数控方法技术

一种数控方法，在一边控制控制轴，一边使控制对象物沿着规定的轨迹移动的数控方法中，在用空间多项式近似轨迹的同时，把多项式变换为作为时间函数的多项式，对各控制轴分配经变换的作为时间函数的多项式，根据被分配给各轴的作为时间函数的多项式，生成在各控制轴中的控制指令，根据控制指令，控制各控制轴，使控制对象物沿着轨迹移动。通过微分用时间函数表示的多项式，就可以预先对各轴简单地求得控制对象的速度、加速度、加加速度。通过控制控制对象物，使其沿着多项式表示的轨迹移动，就可以降低进给不匀和位置偏差，可以高精度地进行曲面加工等。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Numerical control method

A numerical control method, while control shaft, while the control object along a prescribed trajectory moving CNC method, approximate trajectory in space polynomial, the polynomial transform as a polynomial function of time, for the polynomial transform as a function of time allocation according to the control shaft, is assigned to the axis as a polynomial function of time, generate control instructions in each control axis, according to the control command, control the control shaft, the control object along the trajectory. Through differentiation, the polynomial of the time function can be used to obtain the speed, acceleration and jerk of the control object in advance. Through the control of the object, so as to move along the polynomial trajectory, can reduce the unevenness and feed position deviation, high precision surface processing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以高精度进行曲面加工等的。
技术介绍
图7是展示以往的伺服控制装置的模式图。在激光加工机和自动切换数控机床(加工中心)等中使用的以往的伺服控制装置60，在用3维空间位置指令进行各轴的伺服控制时，根据用加工程序等指示的空间位置指令和速度指令，在轴指令生成部分50中生成对各控制轴的移动指令，这些指令是用于实现该位置指令以及速度指令所必须的。把这样生成的对各轴的移动指令输出到对应的轴控制部分，在轴控制部分中，根据该移动指令驱动电机。此时，电机的位置、速度以及加速度在每一采样时间中被反馈，以计算适宜的电机速度以及加速度。但是，在这样由反馈来确定速度以及加速度等的控制参数的方法中，控制参数是根据在某一采样时间中的，轴已经偏离目标的状态计算的。因而，由该控制参数控制的控制轴，不是根据控制轴目前时刻的状态，而是根据控制轴在规定采样时间前的状态控制，因而在控制中产生滞后，在高速进给下进行加工时，或编程如急剧变化地切削曲线那样的刀具轨迹时，由于控制滞后，误差累计起来，进行适当的控制很困难。例如在图7所示的伺服控制装置60中，对各轴指令生成部分50赋予作为刀具运动的作业空间(3维空间)内的轨道的空间位置指令PC和速度指令VC(进而，也可以对各轴指令生成部分50赋予速度过调节指令OC)。各轴指令生成部分50接收这些指令PC、VC，对要控制的各轴Sn(n＝1，2，…，5)生成包含了加减速度的已确定的在每一采样时间s的位置指令Dn。在针对各轴Sn的轴控制部分51中，根据该轴Sn的位置指令Dn生成在伺服控制中所需要的速度指令、加速度指令(或者电流指令)，通过由位置回路52进行基于位置指令Dn的位置控制，由速度回路53进行基于速度指令的速度控制，由加速度回路55进行基于加速度指令的加速度控制，由这些分别的控制，再通过控制涉及该轴Sn的电机M的电力的电力控制部分56进行轴伺服控制。但是在上述以往的伺服控制装置60中，因为在各轴Sn的轴控制部分51中，根据那一时刻的控制轴的状态生成速度指令以及加速度指令，所以速度、加速度的控制具有滞后成分。特别是在作为线性插补(或者圆弧插补)的微小分割进行的样条插补中，滞后成分的影响大。因而，作为各轴的合成运动作业点的动作是不平滑的，包含进给不均匀，控制中包含了指令轨道和作业点轨道的轨道误差。另外在该控制体系中，在控制理想的控制对象机械的情况下，即未考虑控制对象机械所具有的非线性成分的情况下，在样条插补等中，如上所述，在空间位置指令是沿着具有大曲率的轨道的指令时，需要对速度、加速度的急剧变化进行控制。