DE102017003649B4

DE102017003649B4 - Numerische Steuereinheit

Info

Publication number: DE102017003649B4
Application number: DE102017003649.7A
Authority: DE
Inventors: Kousuke Uno
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2037-04-14
Also published as: JP2017191536A; JP6514141B2; DE102017003649A1; CN107300893A; CN107300893B; US20170300030A1; US10261492B2

Abstract

Numerische Steuereinheit, die so ausgelegt ist, dass sie eine Maschine, die eine Spindel und eine Achse umfasst, die die Spindel antreibt, auf Basis einer Programmanweisung steuert und eine rückgekoppelte Steuerung durchführt, um eine Bewegungsgeschwindigkeit der Achse zu steuern, so dass ein Lastwert der Spindel konstant wird, wobei die numerische Steuereinheit umfasst:eine Anweisungsprogrammanalyseeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Programmanweisung analysiert und Anweisungsdaten generiert, die eine Bewegung der Achse anweisen; undeine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Geschwindigkeitsberechnungsverarbeitung startet, um eine Überbrückung für eine Vorschubgeschwindigkeit der Anweisungsdaten durch eine rückgekoppelte Steuerung zu berechnen, so dass der Spindellastwert konstant wird, wobei die Geschwindigkeitsberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie einen Integralterm aktualisiert, der zum Eliminieren einer Abweichung zwischen einem gewünschten Spindellastwert und einem Rückkopplungswert eines mathematischen Ausdrucks vorgesehen ist, der bei der rückgekoppelten Steuerung verwendet wird, wenn eine weitere Überbrückung ausgegeben wird, die sich von der berechneten Überbrückung unterscheidet, wobei dem Integralterm ein Substitutwert zugewiesen wird, der durch Rückrechnung von der weiteren Überbrückung erhalten wird, die ausgegeben wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine numerische Steuereinheit und insbesondere auf eine numerische Steuereinheit, die einen Ausgabewert bei einer rückgekoppelten Steuerung steuert.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Manche bestehenden Techniken bieten durch eine derartige Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit, dass eine Last einer Spindel konstant wird, eine Verbesserung der Schneidgeschwindigkeit und eine längere Lebensdauer von Schneidwerkzeugen (siehe z. B. die japanische Patentanmeldung JP 2012- 32 869 A ). Bei einem solchen Steuerverfahren wird, um die Last so zu steuern, dass sie konstant wird, ein Schneidvolumen erhöht, indem eine Vorschubgeschwindigkeit erhöht wird, wenn das Schneidvolumen pro Zeiteinheit klein ist, und das Schneidvolumen verringert, indem die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, wenn das Schneidvolumen groß und die Spindellast hoch ist. Wenn dieses Steuerverfahren einfach auf eine Werkzeugmaschine angewandt wird, kann die Vorschubgeschwindigkeit je nach Verarbeitungsprogramm, Form eines zu verarbeitenden Elements und dergleichen unbegrenzt erhöht werden.
Wenn das Schneidvolumen sich schnell erhöht, während die Vorschubgeschwindigkeit erhöht wird, kann eine diskrete Zeitsteuerung das Werkzeug und/oder das zu verarbeitende Element beschädigen, bevor die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird.
Folglich muss die Änderung der Vorschubgeschwindigkeit auf ein gewisses Ausmaß begrenzt werden. Wenn der Ausgabewert in der rückgekoppelten Steuerung jedoch einfach begrenzt wird und der Ausgabewert durch den Maximalwert oder den Mindestwert überschrieben wird, kann es passieren, dass ein Integralterm oder eine Merkmalshöhe äquivalent dazu eine unbeabsichtigte Änderung zeigt. Diverse Steuerverfahren können in Erwägung gezogen werden, um die Vorschubgeschwindigkeit zu steuern, wobei von diesen die PID-Steuerung als typisches Steuerschema zum Steuern und Halten eines gewissen Werts, so dass dieser einen konstanten Wert annimmt, weitverbreitet ist. Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird eine Ausführungsform auf Basis eines Beispiels erörtert, bei dem die Steuerung einer Überbrückung durch PID-Steuerung als Steuerverfahren zum Steuern der Vorschubgeschwindigkeit verwendet wird.
