A-adj bezeichnet, führt die Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114 eine Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V auf die Befehlsgeschwindigkeit V'(=V-(A-adj)) im ersten Interpolationszyklus T durch. Indem die Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110 die Beschleunigung A' der Formel (6) für die verbleibende Anzahl von Interpolationen (n-1) bestimmt, führt die Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114 eine Abbremsung von der Befehlsgeschwindigkeit V-(A-adj) auf die Kurvengeschwindigkeit Vc mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen (n-1) durch.
Dadurch kann die numerische Steuervorrichtung 1 das Auftreten einer Abweichung gemäß 6 verhindern, ohne die Abbremsung gemäß 5 vorübergehend zu unterbrechen.
Die Interpolations-Verarbeitungseinheit 120 führt beispielsweise basierend auf dem Maschinenprogramm und einer Befehlsgeschwindigkeit der Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110 eine Interpolations-Verarbeitung für den Weg der Spindel der Werkzeugmaschine (nicht dargestellt), eines Werkzeugs oder dergleichen für jeden Interpolationszyklus T durch.
Die Antriebswellen-Steuereinheit 130 führt beispielsweise basierend auf einem Ergebnis der Interpolations-Verarbeitungseinheit 120 die Steuerung einer in der Werkzeugmaschine enthaltenen Antriebswelle durch (nicht dargestellt).
<Beschleunigungskorrekturverfahren der numerischen Steuervorrichtung 1>
Als nächstes wird der Ablauf einer Beschleunigungskorrektur der numerischen Steuervorrichtung 1 anhand von 4 beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess der Beschleunigungskorrektur der numerischen Steuervorrichtung 1 veranschaulicht. Der hier dargestellte Ablauf wird bei jeder Ausführung des Bearbeitungsprogramms wiederholt ausgeführt.
In Schritt S1 berechnet die Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111 den verbleibenden Bewegungsbetrag Dr durch Aufsummieren der für die jeweiligen Interpolationszyklen T gepufferten Bewegungsbeträge unter Verwendung von Formel (2).
In Schritt S2 berechnet die Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112 den überschüssigen Bewegungsbetrag Ds unter Verwendung des verbleibenden Bewegungsbetrags Dr des in Schritt S1 berechneten Blocks, der Formel (3) und der Formel (4).
In Schritt S3 beurteilt die Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113, ob der in Schritt S2 berechnete Überschüssige-Bewegungsbetrag-Ausführungseinheit kleiner ist als der Bewegungsbetrag d für jeden Interpolationszyklus T oder nicht. Wenn der überschüssige Bewegungsbetrag Ds kleiner ist als der Bewegungsbetrag d, fährt der Prozess mit Schritt S4 fort. Ist hingegen der überschüssige Bewegungsbetrag Ds gleich oder größer als der Bewegungsbetrag d für jeden Interpolationszyklus, behält die Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113 die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit V bei, und der Prozess fährt mit Schritt S1 fort.
In Schritt S4 berechnet die Berechnungseinheit für den Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115 den Beschleunigungsanpassungsbetrag adj unter Verwendung der Formel (5).
In Schritt S5 berechnet die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 die Beschleunigung A-adj, die durch Anpassung der bestimmten Beschleunigung A mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag adj erhalten wird, um die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit V im ersten Interpolationszyklus T zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung abzubremsen. In Schritt S6 berechnet die Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116 die Beschleunigung A' zur Durchführung der Abbremsung von der Befehlsgeschwindigkeit V-(A-adj) nach Durchführung der Abbremsung mit der Beschleunigung A-adj auf die Kurvengeschwindigkeit Vc mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen (n-1) unter Verwendung der Formel (6). In Schritt S7 bestimmt die Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110 eine Beschleunigung gemäß jedem Interpolationszyklus im Abbremsungsabschnitt.
In Schritt S8 berechnet die Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114 eine Befehlsgeschwindigkeit für jeden Interpolationszyklus im Abbremsungsabschnitt mit der in Schritt S7 bestimmten Beschleunigung. In Schritt S9 beurteilt die Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110, ob der nächste Block des Bearbeitungsprogramms existiert oder nicht. Wenn der nächste Block vorhanden ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück. Existiert der nächste Block hingegen nicht, endet der Beschleunigungskorrekturprozess der numerischen Steuervorrichtung 1.
