DE102016001642A1

DE102016001642A1 - Numerische Steuerung mit übermäßige Positionsabweichungen unterbindender Geschwindigkeitssteuerung

Info

Publication number: DE102016001642A1
Application number: DE102016001642.6A
Authority: DE
Inventors: Takenori Ono
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2036-02-13
Also published as: US20160246284A1; JP2016152019A; DE102016001642B4; CN105911961B; JP6100816B2; CN105911961A; US10061294B2

Abstract

Eine numerische Steuerung bestimmt auf Basis von durch Analyse eines Bearbeitungsprogrammes erzeugten Befehlsdaten einen Parameter, der wirksam für die Servosteuerung eingesetzt wird. Auf Basis des eingestellten Parameters und eines vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrages wird eine Vorschubgeschwindigkeit berechnet, die durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung bestimmt ist. Ist eine durch die Befehlsdaten befohlene Vorschubgeschwindigkeit größer als die berechnete Vorschubgeschwindigkeit, wird die durch die Befehlsdaten befohlene Vorschubgeschwindigkeit auf der berechneten Vorschubgeschwindigkeit gehalten.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine numerische Steuerung und insbesondere eine solche mit einer Geschwindigkeitssteuerung, welche eine übermäßige Positionsabweichung unterbindet.
2. Zum Stand der Technik
Bei maschineller Bearbeitung entsteht immer eine Differenz zwischen einem Positionsbefehl einer numerischen Steuerung, welche die Maschine steuert, und einer tatsächlichen Position eines Servomotors, wobei diese Differenz als Positionsabweichungsbetrag bezeichnet wird. Überschreitet der Positionsabweichungsbetrag einen vordefinierten zulässigen Positionsabweichungsbetrag, erzeugt die numerische Steuerung einen Positionsabweichungsüberschreitungsalarm und stell fest, dass der Servomotor in einem anormalen Zustand ist, um die Magnetisierung der Servomotors zu unterbrechen. Somit wird der Servomotor gestoppt ohne Beschleunigung/Verzögerung.
Dabei erfährt die Maschine einen Schlag (Schock) aufgrund des plötzlichen Stopps des Servomotors. Bei einer Schwerkraftachse besteht die Gefahr eines Abfalls bis zum Wirken einer Bremse. Bei Auftreten während einer Bearbeitung entstehen die folgenden Probleme: eine Werkstück und/oder ein Werkzeug können beschädigt werden; die Wiederherstellung und/oder Ermittlung der Ursache kann Zeit kosten und verlängert die Bearbeitungszeit; etc. Der zulässige Positionsabweichungsbetrag wird unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (1) durch eine Bedienungsperson bestimmt und in der numerischen Steuerung eingestellt: ERR = V × (1 – α)/PG (1) wobei ERR der zulässige Positionsabweichungsbetrag, V die Vorschubgeschwindigkeit, PG eine Servo-Positionsverstärkung und α der Optimalwertsteuerungskoeffizient ist.
Der zulässige Positionsabweichungsbetrag ERR wird üblicherweise berechnet und eingestellt auf Basis einer Vorschubgeschwindigkeit von etwa dem 1,2-fachen der schnellsten Geschwindigkeit im Eilgang mit einer Servo-Positionsverstärkung PG und einem Koeffizienten α der Optimalwertsteuerung als festen Werten. Auch kann sie (die zulässige Positionsabweichung) getrennt für die Bearbeitung einstellbar sein.
In der Praxis aber können die Positionsverstärker PG des Servosystems und der Koeffizient α der Vorwärtssteuerung (Optimalwertsteuerung) entsprechend dem Einsatz umschaltbar sein in Abhängigkeit vom Zweck (Bewegungsbefehl oder dergleichen), insbesondere davon, wie der Servomotor betrieben wird, beispielsweise in Schneidvorschub, Eillauf, mit Synchronisation von Hauptspindel und Servomotor etc.