Eine durch die PID-Steuerung erhaltene Ausgabe kann für gewöhnlich mit dem folgenden ersten mathematischen Ausdruck berechnet werden. $O (t) = K_{p} e_{L} (t) + \int_{t_{0}}^{t} K_{i} e_{L} (t) d t + K_{d} \frac{d}{d t} e_{L} (t) + C$

O(t): Ausgabewert
e_L(t): Differenz zwischen einem Zielwert und einem aktuellen Wert (Zeitpunkt t) eines Steuerziels
Kp: Zuwachs eines proportionalen Terms der PID-Steuerung
Ki: Zuwachs eines Integralterms der PID-Steuerung
Kd: Zuwachs eines Ableitungsterms der PID-Steuerung
C: Offset der PID-Steuerung

Wenn die Vorschubgeschwindigkeit so gesteuert wird, dass die Last der Spindel konstant wird, ist der Ausgabewert O(t) als Vorschubgeschwindigkeit (Überbrückung) definiert, ist e_L(t) als Unterschied zwischen der Zielspindellast und der Spindellast zum Zeitpunkt t definiert, sind geeignete Werte als die Konstanten spezifiziert und wird es dadurch möglich, die Spindellast näher zum Zielwert zu bringen. In einem Zustand, in dem kein Schneiden durchgeführt wird, anders ausgedrückt in einem Zustand des Leerlaufs der Spindel, ändert sich die Spindellast nicht einmal dann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit erhöht wird, so dass es wünschenswert ist, die Steuerung nur während des Schneidens durchzuführen, anders ausgedrückt nur wenn die Spindellast einen vordefinierten Wert erreicht und auf oder über diesem bleibt. Es sei angemerkt, dass der Zeitpunkt, an dem die PID-Steuerung gestartet wird, im ersten mathematischen Ausdruck als t₀ definiert ist.
4 veranschaulicht ein Beispiel für ein Blockschaubild der rückgekoppelten Steuerung unter Verwendung der PID-Steuerung der Ausführungsform. Wenn die in 4 veranschaulichte rückgekoppelte Steuerung an ein Bearbeitungswerkzeug angewandt wird, das die numerische Steuerung zum Steuern der Spindellast durchführt, so dass diese konstant ist, wie oben beschrieben, wird der Ausgabewert O(t_n) der aktuellen Steuerperiode für jede Steuerperiode der rückgekoppelten Steuerung gemäß der Zielspindellast berechnet und die Rückkopplung L(t) der Spindellast der tatsächlichen Verarbeitung und somit die Steuerung wird durchgeführt. Anders ausgedrückt erfolgt ein Durchlauf des Betriebsablaufs, wie im Blockschaubild von 4 gezeigt, für jede Steuerperiode. Wenn der Fokus auf dem mit der Integration assoziierten Block liegt, ist der Wert, der vom Integrationsblock ausgegeben wird, zum Zeitpunkt tn, hier durch den folgenden zweiten mathematischen Ausdruck dargestellt, wenn kein bestimmter Vorgang durchgeführt wird. $\int_{t_{0}}^{t_{n}} K_{i} e_{L} (t) d t = \int_{t_{0}}^{t_{n - 1}} K_{i} e_{L} (t) d t + \int_{t_{n - 1}}^{t_{n}} K_{i} e_{L} (t) d t$
Wie aus dem zweiten mathematischen Ausdruck ersichtlich, wird bei einem Wert, der vom Integrationsblock ausgegeben wird, wie zum Zeitpunkt tn berechnet, ein Wert, der vom Integrationsblock ausgegeben wird, zum Zeitpunkt t_n-1, verwendet und wird bei einem Wert, der vom Integrationsblock ausgegeben wird, zum Zeitpunkt t_n-1, gleichermaßen ein Wert, der vom Integrationsblock ausgegeben wird, zum Zeitpunkt t_n-2, verwendet. Eine Merkmalshöhe, die die Steuerperioden überbrückt, so dass auf diese Weise ein Wert angenommen wird, unabhängig davon, ob die Übernahme in Form einer Summe oder eines Produkts erfolgt, ist für gewöhnlich für eine Verwendung bei der Eliminierung einer Abweichung zwischen dem Wert des Steuerziels (Spindellast) und dem gewünschten Wert davon vorgesehen. Eine solche Merkmalshöhe nimmt bei jeder durchgeführten Berechnung einen anderen Wert an, solange die Abweichung zwischen dem Steuerzielwert und dem gewünschten Wert davon vorhanden ist. Folglich ändert sich der Wert beträchtlich, wenn der Zustand, in dem eine solche Abweichung nicht eliminiert werden kann, andauert.