Wie oben beschrieben, berechnet die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der einen Ausführungsform den Beschleunigungsanpassungsbetrag adj zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung, um den gesamten überschüssigen Bewegungsbetrag Ds mit der Anzahl der Interpolationen n im Abbremsungsabschnitt zur Durchführung der Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V auf die Kurvengeschwindigkeit Vc zu verwenden, basierend auf dem überschüssigen Bewegungsbetrag Ds, der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V, der Kurvengeschwindigkeit Vc und der bestimmten Beschleunigung A, und die Beschleunigung A-adj berechnet, die durch Anpassen der bestimmten Beschleunigung A mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag adj erhalten wird, um die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit V in dem ersten Interpolationszyklus zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung abzubremsen. Ferner berechnet die numerische Steuervorrichtung 1 die Beschleunigung A' zur Durchführung der Abbremsung von der Befehlsgeschwindigkeit V-(A-adj) nach Durchführung der Abbremsung mit der Beschleunigung A-adj auf die Kurvengeschwindigkeit Vc mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen (n-1). Dadurch kann die numerische Steuervorrichtung 1 eine Abbremsung ohne Abweichung von der Kurvengeschwindigkeit durchführen, wobei das Verhalten während der Abbremsung konstant bleibt.
Dann kann die numerische Steuervorrichtung 1 die Auswirkungen auf das Antriebssystem der Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) durch das konstante Verhalten reduzieren und die Einstellung des Antriebssystems erleichtern, da es keine Abweichung gibt. Außerdem kann die numerische Steuervorrichtung 1 die Kurvengeschwindigkeit konstant halten.
Eine Ausführungsform ist oben beschrieben worden. Die numerische Steuervorrichtung 1 ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen, soweit das Ziel erreicht werden kann, sind eingeschlossen.
<Änderungsbeispiel>
Obwohl die numerische Steuervorrichtung 1 in der obigen Ausführungsform eine Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V auf die Kurvengeschwindigkeit Vc durchführt, ist die numerische Steuervorrichtung 1 nicht darauf beschränkt. Die numerische Steuervorrichtung 1 kann zum Beispiel auch für die Beschleunigung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit V auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit Va (Va>V) eingesetzt werden.
Jede der Funktionen, die in der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der einen Ausführungsform enthalten sind, kann durch Hardware, Software oder eine Kombination davon realisiert werden. In diesem Fall bedeutet die Realisierung durch Software, dass sie durch einen Computer realisiert wird, der ein Programm liest und ausführt.
Das Programm kann auf verschiedenen Arten von nicht-übertragbaren computerlesbaren Medien gespeichert und dem Computer zugeführt werden. Zu den nicht transitorischen, computerlesbaren Medien gehören verschiedene Arten von materiellen Speichermedien.
Beispiele für nicht transitorische computerlesbare Medien sind magnetische Aufzeichnungsmedien (z. B. eine flexible Platte, ein Magnetband und ein Festplattenlaufwerk), magnetisch-optische Aufzeichnungsmedien (z. B. eine magnetisch-optische Platte), ein Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine CD-R, eine CD-R/W und Halbleiterspeicher (z. B. ein Mask-ROM, ein programmierbares ROM (PROM), ein löschbares PROM (EPROM), ein Flash-ROM und ein RAM). Das Programm kann dem Computer mit Hilfe verschiedener Arten von transitorischen computerlesbaren Medien zugeführt werden. Beispiele für transitorische computerlesbare Medien sind ein elektrisches Signal, ein optisches Signal und eine elektromagnetische Welle. Das transitorische computerlesbare Medium kann dem Computer das Programm über einen verdrahteten Kommunikationsweg wie ein elektrisches Kabel oder eine optische Faser oder einen drahtlosen Kommunikationsweg zuführen.
Die Schritte, die das auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnete Programm beschreiben, umfassen nicht nur Prozesse, die in der Reihenfolge ihrer zeitlichen Abfolge ausgeführt werden, sondern auch Prozesse, die nicht unbedingt in zeitlicher Abfolge, sondern parallel oder einzeln ausgeführt werden.
Mit anderen Worten, eine numerische Steuervorrichtung der aktuellen Offenlegung kann verschiedene Arten von Ausführungsformen mit den folgenden Konfigurationen annehmen. (1) Eine numerische Steuervorrichtung 1 der aktuellen Offenbarung umfasst: eine Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 111, die so konfiguriert ist, dass sie einen verbleibenden Bewegungsbetrag eines in einem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Blocks berechnet; eine Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit 112, die so konfiguriert ist, dass sie als einen überschüssigen Bewegungsbetrag eine Differenz zwischen dem verbleibenden Bewegungsbetrag des Blocks und einem Bewegungsbetrag berechnet, der erforderlich ist, um eine Abbremsung von einer aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf eine Kurvengeschwindigkeit bei einer bestimmten Beschleunigung durchzuführen; eine Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit 115, die so konfiguriert ist, dass sie basierend auf dem überschüssigen Bewegungsbetrag, der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit, der Kurvengeschwindigkeit und der bestimmten Beschleunigung einen Beschleunigungsanpassungsbetrag zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung berechnet, um den gesamten überschüssigen Bewegungsbetrag mit der Anzahl von Interpolationen in einem Abbremsungsabschnitt zu verwenden, um die Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf die Kurvengeschwindigkeit durchzuführen; eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit 116, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Beschleunigung berechnet, die durch Anpassen der bestimmten Beschleunigung mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag erhalten wird, um die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung abzubremsen, und eine zweite Beschleunigung berechnet, um eine Abbremsung von der Befehlsgeschwindigkeit, die mit der ersten Beschleunigung abgebremst wurde, auf die Kurvengeschwindigkeit mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen durchzuführen; und eine Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 110, die so konfiguriert ist, dass sie die erste Beschleunigung zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung bestimmt und die zweite Beschleunigung für die verbleibende Anzahl von Interpolationen bestimmt.