以往，在该控制中的速度、加速度指令，在轴控制部分51中，因为是根据当前的采样时刻的位置指令制成的，所以不能进行充分的控制，和指令间的误差大，其结果，产生作为加速度积分的进给不均匀，还产生作为进给不均匀的积分的位置偏差。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，提供一种，其目的在于可以降低进给不均匀和位置偏差，可以高精度地进行曲面加工等。技术方案1的专利技术所涉及的一种，在一边控制控制轴，一边使控制对象物沿着规定的轨迹移动的中，其构成是在用空间多项式近似上述轨迹的同时，把该多项式变换为作为时间函数的多项式，对上述各控制轴分配上述经变换的作为时间函数的多项式，根据被分配在上述各轴上的作为时间函数的多项式，生成在上述各控制轴中的控制指令，根据上述控制指令，控制各控制轴，使上述控制对象物沿着上述轨迹移动。如果采用技术方案1，则焊枪前端(或者刀具前端)的速度、加速度、加加速度，就可以通过微分被变换为时间函数的多项式简单地求得，而不会产生对各控制轴的时间滞后。因为是根据这样求得的速度、加速度等的控制参数驱动控制各控制轴，所以可以预见控制对象物未来的移动状态，进行预见控制，使得控制和该预见一致。由此，可以提供能减少进给不均匀和位置偏差，高精度地进行曲面加工等的，它可以控制控制对象物沿着多项式表示的轨迹正确地移动。技术方案2的专利技术所涉及的，其中上述控制指令是根据以下的指令生成的位置指令，是基于上述经变换的作为时间函数的多项式的指令；速度指令，是1阶微分上述经变换的作为时间函数的多项式的指令；加速度指令，是2阶微分上述经变换的作为时间函数的多项式的指令。进而，也可以利用3次微分上述经变换的作为时间函数的多项式的加加速度指令等，以具有3次以上的高次微分的多项式求得。技术方案3的专利技术所涉及的，其特征在于上述控制指令的执行，是通过根据作为上述时间函数的多项式计算并指示控制对象还未移动的在未来时刻的位置、速度后发出指令进行的。如果采用技术方案2以及3的专利技术，则可以生成没有时间滞后的位置指令、速度指令、加速度指令等，可以进行预见控制，对于各控制轴来说即使在因曲线急转等的速度向量或加速度向量急剧变化的情况下，也很容易对应。附图简述图1是展示本实施方案的激光加工机控制构成的方框图。图2是展示伺服控制装置的模式图。图3是展示本实施方案的激光加工机的外观的图。图4是展示多轴控制程序(算法)的一例的流程图。图5是展示相对2维平面曲线的，各控制轴的指令生成过程的图。图6是展示相对2维平面曲线的，各控制轴的指令生成过程的图。图7是展示以往的伺服控制装置的模式图。以下，根据附图说明本专利技术的实施例。具体实施方案图3是展示本实施方案的激光加工机的外观的图。本实施方案的激光加工机1，如图3(a)所示，具有基座2，在基座2上设置有在水平的X轴方向上驱动自如移动的台3。在台3上可以自如地设置要加工的工件W。在该基座2上设置有支柱5，它跨越在上述台3上方，在该支柱5上设置有滑鞍6，它可以在水平的Y轴方向上(和上述X轴方向正交的方向)驱动自如移动。在上述滑鞍6上设置有机头组件7，它可以在作为上下方向的Z轴方向上驱动自如移动。在机头组件7上，如图3(b)所示，由以下部分构成第1部分7a，位于滑鞍一侧；第2部分7b，被设置成以与Z轴平行的上述第1部分7a的轴心CT1为中心，相对上述第1部分7a在A轴方向上驱动自如转动；第3部分7c，被设置成以与水平的上述第2部分7b的轴心CT2为中心，相对上述第2部分7b在B轴方向上驱动自如转动；焊枪7d，被设置在该第3部分7c的前端一侧。进而，未图示的激光发振装置，被设置成可以使激光光自如地从焊枪7d射出。如上所述，激光加工机1，一边分别驱动台3在X轴方向移动，驱动滑鞍6在Y轴方向移动，驱动机头组件7在Z方向移动，驱动焊枪7d在A轴以及B轴方向移动，并分别确定其位置，一边在3维空间上改变被设置在台3上的工件W和焊枪7d前端的相对位置，从焊枪7d射出激光，进行相对上述工件W的3维加工。图1是展示本实施方案的加工机的控制构成的方框图。如图1所示，激光加工机1具有主控制部分20，在该主控制部分20中设置有加工程序存储部分21；多项式生成计算部分23；各轴指令生成部分26；轴控制部分27；电力控制部分35等。进而，由各轴指令生成部分26和轴控制部分27构成伺服控制装置25。因为激光加工机1如上述那样构成，所以可按以下那样用该激光加工机1对工件W进行加工。操作者预先用示教机等制成加工程序PR(进而，该加工程序PR，也可以用CAD、CAM等制成)。如图1所示，被制成的加工程序PR被存储在激光加工机1的加工程序存储部分21中。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控方法，在一边控制控制轴，一边使控制对象物沿着规定的轨迹移动的数控方法中，其构成是： 在用空间多项式近似上述轨迹的同时， 把该多项式变换为作为时间函数的多项式， 对上述各控制轴分配上述经变换的作为时间函数的多项式， 根据被分配在上述各轴上的作为时间函数的多项式， 生成在上述各控制轴中的控制指令， 根据上述控制指令，控制各控制轴，使上述控制对象物沿着上述轨迹移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎恒彦，大西公平，宫川直臣，井上利彦，
申请(专利权)人：山崎恒彦，
类型：发明
国别省市：JP[日本]