JP2006072909A

JP2006072909A - 数値制御装置

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Publication number: JP2006072909A
Application number: JP2004258452A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kozai; 治彦香西; Takahiko Endo; 貴彦遠藤; Eiji Genma; 栄治弦間
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-03-16
Also published as: US20060052900A1; US7136718B2; EP1632824A1; CN1746799A

Abstract

【課題】機械座標による移動時の機械振動発生等を防止する。
【解決手段】読み取ったブロックに工具交換等のために機械座標系設定のコードが記述されていると(S2)、パラメータで設定されている送り速度の指定方式を判別する(S3)。パラメータ設定方式ならば、機械座標系固有の早送り速度か、別のパラメータ設定の送り速度かを選択して送り速度Ｆとする(S4〜S6)。プログラム指定方式であれば、プログラムで指定されている速度を送り速度Ｆとする(S7)。入力信号での指定方式であれば、入力信号を速度に換算しを送り速度Ｆとする(S8)。この設定送り速度Ｆで機械座標による移動指令を実行する(S9)。機械座標による移動指令を任意の設定速度で実行できるから、高速移動による振動等の発生を防止でき、多系統制御の工作機械で一系統が切削加工中に他の系統が機械座標による移動があっても振動が発生せず、切削加工精度の低下を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、数値制御装置に関する。特に機械座標に基づく移動制御を行う機能を有する数値制御装置に関する。

工作機械等の機械を制御する数値制御装置においては、加工等の作業対象のワークを所定位置に位置決めするときや、工具交換のために機械可動部を所定位置に位置決めするときなど、機械に対して設定されている機械座標系の座標位置に基づいて移動制御がなされる。機械座標系は、機械に対して設定されているものであり、機械の据え付け位置に対して固定された座標系である。
一方、ワークに加工等の作業を行う場合、ワークに対して座標系が設定され、このワーク座標系上の位置に基づいて加工がなされる。通常ワークに対する加工プログラムはこのワーク座標系の座標位置によりプログラムされ加工がなされる。

ワーク座標系による可動軸の送りは、加工プログラム等で指定された送り速度で実行されるが、機械座標系による位置決め動作における送り速度は、パラメータに設定された早送り速度であり、固定されたものである。

機械座標による移動指令の場合、予め決められている早送り速度で機械可動部は駆動されることになるから高速の軸移動となる。しかし、駆動するワークや機械の周囲環境によっては、高速移動に適していない場合がある。可動軸の停止時にオーバシュートによる干渉が発生したり、高速移動によって機械に振動が発生し、この振動が、機械や周辺機器等に悪影響を与える場合がある。特に、多系統制御を使用した工作機械において、一方の系統で切削加工を行っているときに他方の系統で機械座標による移動指令がなされたとき、例えば工具交換指令が指令されて機械座標による位置決めが実行される場合、他方の系統では、この工具交換位置まで設定されている早送り速度の高速軸移動が行われる。この高速移動により機械に振動が発生し、この振動が一方の系統における切削加工に悪影響を与え、加工面の加工精度を悪くする。
そこで、本発明は、上述した問題点を改善することを課題とするものである。

本願請求項１に係る発明は、機械座標による移動指令によって、可動軸駆動手段が可動軸を予め設定された送り速度で駆動する機能を有する数値制御装置において、前記可動軸の送り速度を前記予め設定された速度とは異なる送り速度に変更する送り速度変更手段を設け、該送り速度変更手段で変更された送り速度にて前記可動軸駆動手段が前記可動軸を駆動するようにしたことを特徴とするものである。