Herkömmliche Techniken zur Vermeidung derartiger Probleme bei Positionsabweichungsüberschussalarm sind in den japanischen Patentanmeldungen 2004-321000 und 04-293107 näher beschrieben.
Die japanische Patentveröffentlichung 2004-321000 beschreibt eine Technik der Servomotorsteuerung, bei der Abweichungen zwischen einem Positionsbefehl, einem Geschwindigkeitsbefehl und dergleichen, sowie diesbezügliche Rückmeldungen erzeugt werden und ein laufender Befehl auf Basis der Abweichungen auf einen vorgegebenen Strom-Grenzwert arretiert wird.
Andererseits beschreibt die japanische Patentveröffentlichung 04-293107 eine Technik, bei der nur dann, wenn eine exzessive Last auf einen Vorschubmotor wirkt, ein angemessener Geschwindigkeitswert aus einem tatsächlichen Positionsabweichungsbetrag, einem theoretischen Positionsabweichungsbetrag und einer Servo-Schleifenverstärkung berechnet wird, um die Geschwindigkeit auf Basis eines passenden Geschwindigkeitswertes festzusetzen.
Wenn bei dem herkömmlichen, oben beschriebenen Techniken der tatsächliche Positionsabweichungsbetrag als Rückkoppelwert vom Servomotor einen vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag überschreitet, wird der Alarm erzeugt, es erfolgt eine Arretierung auf eine Geschwindigkeit, welche den zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitet, oder Abweichungen werden erzeugt zwischen dem Positionsbefehl, dem Geschwindigkeitsbefehl und dergleichen sowie deren Rückkoppelwerte, um den Strombefehl auf einen vorgegebenen eingeschränkten Wert für die Servosteuerung festzusetzen.
Der zulässige Positionsabweichungsbetrag wird gewonnen aus der Geschwindigkeit, der Servo-Regelkreisverstärkung und dem Optimalwertsteuerungskoeffinzienten (feedforward coefficient) unter Verwendung obiger Gleichung (1). Da die Geschwindigkeit, die Regelkreisverstärkung und der Optimalwertsteuerungskoeffizient in Abhängigkeit vom Bewegungsbefehl oder dergleichen sich ändern können, können sie auch entsprechend dem Bewegungsbefehl oder dergleichen geändert werden. Wenn Bewegungsbefehle, die verschiedene Servo-Regelkreisverstärkungen oder verschiedene Optimalwertsteuerungskoeffizienten haben, wie bei Schneidvorschub und bei Eilgang, überlappen, können die Servo-Regelkreisverstärkung und der Optimalwertsteuerungskoeffizient während der Überlappung umgeschaltet werden.
In einer Funktion einer Pressmaschine oder dergleichen kann die Servo-Regelkreisverstärkung variieren in Abhängigkeit von der Position während der Bewegung aufgrund eines Bewegungsbefehls. In einem solchen Fall kann der zulässige Positionsabweichungsbetrag in Bezug auf die Vorschubgeschwindigkeit nicht korrekt überprüft werden und es kann zu einem falschen Alarm bezüglich einer Positionsabweichungsüberschreitung kommen.
Bei den Techniken gemäß den japanischen Patentanmeldungen 2004-321000 und 04-293107 werden die Rückkoppelwerte, wie die Positionsrückmeldung und die tatsächlichen Positionsabweichungsbeträge geprüft. Dies kann zu Zeitverzögerungen bei der Prüfung führen und der Positionsabweichungsbetrag, der rückgemeldet wurde, kann den zu prüfenden Positionsabweichungsbetrag übertreffen. Auch müssen auf Basis des Abweichungsbetrages der Rückmeldungsposition der laufende Befehl und die Geschwindigkeit so geändert werden, dass der Positionsabweichungsbetrag nicht den zulässigen Positionsabweichungsbetrag überschreitet. Dies ergibt ein Problem dahingehend, dass der Betrieb nicht mit der Beschleunigung/Verzögerung erreicht wird, die zu steuern gewünscht ist.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine numerische Steuerung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Bewegungsbefehl mit einer Geschwindigkeit auszuführen, die nicht eine Vorschubgeschwindigkeit überschreitet, welche gegeben ist durch eine Positionsabweichung, welche nicht einen vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag überschreitet, auch wenn eine Servo-Positionsverstärkung oder ein Optimalwertsteuerungskoeffizient bei Ausführung des Bewegungsbewegungsbefehles variiert.