5 veranschaulicht das Ergebnis einer Simulation der PID-Steuerung, die mit geeigneten numerischen Werten durchgeführt wurde, die als die Konstanten spezifiziert sind. In 5 ist ein Satz von Graphen veranschaulicht, wobei die horizontalen Achsen eine Vorschubmenge (Distanz) eines Werkzeugs darstellen und die vertikalen Achsen eine Schnitttiefe, eine Vorschubgeschwindigkeit, einen Spindellastwert bzw. einen Wert eines Integralterms darstellen. Aus 5 geht hervor, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs, wenn die PID-Steuerung umgesetzt wird, sich gemäß einer Änderung der Schnitttiefe des Werkzeugs in Bezug auf ein Werkstück ändert und der Wert sich der Zielspindellast nähert, während die Distanz des Vorschubs der Spindellast zunimmt, anders ausgedrückt während die Zeit verstreicht. Zum Zeitpunkt (A), an dem die Schnitttiefe schnell zunimmt, weicht die Spindellast jedoch beträchtlich von der Zielspindellast ab. Wenn kein Schema zum Schätzen der Schnitttiefe vorab verfügbar ist, wird in eine Region eingedrungen, in der die Schnitttiefe hoch ist, während die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist. Folglich muss ein Maximalwert für die Vorschubgeschwindigkeit spezifiziert werden, um das Abweichen der Spindellast zu verhindern. Angesichts dessen veranschaulicht 6 einen Fall, bei dem ein oberer Grenzwert für die Vorschubgeschwindigkeit unter der gleichen Bedingung wie in 5 spezifiziert wird, lediglich um den Ausgabewert zu begrenzen.
6 veranschaulicht einen Satz von Graphen mit der gleichen Skala wie in 5. Aus 6 geht hervor, dass die Vorschubgeschwindigkeit begrenzt ist, so dass sie den oberen Grenzwert nicht überschreitet, da der obere Grenzwert der Vorschubgeschwindigkeit spezifiziert wurde. Außerdem geht hervor, dass die Spindellast zum Zeitpunkt (B) im Vergleich zum Zeitpunkt (A) von 5 nicht hoch wird. Vom Zeitpunkt (B) zum Zeitpunkt (C) ist die Vorschubgeschwindigkeit jedoch weiterhin mit dem oberen Grenzwert identisch, so dass die Spindellast höher als die Zielspindellast bleibt. Dies ist auf die folgenden Gründe zurückzuführen. Insbesondere wird die Spindellast infolge der Spezifikation des oberen Grenzwerts verringert, wenn die Geschwindigkeit und die Abweichung zwischen der Zielspindellast und der Spindellast hoch bzw. groß werden. Folglich wird der Wert des Integralterms im Vergleich zum Fall von 5 groß, dauert es vom Zeitpunkt (B) zum Zeitpunkt (C) länger, den Integralterm zu verringern, und dauert es länger, die Vorschubgeschwindigkeit, die ein Ausgabewert ist, zu verringern. Auf diese Weise bewirkt eine einfache Spezifikation des oberen Grenzwerts für die Vorschubgeschwindigkeit zum Begrenzen der Ausgabe, dass die Vorschubgeschwindigkeit am oberen Grenzwert klebt, was ein Faktor ist, der die Werkzeuge und/oder Werkstücke beschädigt und ein Überhitzen des Spindelmotors und/oder des Vorschubachsenmotors bewirkt.
