專利名稱：數(shù)控設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有多個控制系統(tǒng)的數(shù)控設備，特別是涉及一種能夠同步地控制在多個控制系統(tǒng)中的軸，甚至是一軸和另一軸屬于不同系統(tǒng)的數(shù)控設備。
背景技術：
已知一種具有多個控制系統(tǒng)數(shù)控設備，用于驅動控制在每一個系統(tǒng)中的軸。另外，在本領域中已知一種能夠同步控制在不同控制系統(tǒng)中的軸的數(shù)控設備。通常在這樣的同步控制中，執(zhí)行一重疊控制(superposing control)，其中，對一個軸的(主軸)的運動命令被加到要被同步的另一軸(從軸)上，以被同步獲得對所述另一軸的最終運動命令。
在上述傳統(tǒng)的同步控制中，從軸與主軸以一對一的關系被同步，通過把對主軸的運動命令加到對從軸的運動命令上，驅動從軸與主軸一起運動，使得從軸相對主軸以同步的方式運動。在這種配置中，另一軸(從軸)不能與一個軸(主軸)一起被以預定比率同步控制。
在齒輪加工中，用于旋轉一車床的另一軸相對于用于旋轉一要被加工成齒輪的工件的一個軸以預定的比率被驅動。在傳統(tǒng)的數(shù)控設備中，不能控制在不同控制系統(tǒng)中的另一軸以與一個軸以預定比率同步旋轉，或者不能同步控制另一軸以與一個軸具有預定的相位關系。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種數(shù)控設備，其能夠以想要的比率和想要的相位關系同步控制在不同控制系統(tǒng)中的軸。
本發(fā)明的數(shù)控設備同步控制在多個控制系統(tǒng)中的一個主軸和至少一個從軸。此數(shù)控設備包括用于設定所述從軸相對于所述主軸的同步比率的設定單元；通過把對主軸的運動命令和所設定的同步比率相乘產生同步運動量的同步運動量產生單元；通過把同步運動量加到對從軸的運動命令上確定對從軸的同步運動命令的同步運動命令單元。
此數(shù)控設備可進一步包括用于設定所述主軸和所述從軸的相位調整位置的單元，以及用于補償對所述從軸的同步運動命令使得所述主軸和所述從軸的相位與所設定的相位調整位置相一致的補償單元。


圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的一實施例的數(shù)控設備的框圖；圖2是一個被所述數(shù)控設備控制的齒輪加工的例子的圖；圖3是一個同步控制處理流程圖；圖4是流程圖3的延續(xù)。
具體實施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的數(shù)控設備10的框圖。CPU11是用于通?？刂茢?shù)控設備10的處理器。ROM 12、RAM 13、CMOS14、接口15、接口18、PC(可編程控制器)16，軸控制電路30-1至30-n經總線19和CPU11相連接。CPU11通過總線19讀取存儲在ROM12中的系統(tǒng)程序并且通常根據(jù)所述系統(tǒng)程序控制數(shù)控設備。RAM13存儲臨時的計算數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)和由操作員通過經由接口18與總線19相連接的顯示/手動輸入單元20輸入的各種數(shù)據(jù)。所述顯示/手動輸入單元20包括CRT或者液晶顯示器和諸如鍵盤之類的手動數(shù)據(jù)輸入裝置。
CMOS存儲器14由電池蓄電而成為一非易失性的存儲器，它在向數(shù)控設備10的供電被關閉時能保持存儲狀態(tài)。CMOS存儲器14存儲經接口15所讀取的或者經顯示/手動輸入裝置20所輸入的加工程序。
接口15使所述數(shù)控設備10和外部裝置能夠連接。根據(jù)準備在數(shù)控設備10中的一序列程序，PC16通過將信號經由輸入/輸出單元17輸出到機床的輔助裝置中，把所述輔助裝置作為由數(shù)控設備控制的目標來控制。PC16接收來自提供在機床上的操作面板上的各個開關的信號，并且在進行必要的信號處理之后將這些信號傳送到CPU11。