Eine numerische Steuerung gemäß des Erfindung steuert eine Maschine auf Basis eines Bearbeitungsprogrammes und enthält: eine Programmanalyseeinheit, welche das Bearbeitungsprogramm analysiert zur Erzeugung von Befehlsdaten; eine Parametereinstelleinheit, welche einen momentan für die Servosteuerung verwendeten Parameter auf Basis der Befehlsdaten einstellt; und eine Geschwindigkeitssteuereinheit, welche auf Basis des eingestellten Parameters und des vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrages eine Vorschubgeschwindigkeit gewinnt, welche einer den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitenden Positionsabweichung entspricht, wobei die Geschwindigkeitssteuereinheit dann, wenn eine durch die Befehlsdaten instruierte Vorschubgeschwindigkeit größer als die gewonnene Vorschubgeschwindigkeit ist, die durch die Befehlsdaten instruierte Vorschubgeschwindigkeit auf die gewonnene Vorschubgeschwindigkeit arretiert.
Der Parameter kann zumindest eine Servo-Positionsverstärkung und einen Optimalwertsteuerungskoeffizienten (feedforward coefficient) enthalten.
Die Geschwindigkeitssteuereinheit kann die Vorschubgeschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitenden Positionsabweichung, gewinnen als die Maximalgeschwindigkeit, welche die nachfolgende Gleichung erfüllt: V ≤ ERR × PG/(1 – α) wobei V die Vorschubgeschwindigkeit ist, bestimmt durch eine die vorgegebenen zulässige Positionsabweichung nicht überschreitende Positionsabweichung, ERR die zulässige Positionsabweichung ist, PG die Servopositionsverstärkung ist, und α ein Optimalwertsteuerungskoeffizient ist.
Bei der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung kann ein Bewegungsbefehl mit einer Geschwindigkeit ausgeführt werden, welche nicht eine Vorschubgeschwindigkeit überschreitet, die bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, auch wenn eine Servo-Positionsverstärkung oder ein Optimalwertsteuerungskoeffizient, welche gerade benutzt werden, bei Ausführung des Bewegungsbefehles variieren, wodurch erreicht wird, dass ein zu früher Positionsabweichungsbetragüberschreitungsalarm unterbunden wird. Auch kann ein Bewegungsbefehl entsprechend einem eingestellten Beschleunigungs-/Verzögerungsbetrag erreicht werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren:
1 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 erläutert als Flussdiagramm den Arbeitsablauf in einer numerischen Steuerung gemäß 1;
3 ist ein funktionales Blockdiagramm einer numerischen Steuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 erläutert als Flussdiagramm den Arbeitsablauf in einer numerischen Steuerung gemäß 3.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Einzelnen
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorschubgeschwindigkeit, die bestimmt ist durch eine Positionsabweichung, welche einen vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitet, gewonnen auf Basis einer Servo-Positionsverstärkung, die in einem Bewegungsbefehl derzeitig eingesetzt wird, eines Optimalwertsteuerungskoeffizienten, der bei dem Bewegungsbefehl derzeitig eingesetzt wird, und eines vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrages bei Ausführung des Bewegungsbefehls. Wenn dann in einem Bewegungsbefehl die Befehlsgeschwindigkeit größer ist als eine Vorschubgeschwindigkeit, die bestimmt ist durch eine Positionsabweichung, welche einen vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitet, wird die Befehlsgeschwindigkeit auf der Vorschubgeschwindigkeit gehalten (arretiert), die bestimmt ist durch eine Positionsabweichung, welche den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitet, um den Bewegungsbefehl auszuführen. Durch das Halten der Befehlsgeschwindigkeit vor Ausführung der Beschleunigung/Verzögerung, kann ein Betrieb mit einer eingestellten Beschleunigung/Verzögerung erreicht werden.
