機床用控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種減輕對機床中產(chǎn)生的熱變位量進行計算處理的處理負擔并且避免處理速度下降、而且提高工件的加工精度的機床用控制裝置。該機床用控制裝置（100）具有逐次解析控制部（100）、事先解析控制部（120）、修正值計算部（130）、變化量計算部（140）以及模式切換部（150），該機床用控制裝置（100）執(zhí)行根據(jù)機床（M）的構(gòu)成部分中產(chǎn)生的熱變位量被進行了修正的加工程序，并使機床（M）動作，從而實現(xiàn)對工件（W）的高精度的加工。
【專利說明】機床用控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制NC自動車床裝置等機床的機床用控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為在執(zhí)行加工程序時依次計算出的修正量，例如，已知針對機床的熱變位量的修正量，并具有以下的機床的控制裝置(例如，參照專利文獻I):在所述熱變位量到達飽和熱變位量之前對熱變位量進行運算，在熱變位量到達飽和熱變位量之前將逐次熱變位量作為修正量使用，并在熱變位量到達飽和熱變位量之后將飽和熱變位量作為修正量使用。
[0003]另外，具有以下的數(shù)值控制裝置(例如，參照專利文獻2)，其包括:一行一行地讀入工件的加工程序來進行執(zhí)行的逐次解析控制單元；以及將所述加工程序預(yù)先統(tǒng)一地解讀并轉(zhuǎn)換成預(yù)先確定的形式來進行執(zhí)行的事先解析控制單元，通過所述逐次解析控制單元或事先解析控制單元來控制機床的動作。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平10 - 143217號公報(參照權(quán)利要求書、圖1至圖3。)
[0007]專利文獻2:日本特開2002 - 341912號公報(參照權(quán)利要求書、圖1至圖3。)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的問題
[0009]然而，在上述的機床的控制裝置中，存在需要預(yù)先測量或者計算飽和熱變位量因而不能容易地進行熱變位的修正這樣的問題。
[0010]另一方面，事先解析控制單元通常能夠比逐次解析控制單元更高速地控制機床的動作，但是，在需要進行上述熱變位的修正的情況下，例如，針對工件的每一個加工周期，基于熱變位的修正值(熱變位修正量)將加工程序解讀并轉(zhuǎn)換、創(chuàng)建執(zhí)行數(shù)據(jù)，因此有可能導(dǎo)致處理速度下降，存在當事先解析控制單元執(zhí)行時不容易進行熱變位的修正的問題。
[0011]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、即本發(fā)明的目的是提供一種修正在機床中產(chǎn)生的熱變位量并避免處理速度下降從而提高工件加工精度的機床用控制裝置。
[0012]用于解決問題的手段
[0013]首先，本發(fā)明的權(quán)利要求1涉及的機床用控制裝置設(shè)有:逐次解析控制單元，一行一行地讀入工件的加工程序來進行執(zhí)行；事先解析控制單元，將所述加工程序預(yù)先統(tǒng)一地解讀并轉(zhuǎn)換成預(yù)先確定的形式來進行執(zhí)行；以及修正量計算單元，依次計算出執(zhí)行所述加工程序時的修正量，根據(jù)由該修正量計算單元計算出的修正量，執(zhí)行所述加工程序，并控制機床的動作，在所述機床用控制裝置中，設(shè)有:變化量計算單元，依次計算出所述修正量的變化量；以及模式切換單元，相互地切換所述事先解析控制單元和逐次解析控制單元，該模式切換單元被構(gòu)成為:在所述變化量處于預(yù)先確定的規(guī)定范圍內(nèi)的情況下，使所述事先解析控制單元動作，在所述變化量不在所述范圍內(nèi)的情況下，使所述逐次解析控制單元動作，所述事先解析控制單元被構(gòu)成為:根據(jù)所述變化量處于規(guī)定范圍內(nèi)的修正量進行所述轉(zhuǎn)換，在事先解析控制單元持續(xù)動作的過程中，不進行再轉(zhuǎn)換，由此，解決了上述的問題。
[0014]并且，在本發(fā)明的權(quán)利要求2涉及的發(fā)明中，在權(quán)利要求1涉及的機床用控制裝置中，所述修正量計算單元計算與機床的熱變位相對應(yīng)的熱變位修正量，由此進一步解決了上述問題。
