JP2009006372A - Numerical control device - Google Patents

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慎也 速水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a numerical control device for generating the machining timing at which any dimensional variation of machined products does not occur without being affected by the vibration even when the vibration is superposed on a workpiece. <P>SOLUTION: It is discriminated that an amount of the deviation 13 corresponding to the vibration amplitude from the reference position is in a prescribed value suitable for the workpiece machining timing while the movement distance point corresponding to the command position 3 generated by a command position forming unit 2 of a numerical control device 1 is the reference position. The timing signal 11 is generated at the discriminated timing, and the machining timing signal 15 is output by a timing signal output unit 14. A machine performs the machining action following the machining timing signal 15. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、位置決め動作を制御する数値制御装置に関し、例えば、プレス加工機械等で定寸送りしながら制御対象を位置決め制御してワークを加工する際に、その最適加工タイミングを検出して、機械側にその加工タイミングを出力する数値制御装置に関する。   The present invention relates to a numerical control device that controls a positioning operation. For example, when a workpiece is processed by positioning control of a controlled object while feeding a fixed dimension by a press machine or the like, an optimum processing timing is detected, and the machine The present invention relates to a numerical control device that outputs the processing timing to the side.

数値制御装置によって、定寸送りしながら制御対象を位置決め制御してワークを加工する場合、加工速度と加工精度の両立が要求される。しかし、加工速度を向上するためにはサーボ制御系のゲインを上げる必要があり、また、加工精度を向上するためには、ワークが振動しないようにゲインを下げなければならない。従って、従来技術においては、両方の制御特性を同時に満たすことが困難であった。
そのため加工するワークに応じて、サーボ制御系のゲインを最適調整しているが、ワークの入れ替えあるいは外乱などによる影響によって、ワークに振動が発生した場合には、その都度サーボ制御系のゲインを再調整しなければならなかった。
なお、本発明に関連する従来技術の一例としては、下記に示す特許文献1に、被搬送物を定寸送りしながらその被搬送物を切断加工するための切断タイミングを生成する方法が記載されている。
特開2001−270178号公報
When a workpiece is machined by positioning control of an object to be controlled while feeding at a constant size by a numerical controller, both machining speed and machining accuracy are required. However, in order to improve the processing speed, it is necessary to increase the gain of the servo control system, and in order to improve the processing accuracy, the gain must be decreased so that the workpiece does not vibrate. Therefore, in the prior art, it is difficult to satisfy both control characteristics at the same time.
For this reason, the servo control system gain is optimally adjusted according to the workpiece to be machined. Had to adjust.
In addition, as an example of the prior art related to the present invention, Patent Document 1 shown below describes a method for generating a cutting timing for cutting a transported object while feeding the transported object at a constant size. ing.
JP 2001-270178 A