Zunächst soll nun eine numerische Steuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Blick auf die 1 und 2 näher erläutert werden.
Gemäß 1 hat eine numerische Steuerung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Programmanalyseeinheit 11, eine Parametereinstelleinheit 12, eine Geschwindigkeitssteuereinheit 13, eine Interpolationseinheit 14, eine Beschleunigungs-/Verzögerungseinheit 15 und eine Servosteuereinheit 16.
Die Programmanalyseeinheit 11 liest und analysiert einen Befehlsblock aus einem Bearbeitungsprogramm 21 in einem Speicher (nicht dargestellt) und erzeugt Befehlsdaten und gibt diese aus.
Die Parametereinstelleinheit 12 prüft auf Basis der von der Programmanalyseeinheit 11 ausgegebenen Befehlsdaten, ob eine Servo-Steuerverstärkung PG und ein Optimalwertsteuerungskoeffizient α (feedforward coefficient) entsprechend einem Befehlswert der Befehlsdaten zu ändern sind oder nicht. Ist eine Änderung erforderlich, ändert die Parametereinstellung 12 die Servo-Regelkreisverstärkung PG und den Optimalwertsteuerungskoeffizienten α.
Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet eine Geschwindigkeit V, die bestimmt ist durch eine Positionsabweichung, welche einen vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag ERR nicht überschreitet, und verwendet hierfür die nachfolgende Gleichung (2) auf Basis der Regelkreisverstärkung PG (Servo-Positionsverstärkung) und des Optimalwertsteuerungskoeffizienten α, welche durch die Parametereinstelleinheit 12 eingestellt sind und tatsächlich benutzt werden im Bewegungsbefehl entsprechend den Befehlsdaten, und des zulässigen Positionsabweichungsbetrages ERR, welcher vorab definiert ist. V ≤ ERR×PG/(1 – α) (2)
Sodann vergleicht die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 die berechnete Geschwindigkeit V mit einer Befehlsgeschwindigkeit im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten. Ist die Befehlsgeschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit V, ändert die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 die Vorschubgeschwindigkeit im Bewegungsbefehl, wie durch die Befehlsdaten instruiert, auf den Wert V (d. h. hält sie auf diesem Wert).
Die Interpolationseinheit 14 erzeugt Daten, die gewonnen werden durch Ausführung einer Interpolationsrechnung für Punkte auf einem Befehlsweg entsprechend einer Interpolationsperiode auf Basis des Bewegungsbefehls, wie durch die Befehlsdaten instruiert, und der mit der Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmten Geschwindigkeit.
Die Beschleunigungs-/Verzögerungseinheit 15 führt auf Basis der Interpolationsdaten der Interpolationseinheit 14 eine Beschleunigungs-/Verzögerungsbearbeitung aus, um die Geschwindigkeit jeder Antriebsachse für jede Interpolationsperiode zu berechnen und gibt die berechneten Geschwindigkeitsdaten an die Servosteuereinheit 16.
Sodann steuert die Servosteuereinheit 16 einen Servomotor 2 auf Basis der Ausganges der Beschleunigungs-/Verzögerungseinheit 15 und der Parameter, wie der Servo-Regelkreisverstärkung PG und des Optimalwertsteuerungskoeffizienten α, welche durch die Parametereinstelleinheit 12 eingestellt sind.
2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Arbeitsablaufes in jedem Steuerzyklus einer numerischen Steuerung 1 gemäß 1. Der Ablauf wird nachfolgend anhand der einzelnen Schritte erläutert.