伺服放大器31-1至31-n分別和軸控制電路30-1至30-n相連接，這些伺服放大器31-1至31-n和伺服馬達32-1至32-n相連接。位置/速度探測器33-1至33-n提供在相應的伺服馬達32-1至32-n上，并且從位置/速度探測器33-1至33-n來的輸出信號分別反饋到軸控制電路30-1至30-n。
軸控制電路30-1至30-n基于對各軸的運動命令和從位置/速度探測器33-1至33-n來的反饋信號進行位置、速度和進一步的電流反饋控制，以控制伺服馬達32-1至32-n。
數(shù)控設備10能控制多個系統(tǒng)，即，圖2中所示的兩個系統(tǒng)，且所述伺服馬達32-1至32-(i-1)被提供用來驅動第一系統(tǒng)中的軸而所述伺服馬達32-i至32-n被提供用來驅動第二系統(tǒng)中的軸。
圖2顯示了使用數(shù)控設備10加工一齒輪的例子。
卡盤2將工件W安裝于主軸1上，通過旋轉機床3a和4a進行工件W的加工。用來旋轉旋轉機床3a和4a的軸分別用作從軸3和4，主軸1和從軸3和4被同步控制以由工件W加工第一齒輪5和第二齒輪6。在圖2所示的例子中，用于旋轉機床3a的主軸1和從軸3屬于第一系統(tǒng)，用于旋轉機床4a的從軸4屬于第二系統(tǒng)。
為了進行齒輪5和6的加工，有必要相對于主軸1的旋轉以預定的比率和主軸1一起同步旋轉從軸3和4，從而旋轉旋轉機床3a和4a。另外，有必要調整主軸1和從軸3和4的相位，因為齒輪5和6必須和旋轉機床3a和4a的凹槽相嚙合。
數(shù)控設備10被應用于加工中，諸如上面由一個工件加工不同的齒輪，其中，必須相對于主軸以預定的同步比率驅動從軸并且調節(jié)其相位。
圖3和圖4顯示用作同步控制的數(shù)控設備的CPU11所執(zhí)行的處理。如表示每一個并行的控制系統(tǒng)的圖3和圖4中，CPU11根據(jù)儲存在CMOS存儲器14中的加工程序對每個控制系統(tǒng)并行地進行如圖3和圖4中所示的處理。
首先，主軸、從軸、用作開始與從軸同步的主軸的相位調節(jié)位置由參數(shù)設定。當一加工開始命令從顯示/手動輸入單元20輸入的時候，CPU開始對每個控制系統(tǒng)并行地進行如圖3和圖4中所示的處理。首先，相位調節(jié)量被設置為“0”(步驟S1)，并且對在控制中的此系統(tǒng)的隊列計數(shù)器被設置為“0”(步驟S2)。然后，讀取并分析加工程序的一個程序塊，以確定在讀取塊中的命令是同步命令、同時結束命令、相位調節(jié)命令、或運動命令(步驟S4、S6、S8、S10)。如果此命令不是上述任何一種命令，那么此命令就以通常的方式(步驟S11)執(zhí)行并且程序執(zhí)行到步驟S14。如果此命令是一運動命令，則將執(zhí)行插入處理，以基于運動命令生成對各控制軸的后插入處理的運動命令(步驟S12)，所獲得的對各控制軸的運動命令被加到用于存儲各軸的命令位置的寄存器的值上，以更新各軸的命令位置(步驟S13)，然后程序執(zhí)行到步驟S14。
在步驟S14，插入之后執(zhí)行加速/減速處理，以產生對各軸的后加速/減速處理的運動命令，而且計算各軸在加速/減速處理中的剩余的運動命令數(shù)量。例如，在執(zhí)行一線性加速/減速處理的情況下，對加速/減速處理，剩余在寄存器中的運動命令被用于計算剩余命令數(shù)量。然后，表示同步處理當中的標志F1被確定是否是1，如果不是，程序進行到步驟S32，其中，在步驟S14中得到的對各軸的運動命令，被輸出到第一系統(tǒng)的軸控制電路30-1至30-(i-1)，或者被輸出到第二系統(tǒng)的軸控制電路30-i至30-n中，然后程序回到步驟S3。
此后，步驟S3、S4、S6、S8、S10、S12、S13(或者S11)和步驟S14、S15與S32的處理被重復地執(zhí)行，以獨立地驅動控制各系統(tǒng)。