従来の数値制御装置においては、ワークを加工する際に振動が発生した場合、その振動幅に相当する位置ずれによって加工した製品の寸法にバラツキが生じるという問題があった。このバラツキ発生の状況は図3(A)に示す。そのため、加工品に振動が発生しないようにその都度サーボ制御系のゲイン調整を行う必要があった。しかし、振動を抑えるためにゲインを下げた場合は、サーボ制御系の応答特性が同時に低下して、機械の稼働率が悪くなるという新たな問題が生ずる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ワークに振動が重畳している場合でも、その振動の影響を受けずに加工品の寸法バラツキが発生しない加工タイミングを生成する数値制御装置を提供することを目的とする。
In the conventional numerical control apparatus, when a vibration is generated when a workpiece is processed, there is a problem that a dimension of a processed product varies due to a position shift corresponding to the vibration width. The situation of this variation is shown in FIG. Therefore, it is necessary to adjust the gain of the servo control system each time so as not to generate vibration in the processed product. However, when the gain is lowered to suppress vibration, the response characteristic of the servo control system is lowered at the same time, resulting in a new problem that the operating rate of the machine is deteriorated.
The present invention has been made in view of such problems, and even when vibration is superimposed on a workpiece, a numerical value that generates a machining timing that is not affected by the vibration and does not cause dimensional variation of a workpiece. An object is to provide a control device.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、位置決め制御により移動した移動距離を算出する移動距離算出部と、目標とする位置と前記移動距離算出部により算出された移動距離とから指令位置を生成する指令位置作成部と、前記指令位置を位置指令として順次払出し、サーボモータ駆動装置に出力する位置指令出力部と、サーボモータに取り付けられた位置検出器からの位置フィードバック信号を入力し、制御対象である機械の実際位置を求める実際位置入力部と、前記指令位置と前記実際位置との差を偏差量としてカウントする偏差カウント部と、前記偏差量から前記機械でのワーク加工タイミングを検出するタイミング検出部と、該タイミング検出部で検出されたタイミング信号を前記機械の制御部へ出力するタイミング信号出力部と、を有する数値制御装置において、
前記指令位置作成部で生成された指令位置に対する移動距離点を基準位置とした場合に、該基準位置からの振動幅に対応する前記偏差量が被加工物の許容誤差範囲以内の所定値以下になったとき、加工タイミング信号を生成することを特徴とするものであり、前記加工タイミング信号が数値制御装置によって出力されると、前記機械はその加工動作を行うものである。
請求項2に記載の発明によれば、前記タイミング検出部は前記偏差量が0となった時点で、ワーク加工のタイミング信号を生成するものである。
請求項3に記載の発明によれば、前記タイミング検出部は前記偏差量が0となり、かつ前記偏差量の値が負から正に変化した時に、ワーク加工のタイミング信号を生成するものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a command position that generates a command position from a movement distance calculation unit that calculates a movement distance moved by positioning control, a target position, and a movement distance calculated by the movement distance calculation unit. A machine that is a control target by inputting a creation unit, a position command output unit that sequentially outputs the command position as a position command and outputs the position command to a servo motor drive device, and a position feedback signal from a position detector attached to the servo motor. An actual position input unit for obtaining the actual position, a deviation count unit that counts a difference between the command position and the actual position as a deviation amount, and a timing detection unit that detects a workpiece machining timing in the machine from the deviation amount; A timing signal output unit that outputs a timing signal detected by the timing detection unit to a control unit of the machine. In the device,
When the movement distance point with respect to the command position generated by the command position creation unit is set as a reference position, the deviation corresponding to the vibration width from the reference position is less than or equal to a predetermined value within the allowable error range of the workpiece. In this case, a machining timing signal is generated. When the machining timing signal is output by a numerical control device, the machine performs the machining operation.
According to a second aspect of the present invention, the timing detector generates a workpiece machining timing signal when the deviation amount becomes zero.
According to a third aspect of the present invention, the timing detection unit generates a workpiece machining timing signal when the deviation amount becomes 0 and the deviation amount value changes from negative to positive.