– [Schritt SA01] Die Programmanalyseeinheit 11 liest und analysiert einen Befehlsblock aus dem Bearbeitungsprogramm 21 und erzeugt die Befehlsdaten.
– [Schritt SA02] Die Parametereinstelleinheit 12 prüft auf Basis der in Schritt SA01 generierten Befehlsdaten, ob die Servo-Regelkreisverstärkung PG entsprechend dem Bewegungsbefehl der Befehlsdaten geändert werden muss. Ist die Regelkreisverstärkung PG zu ändern, geht das Verfahren zu Schritt SA03 und wenn nicht, wird die Regelkreisverstärkung PG in die Servosteuereinheit 16 gegeben und das Verfahren geht zu Schritt SA04.
– [Schritt SA03] Die Parametereinstelleinheit 12 ändert die Regelkreisverstärkung PG auf die Servo-Regelkreisverstärkung, die im Bewegungsbefehl verwendet wird, und stellt die geänderte Regelkreisverstärkung PG in die Servosteuereinheit 16 ein.
– [Schritt SA04] Die Parametereinstelleinheit 12 prüft auf Basis der in Schritt SA01 erzeugten Befehlsdaten, ob der Optimalwertsteuerungskoeffizient α geändert werden muss oder nicht, entsprechend dem Bewegungsbefehl der Befehlsdaten. Ist der Optimalwertsteuerungskoeffizient α zu ändern, geht das Verfahren zu Schritt SA05, wenn nicht, wird der Optimalwertsteuerungskoeffizient α in die Servosteuereinheit 16 gegeben und das Verfahren geht zu Schritt SA06.
– [Schritt SA05] Die Parametereinstelleinheit 12 ändert den Optimalwertsteuerungskoeffizienten α auf den Optimalwertsteuerungskoeffizienten, der im Bewegungsbefehl verwendet wird, um das Ergebnis in die Servosteuervorrichtung 16 zu geben.
– [Schritt SA06] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 gewinnt den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag ERR und gibt ihn in die Servosteuereinheit 16.
– [Schritt SA07] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 prüft, ob der im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten verwendete Optimalwertsteuerungskoeffizient α 1 ist oder nicht. Liegt der Optimalwertsteuerungskoeffizient α bei 1, geht das Verfahren zu Schritt SA10, andernfalls geht das Verfahren zu Schritt SA08.
– [Schritt SA08] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet auf Basis des zulässigen Positionsabweichungsbetrages ERR, wie in Schritt SA06 eingestellt, und der Regelkreisverstärkung PG sowie des Optimalwertsteuerungskoeffizienten α, welche in dem Bewegungsbefehl der Befehlsdaten verwendet werden, die Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung unter Verwendung obiger Gleichung (2). Die berechnete Geschwindigkeit wird als V eingestellt.
– [Schritt SA09] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 prüft, ob die Befehlsgeschwindigkeit im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten kleiner ist als die Geschwindigkeit V gemäß Rechnung in Schritt SA08, oder nicht. Ist sie kleiner als die berechnete Geschwindigkeit V, geht das Verfahren zu Schritt SA10. Andernfalls geht das Verfahren zu Schritt SA11.
– [Schritt SA10] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmt die Befehlsgeschwindigkeit im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten als Geschwindigkeit V.
– [Schritt SA11] Die Interpolationseinheit 14 führt eine Interpolationsverarbeitung auf Basis des Bewegungsbefehls der Befehlsdaten und der Geschwindigkeit V entsprechend der Definition durch die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 aus und erzeugt Interpolationsdaten.
– [Schritt SA12] Die Beschleunigungs-/Verzögerungseinheit 15 führt eine Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung auf Basis der in Schritt SA11 erzeugten Interpolationsdaten aus und gibt die Ergebnisdaten an die Servosteuereinheit 16.