Wie oben erörtert, liegt das Problem bei der rückgekoppelten Steuerung einer numerischen Steuereinheit darin, dass, wenn der Ausgabewert begrenzt oder gesteuert wird, die „Merkmalshöhe, die zum Eliminieren einer Abweichung zwischen dem Rückkopplungswert und dem gewünschten Wert vorgesehen ist“ (der Wert, der mit dem Integralterm des ersten mathematischen Ausdrucks berechnet wird (zweiter Term von rechts)), die durch ein Integral oder eine Summe oder ein Produkt, Steuerperioden in der rückgekoppelten Steuerung überbrückend, dargestellt ist, unabsichtlich erhöht oder verringert wird. Außerdem liegt ein weiteres Problem darin, dass die unbeabsichtigte Änderung der Merkmalshöhe Bearbeitungswerkzeuge, Arbeitswerkzeuge und/oder zu verarbeitende Elemente beschädigen kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Obigen liegt ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer numerischen Steuereinheit, die in der Lage ist, einen Ausgabewert zu steuern, ohne eine Verzögerung oder dergleichen bei der Durchführung einer rückgekoppelten Steuerung zu bewirken.
Die numerische Steuereinheit der vorliegenden Erfindung löst die oben identifizierten Probleme durch Durchführen einer Rückrechnung eines Integrals oder einer Merkmalshöhe ähnlich dem Integral und Aktualisieren des Integrals oder der Merkmalshöhe, so dass die rückgekoppelte Steuerung den wünschenswerten Ausgabewert ausgibt, wenn der Ausgabewert aus der rückgekoppelten Steuerung begrenzt oder gesteuert wird.
Außerdem steuert die numerische Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung eine Maschine, die eine Spindel und eine Achse umfasst, die die Spindel antreibt, und eine rückgekoppelte Steuerung durchführt, um eine Bewegungsgeschwindigkeit der Achse auf Basis einer Programmanweisung so zu steuern, dass ein Spindellastwert der Spindel konstant wird. Die numerische Steuereinheit umfasst eine Anweisungsprogrammanalyseeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Programmanweisung analysiert und Anweisungsdaten generiert, die eine Bewegung der Achse anweisen; und eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Geschwindigkeitsberechnungsverarbeitung startet, um eine Vorschubgeschwindigkeit der Achse anhand der Anweisungsdaten zu berechnen, oder eine Überbrückung für die Vorschubgeschwindigkeit durch die rückgekoppelte Steuerung, so dass der Spindellastwert konstant wird. Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Merkmalshöhe, die zum Eliminieren einer Abweichung zwischen einem gewünschten Wert und einem Rückkopplungswert eines mathematischen Ausdrucks vorgesehen ist, der bei der rückgekoppelten Steuerung verwendet wird, aktualisiert, wenn eine weitere Überbrückung ausgegeben wird, die sich von der berechneten Überbrückung unterscheidet. Die Merkmalshöhe wird mit einem Wert aktualisiert, der durch eine Rückrechnung anhand der anderen Überbrückung erhalten wird, die ausgegeben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine unbeabsichtigte Erhöhung und Verringerung eines Integrals oder einer Merkmalshöhe ähnlich dazu eliminiert werden und kann eine Trackingleistung der Steuerung verbessert werden. Folglich ist es möglich, eine Beschädigung von Werkzeugmaschinen, Arbeitswerkzeugen und/oder zu verarbeitenden Elementen, ein Überhitzen von Motoren und dergleichen zu verhindern.