Mit der numerischen Steuervorrichtung 1 ist es möglich, eine Abbremsung ohne Abweichung von einer Kurvengeschwindigkeit durchzuführen und dabei das Verhalten während der Abbremsung konstant zu halten.
(2) Die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß (1) kann enthalten: eine Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113, die so konfiguriert ist, dass sie eine Abbremsungsverarbeitung ausführt, wenn der überschüssige Bewegungsbetrag kleiner ist als ein Bewegungsbetrag für jeden der Interpolationszyklen; und eine Abbremsungs-Verarbeitungseinheit 114, die so konfiguriert ist, dass sie von derAbbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit 113 ausgeführt wird, um für jeden der Interpolationszyklen die erste oder zweite Beschleunigung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit zu subtrahieren und eine Befehlsgeschwindigkeit für einen nächsten Interpolationszyklus zu bestimmen.
Dadurch kann die numerische Steuervorrichtung 1 den Zeitpunkt der Abbremsungsverarbeitung und den Betrag der Abbremsung für jeden Interpolationszyklus optimieren.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZIFFERN

1: Vorrichtung für die numerische Steuervorrichtung
10: Steuereinheit
110: Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit
111: Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit
112: Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit
113: Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit
114: Abbremsungs-Verarbeitungseinheit
115: Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit
116: Beschleunigungs-Berechnungseinheit
120: Interpolations-Verarbeitungseinheit
130: Antriebswellen-Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H6289922 [0004]
JP 200192518 [0004]

Claims

Eine numerische Steuervorrichtung, bestehend aus: eine Verbleibender-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um einen verbleibenden Bewegungsbetrag eines in einem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Blocks zu berechnen; eine Überschüssiger-Bewegungsbetrag-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie als überschüssigen Bewegungsbetrag eine Differenz zwischen dem verbleibenden Bewegungsbetrag des Blocks und einem Bewegungsbetrag berechnet, der erforderlich ist, um eine Abbremsung von einer aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf eine Kurvengeschwindigkeit mit einer bestimmten Beschleunigung durchzuführen; eine Anpassungsbetrags-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie basierend auf dem überschüssigen Bewegungsbetrag, der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit, der Kurvengeschwindigkeit und der bestimmten Beschleunigung einen Beschleunigungsanpassungsbetrag zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung berechnet, um den gesamten überschüssigen Bewegungsbetrag mit der Anzahl von Interpolationen in einem Abbremsungsabschnitt zu verwenden, um die Abbremsung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit auf die Kurvengeschwindigkeit durchzuführen; eine Beschleunigungs-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Beschleunigung berechnet, die durch Anpassen der bestimmten Beschleunigung mit dem Beschleunigungsanpassungsbetrag erhalten wird, um die aktuelle Befehlsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung abzubremsen, und eine zweite Beschleunigung berechnet, um eine Abbremsung von der Befehlsgeschwindigkeit, die mit der ersten Beschleunigung abgebremst wurde, auf die Kurvengeschwindigkeit mit der verbleibenden Anzahl von Interpolationen durchzuführen; und eine Vorinterpolations-Beschleunigungs-/Abbremsungs-Verarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die erste Beschleunigung zum Zeitpunkt des Beginns der Abbremsung bestimmt und die zweite Beschleunigung für die verbleibende Anzahl von Interpolationen bestimmt.
Numerischen Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Abbremsungsverarbeitung ausführt, wenn der überschüssige Bewegungsbetrag kleiner als ein Bewegungsbetrag für jeden der Interpolationszyklen ist; und eine Abbremsungs-Verarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie von der Abbremsungsverarbeitungs-Ausführungseinheit ausgeführt wird, um für jeden der Interpolationszyklen die erste oder zweite Beschleunigung von der aktuellen Befehlsgeschwindigkeit zu subtrahieren und eine Befehlsgeschwindigkeit für einen nächsten Interpolationszyklus zu bestimmen.