請求項1乃至3記載の発明によると、位置決め制御された制御対象に振動や外乱が生じても、指令位置と実際位置の差である偏差量より振動幅の判別を行い、その判別結果によりワークの加工タイミング信号を出力し、その加工タイミング信号に従って機械は加工動作に入ってワークを加工するので、加工のバラツキを無くすことができる。   According to the first to third aspects of the present invention, even if vibration or disturbance occurs in the controlled object to be positioned, the vibration width is determined from the deviation amount that is the difference between the command position and the actual position, and the workpiece is determined based on the determination result. The machining timing signal is output, and the machine enters the machining operation according to the machining timing signal to machine the workpiece, so that variations in machining can be eliminated.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の数値制御装置1の機能ブロック図を示したものである。同図において移動距離算出部5は、位置決め制御により移動した移動距離4を算出する。指令位置作成部2は、目標とする位置と移動距離4から指令位置3を生成する。指令位置3を位置指令出力部7により位置指令8としてサーボアンプ16に順次出力しサーボモータ17を駆動する。サーボモータ17に取り付けられたエンコーダ18の位置検出信号19はサーボアンプ16を介して、数値制御装置1の実際位置入力部6に入力され、実際位置9として取り込まれる。指令位置3および実際位置9の値から、偏差カウント部12により偏差量13を生成する。タイミング検出部10は偏差量13がある特定の値となった時点、例えば、0となった時点でタイミング信号11を生成する。あるいは偏差量13が0で、かつ偏差量13の値が負方向から正方向に変化するタイミングでタイミング信号11を生成する。
ここで負方向とは目標とする位置(指令位置3)に対して、実際位置9がまだ到達していない移動距離点にある場合を指し、正方向は行過ぎた点にある場合を意味する。
タイミング信号出力部14は、タイミング信号11を制御対象である機械の制御部へ出力するためのインターフェース回路であり、加工タイミング信号15として出力する。
従って、タイミング信号11と加工タイミング信号15は実質的にほぼ同一のものである。
FIG. 1 shows a functional block diagram of a numerical control apparatus 1 of the present invention. In the figure, a movement distance calculation unit 5 calculates a movement distance 4 moved by positioning control. The command position creation unit 2 generates a command position 3 from the target position and the movement distance 4. The command position 3 is sequentially output to the servo amplifier 16 as the position command 8 by the position command output unit 7 to drive the servo motor 17. The position detection signal 19 of the encoder 18 attached to the servo motor 17 is input to the actual position input unit 6 of the numerical controller 1 via the servo amplifier 16 and is taken in as the actual position 9. From the values of the command position 3 and the actual position 9, the deviation count unit 12 generates a deviation amount 13. The timing detection unit 10 generates the timing signal 11 when the deviation amount 13 becomes a specific value, for example, when it becomes zero. Alternatively, the timing signal 11 is generated at a timing when the deviation amount 13 is 0 and the value of the deviation amount 13 changes from the negative direction to the positive direction.
Here, the negative direction refers to the case where the actual position 9 is at a movement distance point that has not yet reached the target position (command position 3), and the positive direction means the case where the actual position 9 is at a point that has gone too far. .
The timing signal output unit 14 is an interface circuit for outputting the timing signal 11 to the control unit of the machine to be controlled, and outputs it as a machining timing signal 15.
Therefore, the timing signal 11 and the machining timing signal 15 are substantially the same.

図2は本発明の具体的な適用例として、プレス機械におけるプレスフィーダおよびその制御装置の構成例を示したものである。以下にその動作を説明する。
数値制御装置1より位置指令8を出力する。出力された位置指令8はサーボアンプ16に入力され、サーボモータ17を駆動する。サーボモータ17と連結された入り口ローラ22の駆動および出口ローラ23によりシート材24を送る。
サーボモータ17に取り付けられたエンコーダ18の位置検出信号19はサーボアンプ16を介して数値制御装置1の実際位置入力機能6に入力され、実際位置9として取り込まれる。実際位置9と、指令位置作成部2で生成された指令位置3との偏差量13は、指令位置3に対応する移動距離点を基準位置とした場合、該基準位置からの振動幅に対応する。従って、偏差量13がワーク加工タイミングに適する所定値になったことを判別して、言い換えれば、偏差量13が被加工物の許容誤差範囲以内の所定値以下となった時点で、加工タイミング信号15をプレス機械20の制御信号として出力する。タイミング信号15によりプレス機械20からプレス駆動部21を上下に駆動させシート材24をプレスする。
FIG. 2 shows a configuration example of a press feeder and its control device in a press machine as a specific application example of the present invention. The operation will be described below.
A position command 8 is output from the numerical controller 1. The output position command 8 is input to the servo amplifier 16 to drive the servo motor 17. The sheet material 24 is fed by driving the entrance roller 22 connected to the servo motor 17 and the exit roller 23.
The position detection signal 19 of the encoder 18 attached to the servo motor 17 is input to the actual position input function 6 of the numerical controller 1 via the servo amplifier 16 and is taken in as the actual position 9. The deviation amount 13 between the actual position 9 and the command position 3 generated by the command position creation unit 2 corresponds to the vibration width from the reference position when the movement distance point corresponding to the command position 3 is used as the reference position. . Accordingly, it is determined that the deviation amount 13 has become a predetermined value suitable for the workpiece machining timing, in other words, when the deviation amount 13 becomes equal to or smaller than a predetermined value within the allowable error range of the workpiece. 15 is output as a control signal for the press machine 20. In response to the timing signal 15, the press drive unit 21 is driven up and down from the press machine 20 to press the sheet material 24.