Figurenliste
Die obigen und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen:

1 ein schematisches Blockschaubild einer numerischen Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Schaubild ist, das Änderungen einer Schnitttiefe, einer Überbrückung, eines Spindellastwerts und eines Werts eines Integralterms bei einer PID-Steuerung durch die numerische Steuereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Ablaufplan der Verarbeitung ist, die von einer Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 durchgeführt wird, die in der numerischen Steuereinheit 1 von 1 bereitgestellt ist, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Beispiel für ein Blockschaubild einer rückgekoppelten Steuerung unter Verwendung von PID-Steuerung veranschaulicht;
5 ein Schaubild ist, das Änderungen einer Schnitttiefe, einer Überbrückung, eines Spindellastwerts und eines Werts eines Integralterms bei einer normalen PID-Steuerung veranschaulicht; und
6 ein Schaubild ist, das Änderungen der Schnitttiefe, der Überbrückung, des Spindellastwerts und des Werts des Integralterms bei der PID-Steuerung mit begrenzter Ausgabe veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Funktionsblockschaubild einer numerischen Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die numerische Steuereinheit 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine Anweisungsprogrammanalyseeinheit 10, eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11, eine Interpolationseinheit 12, eine Post-Interpolation-Beschleunigungs-/Entschleunigungseinheit 13, eine Servomotorsteuereinheit 14 und eine Spindellastmesseinheit 15.
Die Anweisungsprogrammanalyseeinheit 10 ist so konfiguriert, dass sie Blöcke sequentiell liest, die Vorgänge einer Maschine anweisen, die das Steuerziel ist (die Blöcke werden aus einem Programm oder dergleichen gelesen, das in einer nicht gezeigten Speichereinheit gespeichert ist); dass sie eine Analyse der Blöcke durchführt, die gelesen wurden; dass sie Anweisungsdaten zum Anweisen einer Bewegung einer Achse, die von einem Servomotor 2 angetrieben wird, auf Basis des Ergebnisses der Analyse generiert; und dass sie die generierten Anweisungsdaten an die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 ausgibt.
Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 ist so konfiguriert, dass sie eine Überbrückung für die Vorschubgeschwindigkeit der Anweisungsdaten berechnet, die von der Anweisungsprogrammanalyseeinheit 10 eingegeben werden, so dass die Spindellast konstant wird. Die Überbrückung wird auf Basis einer Spindellast eines Spindelmotors 3 berechnet, die von der Spindellastmesseinheit 15 gemessen wird. Außerdem ist die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 so konfiguriert, dass sie die Anweisungsdaten mit der auf Basis der berechneten Überbrückung angepassten Vorschubgeschwindigkeit an die Interpolationseinheit 12 ausgibt. Die Interpolationseinheit 12 ist so konfiguriert, dass sie Interpolationsdaten auf Basis der Anweisungsdaten mit der angepassten Vorschubgeschwindigkeit generiert, die von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 eingegeben werden. Die Interpolationsdaten werden als Punkt für jede Interpolationsperiode auf einem Weg der Anweisung durch die Anweisungsdaten generiert. Die Interpolationseinheit 12 ist außerdem so konfiguriert, dass sie die generierten Interpolationsdaten an die Post-Interpolation-Beschleunigungs-/Entschleunigungseinheit 13 ausgibt.
Die Post-Interpolation-Beschleunigungs-/Entschleunigungseinheit 13 ist so konfiguriert, dass sie die Geschwindigkeiten der jeweiligen Achsen in jeder Interpolationsperiode auf Basis der Interpolationsdaten berechnet, die von der Interpolationseinheit 12 eingegeben werden, und Ergebnisdaten an die Servomotorsteuereinheit 14 ausgibt.
Schließlich ist die Servomotorsteuereinheit 14 so konfiguriert, dass sie den Servomotor 2, der die Achse der Maschine antreibt, die das Steuerziel ist, auf Basis der Ausgabe durch die Post-Interpolation-Beschleunigungs-/Entschleunigungseinheit 13 steuert.
Es sei angemerkt, dass 1 andere Funktionselemente, die darin vorhanden sein können oder sollten, wie z. B. einen Spindelmotorsteuerkreis und einen Verstärker für den Spindelmotor, nicht explizit veranschaulicht.
Die Berechnung der Geschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 durchgeführt wird, wird nachstehend beschrieben. Es wird in Betracht gezogen, dass die PID-Steuerung im Kontext der vorliegenden Erfindung die folgende Erweiterung umfasst. (Erweiterung) Ein beliebiger geeigneter Wert kann einem Integralterm zu einem beliebigen geeigneten Zeitpunkt zugewiesen werden, und ein solcher Integralterm wird durch ein indefinites Integralsymbol notiert, dessen unterer Endpunkt ausgelassen ist.
