JP2003202912A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各モータの駆動能力を越えた速度指令が求め
られた場合にも、条件を選ばずに、各モータを安全に制
御可能な速度で動作させる。 【解決手段】 プログラムや手動によるスイッチからの
指令により各軸のモータへの速度指令Ｖｉを求める（Ｓ
１）。求めた速度指令と前周期での残りの速度指令Ｖｋ
を加算し補正された速度指令Ｖｊを求める（Ｓ２）。補
正された速度指令Ｖｊがクランプ速度Ｖｃ以下であれ
ば、補正された速度指令Ｖｊをモータへの速度指令Ｖｏ
として出力し（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６）、クランプ速度Ｖｃ
を越えるときは、クランプ速度Ｖｃをモータへの速度指
令Ｖｏとして出力し、出力せず残った値「Ｖｊ−Ｖｃ」
を残りの速度指令Ｖｋとして次の周期にまわす（Ｓ３，
Ｓ５，Ｓ６）。簡単な手段で条件を選ばず、モータの駆
動能力を超えるような速度指令がモータに与えられるこ
とがなく、モータを保護することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置に関
し、特に各軸のサーボモータへの速度指令の調整に特徴
のある数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、数値制御装置では、早送り速度、
最大切削送り速度等の送り速度をパラメータ等で設定す
ることができる。それらの設定値は、対象とするモータ
の能力、該モータで駆動される機械の剛性等、様々な要
因を考慮し決定される。数値制御装置は、それらの設定
値を使って各制御軸のモータの速度を求める。一般的に
はその速度は、モータの駆動能力（モータの最大駆動電
流やモータを駆動するアンプの特性によって決まる駆動
能力）を越えないように求まる。

【０００３】しかし、前記早送り速度、最大切削送り速
度等の送り速度のパラメータ設定値を誤ったとき、座標
変換等の演算の結果によって、又は、重畳軸等がある場
合に、対応するモータの駆動能力を越えた速度指令が求
まる場合がある。この場合、数値制御装置はアラームと
なり、停止するようにしたり、各軸の速度を制限してい
る。

【０００４】例えば、特公昭６２−２３３２４号公報に
は、各制御軸の移動量と合成速度を指令データとして与
え、この合成速度指令データに基づき周波数を調整され
たパルス列を作り、このパルス列と指令された移動量デ
ータを補間器に入力して補間し、その結果を各軸のモー
タへの指令とする数値制御装置において、モータで駆動
される移動軸が、基本３軸のＸ，Ｙ，Ｚ軸以外に、これ
らの軸と平行な軸がある場合、ある軸のモータへの速度
指令が設定された最大速度を越える場合が生じる。この
ような場合、この軸の速度指令を設定クランプ速度にク
ランプし、このクランプに応じて他の軸の速度指令を変
えるようにした発明が記載されている。

【０００５】又、特開平２−４８１０１号公報には、重
畳軸がある工作機械において、重畳する軸が駆動される
ときには、あらかじめ設定されたクランプ速度にクラン
プして駆動するようにした発明が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、指
令、設定された各種のデータを使って速度指令を求め、
その速度指令をモータが駆動制御する軸方向に分解する
ことにより、各制御軸のモータへの速度指令を作り、こ
の速度指令を用いて各制御軸のモータを駆動している。
そのため、上述した演算処理によって結果的に求まる各
制御軸のモータの速度に分解された速度が、各制御軸の
モータの駆動能力を越えないように各種のデータを設定
する必要があり、この設定が困難であった。又、その指
令速度がモータの駆動能力を超えるような場合には、パ
ルス列の周波数を調整したり、モータへの指令データを
調整し、かつ、調整に伴って関連する他の軸の移動量や
速度データを調整する必要があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、各種演算の結
果、各モータの駆動能力を越えた指令が求められた場合
にも、条件を選ばずに、各モータを安全に制御可能な速
度で動作させる数値制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】複数の制御軸を有する機
械を制御するために、指令データに基づいて各制御軸の
速度指令を発生し、該各制御軸の速度指令に基づいて各
制御軸のサーボモータをそれぞれ駆動する数値制御装置
において、各サーボモータに出力する速度指令を許容範
囲にクランプして出力する機能を各制御軸毎に備えたク
ランプ手段と、前記許容範囲を越えた分の速度指令デー
タを保存する手段とを設け、前記クランプ手段は、指令
された速度指令と保存された速度指令データとを加算
し、その和を許容範囲にクランプして速度指令としてそ
れぞれの制御軸のサーボモータに出力するようにした。
なお、指令された速度指令と保存された速度指令データ
とを加算した和が許容範囲内である場合には、当該速度
指令をクランプ手段の速度指令とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態の数
値制御装置が実行するデータ処理の流れを示す機能ブロ
ック図である。この実施形態では、２軸を駆動制御する
ときの例を示しており、しかも、モータで駆動される方
向が直交するＸ，Ｙ軸方向ではない場合の例である。す
なわち、図２に示すように、工具やテーブル等の可動物
を駆動するサーボモータＭ１とサーボモータＭ２による
可動物の移動方向が直交していない場合の例である。こ
の例では、サーボモータＭ１は、この数値制御装置で制
御される機械に設定されている基本座標系である直交座
標系のＸ軸方向に可動部を駆動し、サーボモータＭ２
は、前記直交座標系のＹ軸からθだけ傾いた軸（以下こ
の軸をＹｔ軸という）方向に可動部を駆動するものとし
ている。