又、請求項２に係る発明は、複数の制御系統を有すると共に、機械座標による移動指令によって、可動軸駆動手段が可動軸を予め設定された送り速度で駆動する機能を有する数値制御装置において、前記複数の制御系統の一方の制御系統で機械座標による移動の指令が出されたとき、他方の制御系統が加工中であるか否か判断する手段と、前記他方の制御系統が加工中であるとき、前記可動軸の送り速度を前記予め設定された送り速度とは異なる送り速度に変更する送り速度変更手段とを備え、該送り速度変更手段で変更された送り速度にて前記可動軸駆動手段が前記可動軸を駆動するようにしたことを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、前記送り速度変更手段を、パラメータにより送り速度を指定することにより送り速度を変更するものとした。又、請求項４に係る発明は、前記送り速度変更手段を、プログラムにより送り速度を指定することにより送り速度を変更するものとした。更に、請求項５に係る発明は、前記送り速度変更手段を、外部からの入力信号により送り速度を指定することにより送り速度を変更するものとした。

工具交換時など機械座標による移動指令により可動軸が移動する際、従来早送り速度で高速移動で行われている点を、任意の設定送り速度に変更できることから、機械座標による移動の際のオーバシュートや高速移動に伴う振動発生等を抑えることができる。多系統制御を使用した工作機械を制御する際に、一方の系統で切削加工中、他の系統で機械座標による可動軸の移動が実施されても、切削加工の加工精度を低下させることはない。

以下本発明の一実施形態として多系統制御を行う数値制御装置の例をとって説明する。図１は本発明の一実施形態の数値制御装置１０の要部ブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１には、バス１９を介して、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ＣＭＯＳ１４、インターフェイス１５，１８、ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６、軸制御回路３０-1〜３０-nが接続されている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを、バス１９を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及び表示器／手動入力ユニット２０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。インターフェイス１８を介してバス１９に接続される表示器／手動入力ユニット２０は、ＣＲＴや液晶等で構成される表示器とキーボート等で構成される手動入力手段とからなる。
ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、インターフェイス１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／手動入力ユニット２０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。

インターフェイス１５は、数値制御装置１０と外部機器との接続を可能とするものである。ＰＭＣ１６は、数値制御装置１０に内蔵されたシーケンスプログラムで制御対象物の工作機械の補助装置にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、数値制御装置で制御される制御対象物である工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。
各軸の軸制御回路３０-1〜３０-nには、それぞれサーボアンプ３１-1〜３１-nが接続され、該サーボアンプ３１-1〜３１-nには、各可動軸を駆動するサーボモータ３２-1〜３２-nが接続されている。又、各サーボモータ３２-1〜３２-nには位置・速度検出器３３-1〜３３-nが取り付けられており、該位置・速度検出器３３-1〜３３-nの出力はそれぞれの軸制御回路３０-1〜３０-nにフィードバックされている。

各軸の軸制御回路３０-1〜３０-nはＣＰＵ１１からの各軸の移動指令と位置・速度検出器からの位置、速度フィードバック信号に基づいて、位置、速度のフィードバック制御を行い、さらに、電流ループ制御をも行ってサーボアンプ３１-1〜３１-nを介して各軸サーボモータ３２-1〜３２-nを駆動制御する。

本実施形態の数値制御装置１０は複数の系統を制御できるものであり、図１に示した実施形態の数値制御装置は、２つの制御系統を制御できるものとし、サーボモータ３２-1〜３２-(i-1)は、制御系統１の各可動軸を駆動するサーボモータであり、サーボモータ３２-i〜３２-nは、制御系統２の各可動軸を駆動するサーボモータである。

図２は、本実施形態における、機械座標による移動の送り速度設定変更処理のフローチャートである。数値制御装置のＣＰＵ１１は、各系統毎の加工プログラムを実行するもので、図２に示す機械座標系による送り速度設定変更処理も各系統毎に実行されるものである。本実施形態では、送り速度変更手段として、機械座標による移動指令での送り速度指定方式を、パラメータによる指定、プログラムによる指定、外部入力信号による指定の３方式から１つ選択して、送り速度を変更できるようにしており、このいずれかの方式を選択するかは、パラメータで設定するようにしている。以下説明を簡単にするために、この３つの方式のいずれかをパラメータＡに設定しているものとする。又、送り速度指定方式がパラメータによる指定の場合には、機械座標による移動の場合の予め設定されている固有の早送り速度を選択か、別のパラメータ設定の速度を選択するかの選択もパラメータに設定指定しておく。説明を簡単にするために、例えば、固有の早送り速度か別の送り速度かの選択をパラメータＢに設定し、別の送り速度はパラメータＣに設定するものとして、以下説明する。