Gemäß der oben identifizierten Erweiterung verwendet die vorliegende Erfindung den folgenden dritten mathematischen Ausdruck als mathematischen Ausdruck für die PID-Steuerung. $O (t) = K_{p} e_{L} (t) + \int_{}^{t} K_{i} e_{L} (t) d t + K_{d} \frac{d}{d t} e_{L} (t) + C$
Bei der PID-Steuerung, die unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der oben beschriebene obere Grenzwert für den Ausgabewert spezifiziert ist, weist die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11, die in der numerischen Steuereinheit 1 dieser Ausführungsform bereitgestellt ist, einen Substitutwert I (der mit dem folgenden vierten mathematischen Ausdruck berechnet wird) dem Integralterm zum Zeitpunkt t zu, an dem der Ausgabewert O(t), der mit dem dritten mathematischen Ausdruck berechnet wurde, den oberen Grenzwert Ot überschritt. Danach wird der Substitutwert, der für jede Steuerperiode gemäß dem vierten mathematischen Ausdruck berechnet wurde, dem Integralterm des dritten mathematischen Ausdrucks zugewiesen und wird O_t anstatt O(t) ausgegeben, während der Ausgabewert O(t), der mit dem dritten mathematischen Ausdruck berechnet wird, größer als der obere Grenzwert O_t ist. Der Substitutwert I, der mit dem vierten mathematischen Ausdruck berechnet wird, ist ein Wert, der durch Rückberechnung vom Wert der Überbrückung erhalten wird, der ausgegeben wurde (oberer Grenzwert O_t). $I = O_{t} - K_{p} e_{L} (t) - K_{d} \frac{d}{d t} e_{L} (t) - C$
Das Ergebnis einer Simulation eines Falls, bei dem die oben beschriebene Verarbeitung unter den gleichen Bedingungen wie in 6 angewandt wird, ist in 2 veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht, wird die Ausgabe durch die numerische Steuereinheit 1 dieser Ausführungsform auf gleiche oder ähnliche Weise wie in 6 begrenzt. Unterdessen wird gemäß der numerischen Steuereinheit 1 ein Prozess hinzugefügt, laut welchem ein Wert, der gewährleistet, dass die Ausgabe nach Ausgabe der Begrenzung dem Integralterm zugewiesen wird, wenn die Berechnung der PID-Steuerung durchgeführt wird. Folglich erhöht sich der Wert des Integralterms wie in 6 nicht einmal dann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit den oberen Grenzwert zum Zeitpunkt (D) erreicht, und bleibt ein konstanter Wert. Auch wenn die Spindellast in dem Moment, in dem die Schnitttiefe sich zum Zeitpunkt (E) erhöhte, zu jener von 6 äquivalent wird, nimmt außerdem die Vorschubgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Zeitpunkt (E) ab und nimmt auch die Spindellast ab. Auf diese Weise wird verstanden, dass gemäß der numerischen Steuereinheit 1 dieser Ausführungsform eine unbeabsichtigte Erhöhung oder Verringerung des Integralterms verhindert wird und somit das Reaktionsverhalten der Steuerung erhöht wird.
3 ist ein Ablaufplan der Verarbeitung, die für jede Steuerperiode von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 durchgeführt wird, gemäß dieser Ausführungsform. Es sei angemerkt, dass beim Ablaufplan von 3 L(t) ein Wert der aktuellen Spindellast ist, Lm ein Wert der Spindellast ist, bei dem das von der vorliegenden Erfindung eingeführte Steuerverfahren wirksam wird, O(t) der mit der PID-Steuerung berechnete Ausgabewert ist und Ot der vordefinierte obere Grenzwert für den Ausgabewert ist.
[Schritt SA01] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 ermittelt, ob der aktuelle Spindellastwert L(t) des Spindelmotors (3), der von der Spindellastmesseinheit 15 gemessen wird, größer gleich dem Spindellastwert Lm ist, der vorab spezifiziert wurde und bei dem das Steuerverfahren dieser Ausführungsform wirksam wird. Wenn der aktuelle Spindellastwert L(t) größer gleich dem Spindellastwert Lm ist, geht der Prozess zu Schritt SA02 über oder geht andernfalls zu Schritt SA06 über.