另一方面，當在讀取塊中的命令是一同步命令(步驟S4)的時候，標志F1被設為1(步驟S5)，并且在步驟14執(zhí)行加速/減速處理，然后在步驟S15確定標志F1是否是‘1’。在這種情況下，標志F1被確定為‘1’，程序執(zhí)行到步驟S16，在此步驟，對控制中的系統(tǒng)的系統(tǒng)隊列計數(shù)器以‘1’遞增。然后，此程序等到直到所有控制系統(tǒng)的系統(tǒng)隊列計數(shù)器有相同的值(步驟S17)。
當所有控制系統(tǒng)的系統(tǒng)隊列計數(shù)器有相同值的時候，確定控制中的系統(tǒng)是否包括由參數(shù)所設定的主軸(步驟S18)，如果控制中的系統(tǒng)包括主軸，在步驟S14中獲得的對主軸的運動命令和每一個從軸的同步比率相乘，以獲得被轉化為每一個從軸的運動量的同步運動量(步驟S19)。具有存儲在寄存器中的初始值為‘0’的相位調節(jié)量加到所獲得的同步運動量上，以得到具有相位調節(jié)量的同步量，并且相位調節(jié)量被復位到‘0’(步驟S20)。然后，程序進行到步驟21。當在步驟S18中確定控制中的系統(tǒng)不包括主軸的時候，程序進行步驟21而不執(zhí)行步驟19和20的處理。
在步驟21中，系統(tǒng)隊列計數(shù)器以‘1’遞增，程序等到所有系統(tǒng)的系統(tǒng)隊列計數(shù)器有相同的值(步驟S22)。當所有系統(tǒng)的系統(tǒng)隊列計數(shù)器有相同值的時候，確定控制中的系統(tǒng)是否包括一從軸(步驟S32)，如果不包括，程序進行到步驟S32。如果控制中的系統(tǒng)包括一從軸，確定標志F3是否是‘1’(步驟S24)，如果標志F3是‘1’，在步驟S13中獲得的從軸的命令位置就被作為從軸的相位調節(jié)位置存儲在寄存器中(步驟S25)，并且標志F3被復位到‘0’(步驟S26)。如果標志F3被確定不是‘1’，那么步驟25和26就被省略。也就是說，僅僅當同步命令被發(fā)布并且標志F3被設為‘1’的時候，從軸的命令位置作為此從軸的相位調節(jié)位置而儲存。
然后，對在步驟S20中得到的從軸的同步運動量被加到在步驟S14中獲得的后加速/減速處理的運動命令上，以獲得對加有同步運動量的對從軸的后加速/減速處理的運動命令(步驟S27)。然后，同步運動量被加到在步驟S13中獲得的從軸的命令位置，并且存儲此從軸的結果位置(步驟S28)。
然后，確定標志F2是否是‘1’，如果不是，程序進行到步驟S32，在此步驟，對各軸的后加速/減速處理的運動量被發(fā)布到第一系統(tǒng)的軸控制電路30-1至30-(i-1)或者第二系統(tǒng)的軸控制電路30-i至30-n。在步驟S14中獲得的后加速/減速處理的運動命令被發(fā)布到此軸而不是所述從軸，在步驟S27中獲得的在加速/減速處理之后的運動命令被發(fā)布到從軸。
此后，在同步命令被發(fā)布之后，步驟S3、S4、S6、S8、S10、S12、S13(或者S11)、S14-S24、S27-S29、S32被重復執(zhí)行，直到一相位調節(jié)命令被發(fā)布，同步運動量(通過把對主軸的后加速/減速處理的運動命令和同步比率相乘得到的)被加到對從軸的后加速/減速處理的運動命令上，并且所得到的和作為運動命令被發(fā)布，使得從軸以所設定的同步比率與主軸一起被同步驅動。
當一相位調節(jié)命令從加工程序被讀取(步驟S8)到的時候，在步驟S9標志F2被設置為‘1’。標志F2被設置為‘1’以后，執(zhí)行步驟S 14-S29的處理，在步驟S29，確定標志F2為‘1’，程序進行到步驟S30，在步驟S30中，計算相位調節(jié)數(shù)量。首先，將在步驟S14中獲得的、對主軸的加速/減速處理中的剩下的運動量從在步驟S13中獲得的主軸的命令位置中減掉，以獲得主軸的實際命令位置(實際上已經對主軸的軸控制電路實施了命令)。然后，將主軸的已設定的相位調節(jié)位置從主軸的實際命令位置減掉，以獲得主軸的實際控制位置和已設定的相位調節(jié)位置之間的差值，此差值和同步比率相乘，以將此差值轉換為從軸的運動量。另外，將對從軸的加速/減速處理中的剩下的運動量從在步驟S13中獲得的從軸的命令位置中減掉，以獲得從軸的實際命令位置，且將在步驟S25中得到的從軸的相位調節(jié)位置從從軸的實際命令位置中減掉，以獲得從軸的實際控制位置和相位調節(jié)位置的差值。然后，所獲得的差值從主軸的上述差值中減掉(其被轉化成從軸的運動量)，以從相位調節(jié)位置得到作為相位調節(jié)量的主軸與從軸之間的位移量之差。然后，標志F2被復位到‘0’(步驟S31)，在步驟S27中獲得的運動命令被發(fā)布給從軸，后加速/減速處理的運動命令被發(fā)布給其他的軸(步驟S32)。
