专利名称：一种大型立车数控系统的交叉补偿控制单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大型数控立式车床数控系统，尤其涉及一种大型 立车数控系统的交叉补偿控制单元。技术背景大型数控机床，特别是数控立式车床，由于其结构本身需要横梁跨度较大，刀架(单刀架或双刀架)安装在横梁上。请参阅图i，假设横梁r水平方向为数控x轴，刀架2'垂直方向为数控Z轴。由于刀架2'与横梁1'的自重，导致刀架2'沿x反方向移动时，横梁r下垂，从而使得z位置坐标发 生了偏差。为了补偿因横梁rx轴(称之为基准轴)的下垂而引起的误差，另外 一根轴z轴(称之为补偿轴)的绝对位置必须受到影响，这样的补偿就是 数控系统中的交叉补偿。针对大型立式数控机床机械结构特点，在配套的开放式架构的数控系 统(SE300)基础上开发基于多通道和多刀架的数控交叉补偿功能，是本 申请人:一直致力研究的内容之一。发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种大型立车数 控系统的交叉补偿控制单元，它能够补偿因横梁x轴(称之为基准轴) 的下垂而引起的误差，并达到预定的控制精度。实现上述目的的技术方案是 一种大型立车数控系统的交叉补偿控 制单元，用于大型立车数控系统中以补偿误差，该大型立车数控系统用 于控制大型数控机床，该大型数控机床包括横梁、安装在横梁上的刀架、操作台、工作台和立柱，其中，所述的大型立车数控系统的交叉补偿控 制单元包括依次相连的减法器、除法器、乘法器和加法器，所述的横梁水平方向为数控X轴，刀架垂直方向为数控Z轴，位置s为横梁上的任意位置，其中减法器，用于将两个数值进行相减，该两个数值为水平轴X位置i和i+l之间的位置工、水平轴X任意位置i的横坐标值工，然后将 结果输出给除法器，其中水平轴X位置i和i+l之间的位置工即为位 置s的横坐标值^， i为自然数；除法器，用于将两个数值进行相除，它接收来自减法器的输出结 果，然后将该值和水平轴X任意位置i+l的横坐标值;c,+,与水平轴X 任意位置i的横坐标值;C,的差相除，将结果输出给乘法器，其中i为自 然数；乘法器，用于将两个数值进行相乘，它接收来自除法器的输出结 果，然后将该值和垂直轴Z任意位置i+l的补偿值A工+,与垂直轴Z任 意位置i的补偿值A&的差相乘，将结果输出给加法器，所述的补偿值 A工+,和补偿值A工.为测量值，其中i为自然数；加法器，用于将三个数值进行相加，它接收来自乘法器的输出结 果，然后将该值与垂直轴Z在横梁未变形时位置s处的纵坐标值工和 垂直轴Z任意位置i的补偿值A工进行相加后输出，获得位置s的纵坐 标值二，其横坐标为j^。本实用新型的有益效果是本实用新型在配套的开放式架构的数控 系统(SE300)基础上开发基于多通道和多刀架的数控交叉补偿单元， 该交叉补偿单元通过依次相连的减法器、除法器、乘法器和加法器，进 行运算操作，使它能够补偿因横梁水平轴X的下垂而引起的误差，大大 地提高了控制精度。
图1是现有技术的横梁与刀架的结构示意图； 图2是大型数控机床的机械结构示意图；图3是本实用新型的一种大型立车数控系统的交叉补偿控制单元 的结构示意图；图4是本实用新型的交叉补偿原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。请参阅图2，图中示出了本实用新型的大型数控机床的机械结构示 意图，包括横梁3、安装在横梁3上的左刀架1、右刀架2、左操作台6、 右操作台7、工作台4和立柱5，横梁3水平方向为数控X轴，左刀架 1或右刀架2的垂直方向为数控Z轴，位置s为横梁3上的任意位置。请参阅图3，图中示出了本实用新型的一种大型立车数控系统的交 叉补偿控制单元的结构示意图，用于大型立车数控系统中以补偿误差， 该大型立车数控系统用于控制大型数控机床，该大型立车数控系统的交 叉补偿控制单元包括依次相连的减法器81、除法器82、乘法器83和加 法器84，其中减法器81，用于将两个数值进行相减，该两个数值为水平轴X位 置i和i+l之间的位置工、水平轴X任意位置i的横坐标值x,，然后 将结果输出给除法器82，其中水平轴X位置i和i+l之间的位置^即 为位置s的横坐标值工，i为自然数；除法器82，用于将两个数值进行相除，它接收来自减法器81的输 出结果，然后将该值和水平轴X任意位置i+l的横坐标值x,+,与水平 轴X任意位置i的横坐标值^的差相除，将结果输出给乘法器83，其 中i为自然数；乘法器83，用于将两个数值进行相乘，它接收来自除法器82的输 出结果，然后将该值和垂直轴Z任意位置i+l的补偿值A工+,与垂直轴 Z任意位置i的补偿值A&的差相乘，将结果输出给加法器84，补偿值AZ,.+,和补偿值A2:,.为测量值，其中i为自然数；加法器84，用于将三个数值进行相加，它接收来自乘法器83的输 出结果，然后将该值与垂直轴Z在横梁3未变形时位置s处的纵坐标值^和垂直轴Z任意位置i的补偿值Az,进行相加后输出，获得位置s的 纵坐标值二，横坐标为;cu。请参阅图4，是本实用新型的交叉补偿的原理图，数控系统从计算机内存中读取数据P-〈工〉、C=<A&>、 p-<X+1> 、 P=<AZ'+1>，用于AZ,+1-AZ,计算得到位置i和i+l之间直线斜率X"' —X ，获得计算位置i和i + 1之间任意位置s处垂直轴补偿值Az ，并将补偿值Az和位置s处的垂直轴插补值^相加，输出当前位置S的最终坐标(X(/， Za)。以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型保护范 围的限制。有关本技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神 和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，而所有等同的技术方 案也应归属于本实用新型保护的范畴之内，由各权利要求所限定。
权利要求1. 一种大型立车数控系统的交叉补偿控制单元，用于大型立车数控系统中以补偿误差，该大型立车数控系统用于控制大型数控机床，该大型数控机床包括横梁、安装在横梁上的刀架、操作台、工作台和立柱，其特征在于，所述的大型立车数控系统的交叉补偿控制单元包括依次相连的减法器、除法器、乘法器和加法器，所述的横梁水平方向为数控X轴，刀架垂直方向为数控Z轴，位置s为横梁上的任意位置。
专利摘要本实用新型公开了一种大型立车数控系统的交叉补偿控制单元，用于大型立车数控系统中以补偿误差，该大型立车数控系统用于控制大型数控机床，该大型数控机床包括横梁、安装在横梁上的刀架、操作台、工作台和立柱，所述的大型立车数控系统的交叉补偿控制单元包括依次相连的减法器、除法器、乘法器和加法器，所述的横梁水平方向为数控X轴，刀架垂直方向为数控Z轴，位置s为横梁上的任意位置。本实用新型能够补偿因横梁X轴(称之为基准轴)的下垂而引起的误差，并达到预定的控制精度。
文档编号G05B19/404GK201134034SQ20072007603
公开日2008年10月15日 申请日期2007年11月12日 优先权日2007年11月12日
发明者吉 周, 徐志明, 杨家荣, 松 程 申请人:上海电气集团股份有限公司;上海电气集团股份有限公司中央研究院