[发明专利]计算机数值控制工具机及其加减速度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工具机及其加减速规划方法，特别是涉及一种计算机数值控制工具机及 其加减速方法。

背景技术

随着科技的进步，就工具机械而言，已经由数值控制(Numerical Control)技术转 变为计算机数值控制(Computerized Numerical Control)技术，就计算机数值工具机而言， 即是利用计算机数值控制系统(Computerized Numerical Control System)结合工具机机 械动作，并借着输入数据编码以控制工具机对加工件的动作控制，而由于目前对于工具机系 统的功能性要求越来越高，除了要求计算机体积及驱动设备更加缩小，亦希望能越来越精密 ，故对于提升加减速速度的规划的技术，即为计算机数值控制工具机的要项之一。

请参照图1所示，现有技术的计算机数值控制工具机1包括一输入单元11、一移动单元 12及一驱动单元13；移动单元12耦接于输入单元11及驱动单元13之间，输入单元11依序接收 一数据信号D1并转换为一编码信号D2，且编码信号D2为一速度信号(如图2A所示)。移动单元 12包括依次串联耦接的第一滤波器121、第二滤波器122及第三滤波器123，滤波器121、122 、123具有若干权重值K0至K3n-1及若干缓存器R1至R9(如图2B所示)，而各权重值K0至K3n-1 皆为固定值，缓存器R1至R9的个数与权重值K0至K3n-1的总和及计算机数值控制工具机1此次 加工的一加减速度时间T1相对应。

移动单元12藉由第一滤波器121、第二滤波器122及第三滤波器123将编码信号D2转换为 若干加减速度信号D3(如图2C所示)。驱动单元13则依据各加减速度信号D3以驱动工具机1的 马达14的转速及方向。

上述计算机数值控制工具机1的作动举例如下：编码信号D2的值为30单位(如图2A所示) ，各权重值K0至K3n-1均为1单位(如图2B所示)，而各滤波器121、122、123分别以具有3个缓 存器为例，即各滤波器121、122、123分别具有加减速度时间T1为3单位。

对于加减速规划而言，通常藉由移动平均法的方式，即第一滤波器121接收编码信号D2 后，于每隔一个加减速度时间T1内将编码信号D2分别与权重值K0至Kn-1中的对应一个经由计 算及加总后，算出1个加减速度时间单位的速度为一第一速度信号V1，并送至第二滤波器 122，而第二滤波器122及第三滤波器123亦分别使用移动平均法以分别得到一第二速度信号 V2及加减速度D3，即总共使用三次移动平均法，使编码信号D2转换为加减速度信号D3(如图 2C所示)。

然而，对于使用移动平均法而言，每使用一次时，便会使整体落后一倍的加减速度时间 T1(如图3所示)，而曲线A、B及C分别为经过第一次、第二次及第三次移动平均法后的速度曲 线，亦即工具机经过3倍的加减速度时间T1才会到达稳定作动，且无法依加工情况改变速度 曲线的形状，即使用三次后的速度曲线必为钟形曲线(如图2C及图3所示)，故除了设定加减 速度时间T1，并无其它使用弹性，此外，此种方法会产生转角误差，且使急冲度(jerk)的 曲线的E部分较为尖锐(图4所示)，甚至因加速距离过短，导致无法加速至最高速度而产生轨 迹误差。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种仅使用一次加减速速度规划，可得到不同加减速度性能 ，以符合不同加工需求的计算机数值控制工具机。

一种计算机数值控制工具机的加减速度方法，包含下列步骤：接收一加减速时间信号及 一速度信号，加减速时间信号被分为若干个取样时间；加减速时间信号在若干个取样时间中 分别经由一第一函数式及一第二函数式计算得到对应的若干个相异的第一权重值及若干个相 异的第二权重值；判断速度信号的一速度变化量为零值、正值或负值；当速度变化量为零值 时，则将速度信号转换为一控制工具机马达的第一驱动信号；当速度变化量为正值时，则将 速度信号与若干个第一权重值相乘积以得到若干个加速度信号，并将所述若干个加速度信号 转换为控制工具机马达的第二驱动信号；以及当速度变化量为负值时，则将速度信号与若干 个第二权重值相乘积以得到若干个减速度信号，并将所述若干个减速度信号转换为控制工具 机马达的第三驱动信号。