[0015]并且，在本發(fā)明的權(quán)利要求3涉及的發(fā)明中，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求2涉及的機床用控制裝置中，所述模式切換單元被構(gòu)成為在一個加工周期開始時切換事先解析控制單元和逐次解析控制單元，由此進一步解決了上述的問題。
[0016]并且，在本發(fā)明的權(quán)利要求4涉及的發(fā)明中，在權(quán)利要求1至3中任一項涉及的機床用控制裝置中，具有逐次解析繼續(xù)動作單元，在所述模式切換單元從所述逐次解析控制單元切換到事先解析控制單元后、在預(yù)先確定的規(guī)定時間內(nèi)從所述事先解析控制單元切換到逐次解析控制方法的情況下，所述逐次解析繼續(xù)動作單元使逐次解析控制單元持續(xù)動作預(yù)先確定的規(guī)定的逐次解析執(zhí)行時間，由此進一步解決了上述的問題。
[0017]發(fā)明效果
[0018]本發(fā)明的權(quán)利要求1涉及的機床用控制裝置通過在不預(yù)先測量或計算修正量的飽和值的情況下，根據(jù)修正量的變化量，切換事先解析控制單元和逐次解析控制單元并使其動作，能夠提高工件的加工精度，并且通過在事先解析控制單元的繼續(xù)動作過程中不進行加工程序的再次轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)基于事先解析控制單元的工件加工時間的縮短。
[0019]并且，本發(fā)明的權(quán)利要求2涉及的機床用控制裝置除了權(quán)利要求1涉及的機床用控制裝置所實現(xiàn)的效果以外，由于所述修正量計算單元計算與機床的熱變位相對應(yīng)的熱變位修正量，因此，在不預(yù)先進行飽和熱變位量的測量和計算的情況下，能夠容易地修正熱變位量，控制機床的動作，從而高精度地對工件進行加工。
[0020]并且，在本發(fā)明的權(quán)利要求3涉及的機床用控制裝置中，除了權(quán)利要求1或權(quán)利要求2涉及的機床用控制裝置所實現(xiàn)的效果以外，由于所述模式切換單元被構(gòu)成為在一個加工周期開始時切換事先解析控制單元和逐次解析控制單元，因此能夠高速且高精度地控制機床，并且能夠高精度地對工件進行加工。
[0021]并且，在本發(fā)明的權(quán)利要求4涉及的機床用控制裝置中，除了權(quán)利要求1至3中任一項所述的機床用控制裝置所實現(xiàn)的效果以外，防止所述逐次解析控制單元和事先解析控制單元的切換頻繁地發(fā)生，防止事先解析控制單元對加工程序的轉(zhuǎn)換頻繁發(fā)生，從而能夠進一步縮短加工時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明實施例涉及的機床用控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0023]圖2是沿著時間軸表示機床的加工程序以及解析模式的表。
[0024]圖3是表示本發(fā)明實施例涉及的機床用控制裝置的控制流程的流程圖。
[0025]圖4是表示本發(fā)明實施例涉及的機床用控制裝置的控制流程的流程圖。
[0026]圖5是熱變位量、工件尺寸以及修正值的時間變化圖和解析模式的時間圖?！揪唧w實施方式】
[0027]以下，對本發(fā)明的一個實施例涉及的機床用控制裝置100進行說明。如圖1所示，本發(fā)明的實施例涉及的機床用控制裝置100包括逐次解析控制110、事先解析控制部120、修正量計算部130、變化量計算部140、以及模式切換部150，并對機床M進行控制。機床M例如是對多個工件連續(xù)地進行加工的機床，例如，假設(shè)為對棒材進行加工的自動車床等，包括主軸Ml、主軸Z軸馬達M2、Z軸滾珠絲杠M3、加工工具M4、刀具臺M5、X軸滾珠絲杠M6以及刀具臺X軸馬達M7。
[0028]機床用控制裝置100根據(jù)事先存儲的加工程序，對主軸Z軸馬達M2進行旋轉(zhuǎn)控制，使主軸Ml沿著Z軸滾珠絲杠M3向Z軸方向移動，并且對刀具臺X軸馬達M7進行旋轉(zhuǎn)控制，使刀具臺M5沿著X軸滾珠絲杠M6向X軸方向移動，由此機床M能夠?qū)ぜ進行加工。