在下一處理階段，在步驟S30中計算的相位調節(jié)量被加到運動命令上以得到在步驟S19和S20的同步量，此運動命令是通過將對主軸的后加速/減速處理的運動命令轉換成從軸的運動量而獲得的。由于此同步量在步驟S27被加到對從軸的后加速/減速處理的運動命令中，與對主軸的運動命令相應的運動量和相位調節(jié)量被加到對從軸的運動命令中。由于相位調節(jié)量被加到對從軸的運動命令上，所以使主軸和從軸從相位調節(jié)位置的位移量為‘0’，從而使得主軸和從軸的相位互相一致。因此，隨著相位被調節(jié)，主軸和從軸以設定的同步比率被同步驅動。
由于相位調節(jié)量在步驟S20被設定為‘0’，在下一處理階段和隨后的處理階段，僅僅是對主軸的運動命令被疊加在對從軸的運動命令上，從而從軸相對于主軸以設定的同步比率被驅動，其中對主軸的運動命令被轉換成從軸的運動量，放在對主軸的運動命令的上面。
然后，當從加工程序讀取同時終止命令的時候，程序從步驟S6進行到S7，在這些步驟中標志F1被復位到‘0’，此后步驟S3、S4、S6、S8、S10、S12、S13(或者S11)和步驟S14、S15、S32的處理被重復執(zhí)行以獨立地驅動控制各系統(tǒng)。
前述的實施例是指在插入處理之后進行加速/減速處理的情況。在插入處理前進行加速/減速處理的情況下，對各軸的運動命令是經過加速/加速處理之后的運動命令，所以不必考慮在加速/減速處理中剩余運動量，因為對各軸的運動命令用作實際的命令運動量并且不必考慮命令位置的積累量，因此，命令位置用作實際的命令位置。
另外，在前述的實施例中，主軸的相位調節(jié)位置由參數(shù)所設定，當同步開始的時候，從軸的相位調節(jié)位置被設定到從軸的命令位置(步驟S25)。可選擇地，從軸的相位調節(jié)量可以由參數(shù)設定。
權利要求
1.一種數(shù)控設備，用于在多個控制系統(tǒng)中同步地控制一主軸和至少一個從軸的數(shù)控設備，所述數(shù)控設備包括，設定單元，用于設定所述從軸相對于所述主軸的同步比率；同步運動量產生單元，用于通過將對所述主軸的運動命令和所設定的同步比率相乘來產生同步運動量；和同步運動命令單元，用于通過將所述同步運動量和對所述從軸的運動命令相加來確定對所述從軸的同步運動命令。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控設備，進一步包括用于設定所述主軸和所述從軸的相位調節(jié)位置的單元；和補償單元，用于補償對所述從軸的同步運動命令，從而使所述主軸和所述從軸的相位與所設定的相位調節(jié)位置相符。
全文摘要
一種數(shù)控設備，能夠以想要的比率和想要的相位關系，對在不同控制系統(tǒng)中的主軸和從軸進行同步控制。安裝于第一系統(tǒng)的主軸的工件被安裝于第一系統(tǒng)的從軸的旋轉機床加工成第一個齒輪，安裝于第二系統(tǒng)的從軸的旋轉機床加工成第二個齒輪。通過將所述主軸的運動量和將要轉化成所述從軸的運動量的設定的同步比率相乘得到從軸的同步運動量。所述同步運動量被加到對從軸的運動命令上以驅動從軸，從而從軸以設定的比率與主軸同步被驅動。另外，補償對從軸的運動命令，使得從軸的位置相位與主軸的位置相位存在設定的關系。
文檔編號B23Q15/00GK1696852SQ200510069089
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權日2004年5月10日
發(fā)明者遠藤勝博, 小林正則 申請人:發(fā)那科株式會社