Der grundlegende Aufbau und der Arbeitsgang in der numerischen Steuerung gemäß der Erfindung wurden bisher beschrieben. Nachfolgend werden speziellere Ausführungsbeispiele der numerischen Steuerung nach der Erfindung näher erläutert.
Eine numerische Steuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun näher anhand der 3 und 4 beschrieben.
Die numerische Steuerung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eingerichtet, eine Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation und eine Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation auszuführen und enthält entsprechend eine Einheit 17 für Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation und eine Einheit 18 für Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation gemäß 3 anstelle der Einheit 15 für Beschleunigung/Verzögerung in der numerischen Steuerung 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel (1).
Die Funktionen einzelner Komponenten der numerischen Steuerung 1 gemäß 3 sind ähnlich den Funktionen entsprechender Elemente in der numerischen Steuerung nach 1 mit Ausnahme der Interpolationseinheit 14, der Einheit 17 für Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation und der Einheit 18 für Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation.
Wird die Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation freigegeben, führt die Einheit 17 für Beschleunigung/Verzögerung vor Interpolation die entsprechende Verarbeitung auf Basis des Bewegungsbefehls und der durch die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmten Geschwindigkeit aus und gibt das Ergebnis an die Interpolationseinheit 14. Die Interpolationseinheit 14 erzeugt Daten, die gewonnen werden durch Interpolation von Punkten auf dem Befehlsweg für die Interpolationsperiode, und zwar auf Basis der Ergebnisdaten, wie durch die Einheit 17 für Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation bei Freigabe von Beschleunigung/Interpolation vor der Interpolation ausgegeben, oder auf Basis des Bewegungsbefehls der Befehlsdaten und der durch die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmten Geschwindigkeit, wenn die Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation nicht freigegeben ist.
Wenn die Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation freigegeben ist, führt die Einheit 18 für Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation die entsprechende Verarbeitung auf Basis der durch die Interpolationseinheit 14 ausgegebenen Interpolationsdaten aus zur Berechnung der Geschwindigkeit jeder Antriebsachse für jede Interpolationsperiode und gibt die Ergebnisdaten an die Servosteuereinheit 16. Ist die Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation nicht freigegeben, wird der Ausgang der Interpolationseinheit 14 an die Servosteuereinheit 16 gegeben.
4 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Arbeitsablaufes in jedem Steuerzyklus der numerischen Steuerung 1 gemäß 3. Bei diesem Arbeitsablauf wird vorausgesetzt, dass zu jedem Zeitpunkt die Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolationsverarbeitung freigegeben ist.
Da die Verfahrensschritte SB01 bis SB06 bei diesem Flussdiagramm gemäß 4 den Schritten SA01 bis SA06 des Flussdiagrammes nach 2 entsprechen, erfolgt keine wiederholte Beschreibung. Deshalb werden die Prozessschritte SB07 bis SB15 nachfolgend beschrieben.

– [Schritt S607] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 prüft, ob der Optimalwertsteuerungskoeffizient α im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten 1 ist oder nicht. Beträgt der Optimalwertsteuerungskoeffizient α 1, geht das Verfahren zu Schritt SB11; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt SB08.
– [Schritt SB08] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 berechnet auf Basis des zulässigen Positionsabweichungsbetrages ERR nach Schritt SB06 und der Regelkreisverstärkung PG sowie des Optimalwertsteuerungskoeffizienten α, welche im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten eingesetzt sind, die Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung unter Verwendung der obigen Gleichung (2). Die berechnete Geschwindigkeit wird als Geschwindigkeit V gesetzt.
– [Schritt SB09] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 prüft, ob die Befehlsgeschwindigkeit im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten kleiner ist als die Geschwindigkeit V gemäß Rechnung in Schritt SB08. Ist sie kleiner als die Geschwindigkeit V, geht das Verfahren zu Schritt SB11, andernfalls geht das Verfahren zu Schritt SB10.