まず、加工プログラムより１ブロック読み出し（ステップＳ１）、該読み出したブロックに機械座標系設定のＧコード（準備機能）が指令されているか判別する（ステップＳ２）。
機械座標系設定のＧコードが指令されていなければ、この読み取ったブロックの指令を従来と同様に処理実行し（ステップＳ１１）、かつ、読み取ったブロックの指令がプログラム終了の指令でなければ（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻り次のブロックを読み取る。

一方、読み取ったブロックの指令に機械座標系設定のＧコードがあると、パラメータＡに設定されている機械座標による移動時の送り速度の指定方式が何であるか判別する（ステップＳ３）。
パラメータによる指定であると、パラメータＢより、機械座標による固有の早送り速度か、それとは別の送り速度か判別し（ステップＳ４）、機械座標による固有の早送り速度を選択しているものであれば、送り速度としてこの機械座標による固有の早送り速度を送り速度Ｆとして設定する（ステップＳ５）。機械座標による固有の早送り速度とは別の設定を選択するよう設定されていれば、パラメータＣで設定されている別の速度を送り速度Ｆとして設定する（ステップＳ６）。

又、ステップＳ３で、パラメータＡの設定が、プログラムによる送り速度指定であるときは、該ブロックで機械座標系設定のＧコードと共にＦコードで指定されている速度（例えば、Ｇ５３ＸＹＺＦ；のフォーマットで指定される。Ｇ５３は機械座標系設定のＧコードである）を送り速度Ｆとして設定する（ステップＳ７）。又、入力信号による送り速度指定での場合には、ＰＭＣ１６経由で入力される速度を指定する外部信号を送り速度に換算し、送り速度Ｆとして設定する（ステップＳ８）。

こうして設定された送り速度Ｆによって、当該ブロックの処理を実行する（ステップＳ９）。即ち、設定された送り速度Ｆで可動軸を駆動し移動させることになる。そして、当該ブロックの指令がプログラム終了指令か判断し（ステップＳ１０）、プログラム終了指令でなければ、ステップＳ１に戻り、次のブロックを読み出す。以下、上述した処理をプログラム終了指令が読み込まれるまで実行する。

以上の処理により、機械座標系設定され、該機械座標による移動がなされるとき、例えば、工具交換する場合には、機械座標系設定のＧコードにより機械座標系が選択され、工具交換指令がなされることから、工具交換時において、機械座標系固有の早送り速度ではない任意の送り速度をパラメータ設定により、プログラムにより、入力信号により指定することができるものである。

この図２に示した機械座標による移動の送り速度設定変更処理は、図１に示した多系統制御を行う数値制御装置にも、又、１系統しか制御しない数値制御装置にも適用できるものである。該機械座標による移動指令に対する送り速度を任意の指定速度にすることができるものであるから、機械座標による移動指令での固有の早送り速度での高速移動では、振動発生や、オーバシュートでの干渉の発生等の不具合が生じるような場合、低速の指定送り速度にすることができるものである。

特に、図１に示した数値制御装置のように、多系統制御を使用した工作機械の制御の場合、一方の系統で切削加工を行っているときに他方の系統で工具交換等による機械座標による可動部の送りがなされるとき、機械座標での送りの固有の早送り速度では振動が発生して、切削加工に悪影響を与え加工精度を低下させるので、機械座標での移動指令の送り速度を低速にすることによって、機械の振動発生を抑え、切削加工の加工精度を向上させることができる。又、他方の系統が切削加工中のときだけ、機械座標による移動指令に対してその送り速度を固有の早送り速度ではなく、低速の任意の指定速度に変えるようにすることによって、加工精度を保持するようにすることもできる。