【００１０】図１のように、数値制御装置では、ＮＣプ
ログラム１や入力スイッチ２からの信号等の指令データ
が入力手段３に入力され、速度指令Ｖｃが求められる。
この速度指令Ｖｃは、図２に示すような各軸の合成速度
の場合のときも、各軸毎の速度の場合のときもある。こ
こでいう各軸の動作方向は、基本座標系の方向、すなわ
ち図２で示すＸ軸，Ｙ軸の方向であり、モータの駆動に
より動作する軸（Ｙｔ軸）の方向ではない。

【００１１】入力手段３によって作られた速度指令Ｖｃ
は、その速度指令Ｖｃが合成速度であるときは第１の演
算手段４によって、基本座標系（直交座標系）の各軸
（Ｘ，Ｙ軸）の方向に分解される。すなわち、図２に示
すように、基本座標系（直交座標系）のＸ，Ｙ軸方向の
速度指令Ｖｘ´、Ｖｙ´が求められる。

【００１２】各軸の方向に分解された速度指令Ｖｘ´、
Ｖｙ´は第２の演算手段５によって、様々な変換を受け
る。図２のように、基本座標系の向きとモータ駆動によ
って実際に動作する方向が違う場合においては、この第
２の演算手段５によって、各サーボモータＭ１，Ｍ２で
駆動制御される制御軸であるＸ軸，Ｙｔ軸の方向の速度
指令Ｖｘ，Ｖｙを求める。図２に示すように、速度指令
Ｖｃから求まる基本座標系上の指令速度Ｖｘ´、Ｖｙ´
は、大きな値とはならなくても、各サーボモータＭ１，
Ｍ２での駆動方向への速度指令Ｖｘ，Ｖｙは大きな値と
なる場合が生じる。

【００１３】第２の演算手段５で求められた各サーボモ
ータＭ１，Ｍ２への速度指令Ｖｘ，Ｖｙは、それぞれの
クランプ手段６、８に入力され、この速度指令Ｖｘ，Ｖ
ｙと、それぞれの保持手段７、９に保持していた前周期
での残りの指令値を加算し、その加算結果をモータの許
容範囲内にするために設定クランプ値以下に制限して各
サーボモータＭ１，Ｍ２の駆動能力を越えない速度指令
Ｖox，ＶoyとしてサーボモータＭ１，Ｍ２に出力する。
残った速度指令のデータは保持手段７．９に保持する。

【００１４】図３は、このクランプ手段６、８と保持手
段７、９の動作、作用の説明図である。クランプ手段６
（８）に入力された速度指令Ｖｉと保持手段７（９）に
記憶する前周期での残りの速度指令データＶｋが加算さ
れて速度指令Ｖｊが求められ、この速度指令Ｖｊと設定
されているクランプ速度Ｖｃが比較されて、速度指令Ｖ
ｊが許容範囲内を示すクランプ速度Ｖｃを越えていると
きには、サーボモータへの速度指令Ｖｏをクランプ速度
Ｖｃとし、モータの駆動能力を越えない指令速度とす
る。そして、速度指令Ｖｊからクランプ速度Ｖｃを差し
引いた値Ｖｋのデータを保持手段７（９）に記憶させ
る。一方、速度指令Ｖｊがクランプ速度Ｖｃ以下であれ
ば、この速度指令Ｖｊがそのままサーボモータへの速度
指令Ｖｏとなる。そして保持手段７（９）にはＶｋ＝０
を記憶させる。以下この処理を所定周期毎実施し、サー
ボモータＭ１，Ｍ２には、常にモータの駆動能力を越え
ない速度が指令されることになる。その結果、サーボモ
ータＭ１，Ｍ２は安全に動作する。