[0029]通常，在所述機床M對工件W進行加工時，由于各馬達的旋轉(zhuǎn)、滾珠絲杠的摩擦等導(dǎo)致產(chǎn)生熱，由于由該熱引起的滾珠絲杠的伸長等導(dǎo)致產(chǎn)生加工誤差(熱變位)。對此，本機床用控制裝置100被構(gòu)成為:通過所述修正量計算部130計算修正所述變位(熱變位)的熱變位量作為修正值，并通過所述變化量計算部140計算修正值(修正量)的變化量。
[0030]在本實施方式中，修正量計算部130如圖2所示，與工件W的加工周期無關(guān)地，以一定的周期依次計算修正值，這些修正值被存儲在圖未示的寄存器等存儲器中。所述修正值是基于機床側(cè)的溫度、熱變位量等計算出的。此外，由于上述修正值的計算方法等是公知的，因此省略詳細的說明。
[0031]所述變化量計算部140如圖3所示，判定修正量計算部130是否計算出修正值(步驟S101)，如果修正值被計算出，則獲取修正值(步驟S102)，根據(jù)所獲取的修正值來計算出變化量(步驟S103)?？梢愿鶕?jù)在時間上前后計算出的修正量彼此之間的差分、移動平均
等，計算變化量。
[0032]接下來，判定上述變化量是否處于規(guī)定的范圍內(nèi)(步驟S104)，如果變化量處于規(guī)定的閾值(范圍)內(nèi)，則設(shè)置事先解析標志(步驟S105)。在步驟S104中，如果變化量不在規(guī)定的范圍內(nèi)(閾值外)，則判定事先解析標志是否被設(shè)置(步驟S106)，如果事先解析標志沒有被設(shè)置，則返回流程；如果事先解析標志被設(shè)置，則重置事先解析標志并返回流程。
[0033]以上，根據(jù)修正值，依次計算修正值的變化量，并根據(jù)變化量進行事先解析標志的設(shè)置和重置。此外，所述修正值與工件W的加工周期無關(guān)地被輸出，因此事先解析標志也與工件W的加工周期無關(guān)地被設(shè)置或重置。
[0034]所述機床用控制裝置100包括:逐次解析模式，通過所述逐次解析控制部(逐次解析控制單元)110—行一行地讀入加工程序來進行執(zhí)行，并控制所述各馬達；以及事先解析模式，通過事先解析控制部(事先解析控制單元)120將加工程序預(yù)先統(tǒng)一地解讀并轉(zhuǎn)換成預(yù)先確定的形式，通過被轉(zhuǎn)換的程序控制所述各馬達。所述逐次解析模式和事先解析模式通過所述模式切換部150切換而被擇一地設(shè)定，所述機床用控制裝置100通過逐次解析模式和事先解析模式的任一者進行工件W的加工控制。
[0035]模式切換部150如圖4所示，判定在步驟S210中被設(shè)定、在步驟S207中被關(guān)閉的逐次解析繼續(xù)標志是否被設(shè)置(步驟S201)，如果逐次解析繼續(xù)標志沒有被設(shè)置，則判定所述事先解析標志是否被設(shè)定(步驟S202)。[0036]如果事先解析標志被設(shè)置，則判定逐次解析模式是否被設(shè)定(步驟S203);如果逐次解析模式被設(shè)定，則使事先解析控制部120執(zhí)行事先解析并進行事先解析的運算(步驟S204)，設(shè)定成事先解析模式(步驟S205)。如果逐次解析模式?jīng)]有被設(shè)定，則直接執(zhí)行步驟S205，在不進行事先解析的再運算的情況下繼續(xù)進行事先解析模式的設(shè)定。
[0037]另一方面，在步驟S202中，如果事先解析標志沒有被設(shè)置，則判定事先解析模式是否被設(shè)定(步驟S208)，如果事先解析模式被設(shè)定，則判定事先解析模式是否被持續(xù)設(shè)定一定的時間(步驟S209)。
[0038]如果事先解析模式被持續(xù)設(shè)定一定的時間，則設(shè)定逐次解析模式(步驟S211)，如果事先解析模式?jīng)]有被持續(xù)設(shè)定一定的時間，則設(shè)置所述逐次解析繼續(xù)標志(步驟S210)，在步驟S211中設(shè)定逐次解析模式。在步驟S208中，如果事先解析模式?jīng)]有被設(shè)定，則在步驟S211中設(shè)定逐次解析模式，并使逐次解析模式持續(xù)。
[0039]在步驟S201中，如果逐次解析繼續(xù)標志被設(shè)置，則判定逐次解析模式是否被持續(xù)設(shè)定一定時間(步驟S206)。如果判定為逐次解析模式被持續(xù)設(shè)定一定時間，則重置使逐次解析模式持續(xù)的所述逐次解析繼續(xù)標志(步驟S207)，執(zhí)行步驟S202。如果在步驟S206中判定為逐次解析模式?jīng)]有被持續(xù)執(zhí)行一定時間，則執(zhí)行步驟S211。模式切換部150針對工件W的每一個加工周期的結(jié)束，重復(fù)執(zhí)行步驟S201到S211，直至機床M對工件W的加工動作結(jié)束。