図３は、このように、他方の系統が切削加工のときには、工具交換等による機械座標での移動指令の送り速度を固有の早送り速度ではない別の指定速度に変えるようにしたときの処理フローチャートである。この図３に示す処理と図２に示す処理の相違は、ステップＳ２とステップＳ３の間にステップＳ２’が追加されたものであり、他は同一である。

即ち、読み出したブロックに機械座標系設定のＧコード（準備機能）が指令されていると（ステップＳ２）、他方の系統が切削加工中か判断し（ステップＳ２’）、切削加工中でなければ、ステップＳ５に移行して送り速度を機械座標による固有の早送り速度に設定し、該送り速度で読み出したブロックの指令を実行する（ステップＳ９）。

一方、他方の系統が切削加工中であると、ステップＳ３に進み上述した設定された送り速度の指定方式に基づいて、ステップＳ３以下の処理を実行する。このステップＳ３以下の処理は、図２で述べた通りである。

この図３に示す処理は、多系統制御を用いる工作機械において、他の系統で切削加工が行われているときは、工具交換等で機械座標による移動がなされても、機械座標のおける固有の早送り速度ではない、別の指定送り速度（遅い送り速度）で可動部が送られることになるから、振動等の発生を抑えることができ、切削加工精度を高精度に保持することができる。

上述した各実施形態では、機械座標による移動位置決めのとき、送り速度の選択指定方式をパラメータ設定で行うものとしたが、この送り速度の指定を機械座標系設定のコードで行うようにしてもよい。例えば、パラメータによる送り速度を指定する場合には、「Ｇ５３」、プログラムで送り速度を指定する場合には「Ｇ５３−１」、外部から入力される信号により指定する場合には「Ｇ５３−２」と、機械座標系設定のコードを変えるようにしてもよいものである。

又、上述した各実施形態では、送り速度を変更する手段として、ステップＳ３〜Ｓ８の処理で構成し、変更する指定方式を複数用意したものの中からいずれかを選択するようにしているが、パラメータでの指定、プログラムでの指定、外部信号による指定、のいずれか１つの方式を用いて指定するようにし、送り速度を変更する手段を構成してもよい。

本発明の一実施形態の要部ブロック図である。同実施形態における機械座標系による送り速度設定変更処理のフローチャートである。多系統制御の工作機械における一方の系統が切削加工中のみ機械座標による移動指令の送り速度を任意の指定速度にする速度設定変更処理のフローチャートである。

符号の説明

１０数値制御装置
１９バス
３２-1〜３２-n サーボモータ
３３-1〜３３-n 位置・速度検出器

Claims

機械座標による移動指令によって、可動軸駆動手段が可動軸を予め設定された送り速度で駆動する機能を有する数値制御装置において、
前記可動軸の送り速度を前記予め設定された速度とは異なる送り速度に変更する送り速度変更手段を備え、
前記可動軸駆動手段は前記変更された送り速度にて可動軸を駆動することを特徴とする数値制御装置。
複数の制御系統を有すると共に、機械座標による移動指令によって、可動軸駆動手段が可動軸を予め設定された送り速度で駆動する機能を有する数値制御装置において、
前記複数の制御系統の一方の制御系統で機械座標による移動の指令が出されたとき、他方の制御系統が加工中であるか否か判断する手段と、
前記他方の制御系統が加工中であるとき、前記可動軸の送り速度を前記予め設定された送り速度とは異なる送り速度に変更する送り速度変更手段と、
前記可動軸駆動手段は前記変更された送り速度にて可動軸を駆動することを特徴とする数値制御装置。
前記送り速度変更手段は、パラメータにより送り速度を指定することによって送り速度を変更する請求項１乃至２の内いずれか１項に記載の数値制御装置。
前記送り速度変更手段は、プログラムにより送り速度を指定することによって送り速度を変更する請求項１乃至２の内いずれか１項に記載の数値制御装置。
前記送り速度変更手段は、外部からの入力信号により送り速度を指定することによって送り速度を変更する請求項１乃至２の内いずれか１項に記載の数値制御装置。