[Schritt SA02] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 berechnet den Ausgabewert O(t) durch die rückgekoppelte Steuerung durch die PID-Steuerung.
[Schritt SA03] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 ermittelt, ob der Ausgabewert O(t), der von der PID-Steuerung in Schritt SA02 berechnet wird, kleiner gleich O_t ist, der der vordefinierte obere Grenzwert des Ausgabewerts ist. Wenn O(t) kleiner gleich O_t ist, geht der Prozess zu Schritt SA04 über. Wenn O(t) Ot überschreitet, geht der Prozess zu Schritt SA05 über.
[Schritt SA04] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 definiert O(t), der in Schritt SA02 berechnet wurde, als Ausgabewert.
[Schritt SA05] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 weist den Substitutwert des vierten mathematischen Ausdrucks dem Integralterm zu und definiert Ot als Ausgabewert.
[Schritt SA06] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 gibt die normale Überbrückung aus.
[Schritt SA07] Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 11 passt die Anweisungsdaten auf Basis des berechneten Ausgabewerts an und gibt die angepassten Anweisungsdaten an die Interpolationseinheit 12 aus und beendet die Verarbeitung für die Steuerperiode dieses Zeitraums.
Auch wenn die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Vorstehenden beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die vorliegenden Erfindungen können entsprechend modifiziert in diversen Formen umgesetzt werden.
Beispielsweise wurden Beschreibungen der oben beschriebenen Ausführungsform unter der Annahme bereitgestellt, dass die vorliegende Erfindung auf die rückgekoppelte Steuerung auf Basis der PID-Steuerung angewandt wird. Bei der PID-Steuerung entspricht der Integralterm der „Merkmalshöhe, die zum Eliminieren der Abweichung zwischen dem Rückkopplungswert und dem gewünschten Wert vorgesehen ist“, die durch eine Summe oder ein Produkt, Steuerperioden bei der rückgekoppelten Steuerung überbrückend, dargestellt ist, so dass die obigen Beschreibungen auf der Annahme bereitgestellt sind, dass der Substitutwert dem Integralterm zugewiesen wird. Unterdessen sollten, wenn die vorliegende Erfindung auf andere Steuerschemata anzuwenden ist, die Steuerschemata so konfiguriert sein, dass ein Substitutwert, der durch Rückrechnung vom Ausgabewert erhalten wird, einem Term zugewiesen wird, der der „Merkmalshöhe, die zum Eliminieren der Abweichung zwischen dem Rückkopplungswert und dem gewünschten Wert vorgesehen ist“, entspricht.

Claims

Numerische Steuereinheit, die so ausgelegt ist, dass sie eine Maschine, die eine Spindel und eine Achse umfasst, die die Spindel antreibt, auf Basis einer Programmanweisung steuert und eine rückgekoppelte Steuerung durchführt, um eine Bewegungsgeschwindigkeit der Achse zu steuern, so dass ein Lastwert der Spindel konstant wird, wobei die numerische Steuereinheit umfasst: eine Anweisungsprogrammanalyseeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Programmanweisung analysiert und Anweisungsdaten generiert, die eine Bewegung der Achse anweisen; und eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Geschwindigkeitsberechnungsverarbeitung startet, um eine Überbrückung für eine Vorschubgeschwindigkeit der Anweisungsdaten durch eine rückgekoppelte Steuerung zu berechnen, so dass der Spindellastwert konstant wird, wobei die Geschwindigkeitsberechnungseinheit so konfiguriert ist, dass sie einen Integralterm aktualisiert, der zum Eliminieren einer Abweichung zwischen einem gewünschten Spindellastwert und einem Rückkopplungswert eines mathematischen Ausdrucks vorgesehen ist, der bei der rückgekoppelten Steuerung verwendet wird, wenn eine weitere Überbrückung ausgegeben wird, die sich von der berechneten Überbrückung unterscheidet, wobei dem Integralterm ein Substitutwert zugewiesen wird, der durch Rückrechnung von der weiteren Überbrückung erhalten wird, die ausgegeben wird.