– [Schritt SB10] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmt die Geschwindigkeit V gemäß Rechnung in Schritt SB08 als Vorschubgeschwindigkeit F.
– [Schritt SB11] Die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmt als Befehlsgeschwindigkeit im Bewegungsbefehl der Befehlsdaten die Vorschubgeschwindigkeit F.
– [Schritt SB12] Es wird geprüft, ob die Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation freigegeben ist oder nicht. Ist sie freigegeben, geht das Verfahren zu Schritt SB14, andernfalls geht das Verfahren zu Schritt [SB13].
– [Schritt SB13] Die Interpolationseinheit 14 führt auf Basis des Bewegungsbefehls der Befehlsdaten und der durch die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmten Geschwindigkeit die Interpolationsverarbeitung aus zur Erzeugung der Interpolationsdaten. Das Verfahren geht zu Schritt SB15.
– [Schritt SB14] Die Einheit 17 für die Interpolation vor der Beschleunigung/Verzögerung führt auf Basis des Bewegungsbefehls der Befehlsdaten und der durch die Geschwindigkeitssteuereinheit 13 bestimmten Geschwindigkeit die Verarbeitung bezüglich Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation aus. Die Interpolationseinheit 14 führt auf Basis der Ergebnisdaten bezüglich Beschleunigung/Verzögerung vor der Interpolation die Interpolationsverarbeitung aus und erzeugt die Interpolationsdaten.
– [Schritt SB15] Die Einheit 18 für Beschleunigung/Verzögerung nach Interpolation führt auf Basis der erzeugten Interpolationsdaten die Verarbeitung bezüglich Beschleunigung/Verzögerung nach der Interpolation aus und gibt die Ergebnisdaten an die Servosteuereinheit 16.

Eine numerische Steuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun näher beschrieben.
Die numerische Steuerung 1 dieses Ausführungsbeispieles führt eine Steuerung durch, wobei Bewegungsbefehle, die sich hinsichtlich der Servo-Regelkreisverstärkung und des Optimalwertsteuerungskoeffizienten unterscheiden, wie Schneidvorschub und Eilgang, überlappen.
Überlappen sich ein Bewegungsbefehl für Schneidvorschub und ein Bewegungsbefehl für Eilgang, werden Servo-Regelkreisverstärkungen und/oder Optimalwertsteuerungskoeffizienten zwischen Schneidvorschub und Eilgang während der Bewegung in der Überlappung im Wechsel umgeschaltet.
Bei der numerischen Steuerung dieses Ausführungsbeispieles wird auf Basis der Servo-Positionsverstärkung und des Optimalwertsteuerungskoeffizienten, welche tatsächlich eingesetzt werden, und des vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrages auch vor und nach dem wechselseitigen Umschalten der Servo-Regelkreisverstärkungen und/oder Optimalwertsteuerungskoeffizienten die Vorschubgeschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, sequenziell gewonnen. Ist die auszugebende Vorschubgeschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, wird die Geschwindigkeit, welche gewonnen wird durch Arretieren bei der Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, als die Vorschubgeschwindigkeit eingestellt. Sodann werden, wie bei den oben beschriebenen numerischen Steuerungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Geschwindigkeitssteuerverarbeitung, die Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung und die Interpolationsverarbeitung ausgeführt.
Wie oben beschrieben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel dann, wenn ein Bewegungsbefehl des Schneidvorschubs und ein Bewegungsbefehl für den Eilgang überlappen auch dann, wenn Servo-Regelkreisverstärkung und/oder Optimalwertsteuerungskoeffizienten während der Bewegung in Überlappung umgeschaltet werden, die Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, sequenziell berechnet. Die Geschwindigkeit wird auf Basis der berechneten Geschwindigkeit gesteuert. Deshalb kann ein Positionsabweichungsbetragsüberschreitungsalarm vorab an der Entstehung gehindert werden. Auch kann ein Bewegungsbefehl entsprechend einem eingestellten Beschleunigungs-/Verzögerungswert erreicht werden.