[0040]通過上述模式切換部150的動作，機床用控制裝置100在工件W的一個加工周期結(jié)束時，通過所述變化量計算部140，在事先解析標志被設(shè)置的情況下，設(shè)定事先解析模式，在事先解析標志沒有被設(shè)置的情況下，設(shè)定逐次解析模式。
[0041]但是，當事先解析模式在經(jīng)過預(yù)先確定的一定時間之前被切換到逐次解析模式時，被切換后的逐次解析模式與事先解析標志的設(shè)置無關(guān)地，繼續(xù)持續(xù)設(shè)定預(yù)先確定的規(guī)定的逐次解析執(zhí)行時間。通過步驟S201、S206、S207，實現(xiàn)使逐次解析模式持續(xù)動作所述逐次解析執(zhí)行時間的逐次解析繼續(xù)動作單元的功能。
[0042]如果機床用控制裝置100被設(shè)定逐次解析模式，則所述逐次解析控制部110根據(jù)工件W的一個加工周期開始時的修正值(例如，圖2的修正值A(chǔ))進行修正的同時，一行一行地執(zhí)行加工程序，由此熱變位被修正，機床M能夠高精度地對工件W進行加工。
[0043]如果機床用控制裝置100被設(shè)定事先解析模式，通過被所述事先解析控制部120進行轉(zhuǎn)換后的程序，與機床用控制裝置100被設(shè)定逐次解析模式的情況相比，機床M能夠?qū)ぜ高速地進行加工。通過基于修正值的變化量處于所述閾值內(nèi)的最新修正值(例如，圖2的修正值F)來執(zhí)行事先解析控制部120對加工程序的轉(zhuǎn)換運算，在事先解析模式下熱變位被修正，工件W的加工精度也被維持高精度。此外，事先解析控制部120對加工程序進行轉(zhuǎn)換運算時所使用的修正值是只要是所述變化量處于所述閾值內(nèi)的修正值，則除所述最新的修正值以外，還可以考慮所述變化量處于所述閾值內(nèi)的最初修正值(例如，圖2的修正值C)、變化量處于閾值內(nèi)的各修正值的平均值等。
[0044]但是，如果事先解析模式被持續(xù)設(shè)定，則機床用控制裝置100為了繼續(xù)使用暫時通過事先解析控制部120被轉(zhuǎn)換后的程序，如圖5(a)所示，繼續(xù)使用轉(zhuǎn)換后的的程序進行控制時，對于事先解析控制部120對加工程序進行的轉(zhuǎn)換運算中應(yīng)用的修正值，當熱變位量的變化增大、依次計算出的修正值的變化量不在所述閾值內(nèi)時，工件W的加工精度下降，加工誤差增大。
[0045]對此，修正量計算部130對修正值的計算、變化量計算部140對變化量的計算、以及事先解析標志的設(shè)置和重置在被設(shè)定為事先解析模式后也被繼續(xù)執(zhí)行，機床用控制裝置100如圖5(b)所示，在修正值的變化量暫時處于閾值內(nèi)并且事先解析模式被設(shè)定以后，當修正值的變化量不在閾值內(nèi)時，也被再次設(shè)定為逐次解析模式，通過基于當前時刻的修正值的逐次解析模式，能夠追隨于熱變位量，從而能夠提高工件W的加工精度。
[0046]由此，能夠?qū)C床M對工件的加工精度維持在高精度，因此，能夠在不預(yù)先測量或計算飽和熱變位量的情況下對機床用控制裝置100設(shè)定事先解析模式，從而通過事先解析使工件W的加工處理速度提高，并且在機床用控制裝置100被設(shè)定成事先解析模式后，通過根據(jù)需要再次設(shè)定成逐次解析模式，能夠維持件W的加工精度。因此，所述閾值被設(shè)定成對于工件的設(shè)計尺寸、加工誤差處于可允許的范圍的值。
[0047]當通過事先解析模式對工件W進行加工時，與通過逐次解析模式對工件W進行加工的情況相比，由于工件W的每一個加工周期中處理速度以規(guī)定的比例提高，因此，如果將逐次解析模式下的一個加工周期的周期時間設(shè)為t、將提高的比例設(shè)為a %，則通過在事先解析模式下對工件W進行加工，能夠在每一個加工周期中能夠縮短α.ν100的處理時間。例如，當在工件W的每一個加工周期中處理速度提高5%時，則在每一個加工周期中能夠縮短0.05t的處理時間。