【００１５】図４は、サーボモータを制御するサーボ制
御部のプロセッサが実施する要部フローチャートであ
り、主に図１におけるクランプ手段６、８と保持手段
７、９の機能をの処理を示すものである。まず、プログ
ラム１からの指令や手動による入力スイッチ２からの指
令データに基づいて、従来と同じように、各制御軸の指
令速度Ｖｉ（ｉ＝ｘ，ｙ…で各制御軸のモータに対応す
るものである）が求められる(ステップ１)。次に、この
指令速度Ｖｉに保持手段を構成するレジスタに記憶する
前周期における指令速度の残り分Ｖｋを加算し、補正し
た指令速度Ｖｊ（＝Ｖｉ＋Ｖｋ）を求める(ステップ
２)。

【００１６】求めた補正した指令速度Ｖｊが設定されて
いるクランプ速度Ｖｃ以下か否か判断し(ステップ３)、
以下であれば、モータへの速度指令Ｖｏを補正した指令
速度Ｖｊとし、指令速度の残り分Ｖｋのデータを記憶す
るレジスタには「０」を格納する。すなわちＶｋ＝０と
する(ステップ４)。一方、補正した指令速度Ｖｊが設定
されているクランプ速度Ｖｃを越えている場合には、モ
ータへの速度指令Ｖｏをクランプ速度Ｖｃ（Ｖｏ＝Ｖ
ｃ）とし、指令速度の残り分Ｖｋのデータを記憶するレ
ジスタには補正した指令速度Ｖｊからクランプ速度Ｖｃ
減算した値を格納する。すなわち、Ｖｋ＝Ｖｊ−Ｖｃと
する(ステップ５)。

【００１７】こうして求められたモータへの速度指令Ｖ
ｏをそれぞれのモータへの速度指令として出力し(ステ
ップ６)、当該周期のクランプ手段と保持手段の機能処
理は終了する。以下、所定周期毎に上述した処理を繰り
返し、各周期毎モータへの速度指令Ｖｏを求める。

【００１８】以上のように、本発明では、各制御軸のモ
ータに対する速度指令は、モータの駆動能力を考慮する
ことなく、各種指令にしたがって求めるものであり、求
められた指令速度が、モータの駆動能力を越えるような
クランプ速度を越えるような場合には、クランプ速度に
制限し、残りは次の周期にまわすようにすることによ
り、他の軸とは無関係に簡単な手段で過大な速度指令が
サーボモータに送出されることを防止しているものであ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、簡単な手段で条件を選ばず、
モータにそのモータの駆動能力を超えるような速度指令
が与えられることを防止することができ、モータを保護
することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の数値制御装置が実行する
データ処理の流れを示す機能ブロック図である。

【図２】基本座標系（直交座標系）の方向とモータによ
り駆動される方向が異なるときにモータへの速度指令が
増大するときの説明図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるクランプ手段と保
持手段の作用説明図である。

【図４】同実施形態におけるサーボモータを制御するサ
ーボ制御部のプロセッサが実施する要部フローチャート
である。

【符号の説明】 Ｍ１、Ｍ２ サーボモータ Ｖｃ 速度指令 Ｖｘ´ 基本座標系上のＸ軸方向への速度指令 Ｖｙ´ 基本座標系上のＹ軸方向への速度指令 Ｖｘ 第１のモータへの速度指令 Ｖｙ 第２のモータへの速度指令 Ｖox 第１のモータへのクランプされた速度指令 Ｖoy 第２のモータへのクランプされた速度指令 Ｖｋ 速度指令の残り分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H269 AB01 BB11 BB12 MM04 NN04 PP08 5H572 AA14 BB07 EE04 JJ03 KK05 KK08 LL29 LL30 LL47 MM02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の制御軸を有する機械を制御するた
   めに、指令データに基づいて各制御軸の速度指令を発生
   し、該各制御軸の速度指令に基づいて各制御軸のサーボ
   モータをそれぞれ駆動する数値制御装置において、各サ
   ーボモータに出力する速度指令を許容範囲にクランプし
   て出力する機能を各制御軸毎に備えたクランプ手段と、
   前記許容範囲を越えた分の速度指令データを保存する手
   段とを備え、前記クランプ手段は、指令された速度指令
   と保存された速度指令データとを加算し、その和を許容
   範囲にクランプして速度指令としてそれぞれの制御軸の
   サーボモータに出力することを特徴とする数値制御装
   置。
2. 【請求項２】 指令された速度指令と保存された速度指
   令データとを加算した和が許容範囲内である場合には、
   当該速度指令をクランプ手段の速度指令とすることを特
   徴とする請求項１に記載の数値制御装置。