Eine numerische Steuerung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr beschrieben.
Die numerische Steuerung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel führt eine Steuerung aus, bei der die Servo-Regelkreisverstärkung bei der gemäß einem Bewegungsbefehl ausgeführten Bewegung mit der Position des Servomotors variiert, und wird hauptsächlich eingesetzt bei Pressmaschinen und dergleichen.
In der numerischen Steuerung gemäß diesem Beispiel wird auf Basis der momentan verwendeten und mit der Position variierenden Servo-Regelkreisverstärkung, des momentan verwendeten Optimalwertsteuerungskoeffizienten und des vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrages die Vorschubgeschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung sequenziell gewonnen. Ist die auszugebende Vorschubgeschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, wird diejenige Geschwindigkeit als Vorschubgeschwindigkeit eingestellt, welche gewonnen wird durch Arretierung (Halten) der Geschwindigkeit, die bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung. Sodann werden, so wie bei der numerischen Steuerung nach dem ersten Ausführungsbeispiel, die Geschwindigkeitssteuerverarbeitung, die Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung und die Interpolationsverarbeitung ausgeführt.
Wie oben beschrieben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel auch dann, wenn wie bei einer Pressmaschine oder dergleichen die Servo-Regelkreisverstärkung mit der Position des Servomotors bei der gemäß einem Bewegungsbefehl ausgeführten Bewegung variiert, die Geschwindigkeit, welche bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Bewegungsabweichungsbetrag nicht überschreitende Bewegungsabweichung, sequenziell gewonnen. Da die Geschwindigkeit auf Basis der berechneten Geschwindigkeit gesteuert wird, kann ein Positionsabweichungsbetragüberschreitungsalarm vorab unterbunden werden und ein Bewegungsbefehl gemäß dem eingestellten Beschleunigung-/Verzögerungswert kann erreicht werden.
Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in unterschiedlicher Weise mit geeigneten Abwandlungen ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-321000 [0006, 0007, 0012]
JP 04-293107 [0006, 0008, 0012]

Claims

Numerische Steuerung, welche eine Maschine auf Basis eines Bearbeitungsprogrammes steuert und aufweist: eine Programmanalyseeinheit, welche das Bearbeitungsprogramm zur Erzeugung von Befehlsdaten analysiert; eine Parametereinstelleinheit, welche auf Basis der Befehlsdaten einen Parameter einstellt, der für die Servosteuerung tatsächlich eingesetzt wird; und eine Geschwindigkeitssteuereinheit, welche auf Basis des eingestellten Parameters und eines vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrages eine Vorschubgeschwindigkeit gewinnt, die bestimmt ist durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung, und welche dann, wenn eine durch die Befehlsdaten befohlene Vorschubgeschwindigkeit größer ist als die gewonnene Vorschubgeschwindigkeit, die durch die Befehlsdaten vorgeschriebene Vorschubgeschwindigkeit auf die gewonnene Vorschubgeschwindigkeit einstellt.
Numerische Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei der Parameter zumindest eine Servo-Positionsverstärkung und einen Optimalwertsteuerungskoeffizienten enthält.
Numerische Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeitssteuereinheit die Vorschubgeschwindigkeit, welche durch eine den vorgegebenen zulässigen Geschwindigkeitsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung bestimmt ist, als Maximalgeschwindigkeit gewinnt, welche der nachfolgenden Gleichung genügt: V ≤ ERR × PG/(1 – α) wobei V die Geschwindigkeit ist, welche durch eine den vorgegebenen zulässigen Positionsabweichungsbetrag nicht überschreitende Positionsabweichung bestimmt ist, ERR der zulässige Positionsabweichungsbetrag ist, PG eine Servo-Positionsverstärkung ist, und α der Optimalwertsteuerungskoeffizient ist.