[0048]另一方面，當通過事先解析模式對工件W進行加工時，需要在加工前執(zhí)行基于事先解析控制部120的所述事先解析的運算。因此，如果將運算時間設(shè)為T，則在從逐次解析模式暫時轉(zhuǎn)換到事先解析模式后，通過以“T/縮短時間”(周期)在事先解析模式下進行加工，能夠抵消運算時間τ，通過以“τ/縮短時間”周期以上的次數(shù)、Srt.Τ/縮短時間”以上的時間在事先解析模式下進行加工，能夠縮短加工時間全體。例如，在縮短的時間如上所述為0.05t時，通過以“t.Τ/0.05t = T/0.05小時”以上的時間在事先解析模式下進行加工，能夠縮短加工時間全體。
[0049]但是，如果在從逐次解析模式切換到事先解析模式后、在“t -T/縮短時間”以內(nèi)再次從事先解析模式切換到逐次解析模式，則不能抵消向事先解析模式切換時的運算時間T，如果以后保持逐次解析模式，則整體的加工時間反而延長。
[0050]在“t.T/縮短時間”以內(nèi)從事先解析模式向逐次解析模式切換的狀態(tài)可認為是由于熱變位不穩(wěn)定而產(chǎn)生的，所述模式切換部150被構(gòu)成為:在將上述步驟S209中的一定時間設(shè)為“t.T/縮短時間(例如，T/0.05小時)”，并通過所述逐次解析繼續(xù)動作單元在“t.T/縮短時間”以內(nèi)從事先解析模式切換到逐次解析模式的情況下，與事先解析標志的ON、OFF無關(guān)地，執(zhí)行逐次解析模式持續(xù)所述逐次解析執(zhí)行時間。
[0051]由此，防止了逐次解析模式與事先解析模式的切斷頻繁發(fā)生，并限制了加工時間的增加。關(guān)于逐次解析執(zhí)行時間，只要是可認為熱變位是穩(wěn)定的那樣的時間即可，例如，可設(shè)定為t.T/縮短時間的2倍程度。
[0052]附圖標記說明
[0053]100…機床用控制裝置
[0054]110…逐次解析控制部
[0055] 120...事先解析控制部[0056]130…修正量計算部
[0057]140…變化量計算部
[0058]150…模式切換部
[0059]M…機床
[0060]Ml…主軸
[0061]M2…主軸Z軸馬達
[0062]M3…Z軸滾珠絲杠
[0063]M4…加工工具
[0064]M5…刀具臺
[0065]M6…X軸滾珠絲杠
[0066]M7…刀具臺X軸馬達
[0067]W…工件
【權(quán)利要求】
1.一種機床用控制裝置，設(shè)有:逐次解析控制單元，一行一行地讀入工件的加工程序來進行執(zhí)行；事先解析控制單元，將所述加工程序預(yù)先統(tǒng)一地解讀并轉(zhuǎn)換成預(yù)先確定的形式來進行執(zhí)行；以及修正量計算單元，依次計算出執(zhí)行所述加工程序時的修正量，根據(jù)由該修正量計算單元計算出的修正量，執(zhí)行所述加工程序，并控制機床的動作，其特征在于，設(shè)有: 變化量計算單元，依次計算出所述修正量的變化量；以及模式切換單元，相互地切換所述事先解析控制單元和逐次解析控制單元， 該模式切換單元被構(gòu)成為:在所述變化量處于預(yù)先確定的規(guī)定范圍內(nèi)的情況下，使所述事先解析控制單元動作，在所述變化量不在所述范圍內(nèi)的情況下，使所述逐次解析控制單元動作， 所述事先解析控制單元被構(gòu)成為:根據(jù)所述變化量處于規(guī)定范圍內(nèi)的修正量進行所述轉(zhuǎn)換，在事先解析控制單元持續(xù)動作的過程中，不進行再轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床用控制裝置，其中，所述修正量計算單元計算與機床的熱變位相對應(yīng)的熱變位修正量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機床用控制裝置，其中，所述模式切換單元被構(gòu)成為在一個加工周期開始時切換事先解析控制單元和逐次解析控制單元。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的機床用控制裝置，其中，具有逐次解析繼續(xù)動作單元，在所述模式切換單元從所述逐次解析控制單元切換到事先解析控制單元后、在預(yù)先確定的規(guī)定時間內(nèi)從所述事先解析控制單元切換到逐次解析控制單元的情況下，所述逐次解析繼續(xù)動作單元使逐次解析控制單元持續(xù)動作預(yù)先確定的規(guī)定的逐次解析執(zhí)行時間。
【文檔編號】B23Q15/18GK103930240SQ201280037243
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月27日
【發(fā)明者】小竹恭太 申請人:西鐵城控股株式會社, 西鐵城精機宮野股份有限公司