図3は本発明を前述のプレス機械に適用した例で、シート材24を定寸送りしながら切断加工した時の作用、効果を示す図である。同図において、(A)は従来の方式により加工を行った場合を示す図であり、従来の加工では、シート材24に振動や外乱が発生した場合、振動幅cの任意のa点やb点で切断加工を行うことになる。その結果d製品やe製品のように振動幅cの寸法誤差を含んだ加工品が作られ、加工品にバラツキが発生していた。
なお、ここで示す振動幅は上述の基準位置からの移動幅に相当するものであり、偏差量13に等価なものである。
図3(B)は本発明により加工を行った場合を示す図である。同図において、シート材24に振動や外乱が発生した場合、前記基準位置からの振動幅すなわち偏差量13の判別を行い、偏差量13の値が前記基準位置に到達する前の移動距離点の位置にある時、すなわち負側から前記基準位置を通過した正側へ振れるタイミングで数値制御装置1は加工タイミング信号15を出力し、本加工タイミング信号15に従って、プレス機械は切断加工を行う。その結果f点やg点で加工が行われ、h製品やi製品のようにバラツキのない加工品が得られる。
上述の通り、本発明の数値制御装置はワークの加工タイミングを位置の偏差量で判別して最適な加工タイミングを出力し、この加工タイミング信号によって機械の加工動作を行うので、振動や外乱の影響を受けず製品バラツキのない加工品を作ることができる。
FIG. 3 is an example in which the present invention is applied to the above-described press machine, and is a view showing an operation and an effect when the sheet material 24 is cut while being fed at constant dimensions. In the same figure, (A) is a figure which shows the case where it processes by the conventional system, and in the conventional process, when a vibration and disturbance generate | occur | produce in the sheet | seat material 24, arbitrary points a and b of the vibration width c Cutting is performed at a point. As a result, a processed product including a dimensional error of the vibration width c is produced as in the d product and the e product, and the processed product varies.
The vibration width shown here corresponds to the movement width from the reference position described above, and is equivalent to the deviation amount 13.
FIG. 3B is a diagram showing a case where processing is performed according to the present invention. In the same figure, when vibration or disturbance occurs in the sheet material 24, the vibration width from the reference position, that is, the deviation amount 13, is determined, and the value of the deviation amount 13 before the movement distance point reaches the reference position is determined. The numerical control device 1 outputs the machining timing signal 15 at the position, that is, at the timing of swinging from the negative side to the positive side that has passed the reference position, and the press machine performs cutting according to the main machining timing signal 15. As a result, processing is performed at the f point and the g point, and a processed product having no variation like the h product and the i product is obtained.
As described above, the numerical control device of the present invention discriminates the machining timing of the workpiece by the position deviation amount and outputs the optimum machining timing, and performs the machining operation of the machine by this machining timing signal. It is possible to make processed products without product variations.

本発明の数値制御装置の機能ブロック図Functional block diagram of the numerical control device of the present invention 本発明の実施例のプレス機械におけるプレスフィーダおよびその制御装置の構成図Configuration diagram of a press feeder and its control device in a press machine of an embodiment of the present invention 図2の構成図におけるシート材定寸送り切断加工時の作用、効果を示す図The figure which shows the effect | action and effect at the time of sheet material fixed-length feed cutting in the block diagram of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:数値制御装置
2:指令位置作成部
3:指令位置
4:移動距離
5:移動距離算出部
6:実際位置入力部
7:位置指令出力部
8:位置指令
9:実際位置
10:タイミング検出部
11:タイミング信号
12:偏差カウント部
13:偏差量
14:タイミング信号出力部
15:加工タイミング信号
16:サーボアンプ
17:サーボモータ
18:エンコーダ
19:位置検出信号
20:プレス機械
21:プレス駆動部
22:入り口ローラ
23:出口ローラ
24:シート材
1: Numerical control device 2: Command position creation unit 3: Command position 4: Movement distance 5: Movement distance calculation unit 6: Actual position input unit 7: Position command output unit 8: Position command 9: Actual position 10: Timing detection unit 11: Timing signal 12: Deviation count unit 13: Deviation amount 14: Timing signal output unit 15: Processing timing signal 16: Servo amplifier 17: Servo motor 18: Encoder 19: Position detection signal 20: Press machine 21: Press drive unit 22 : Entrance roller 23: Exit roller 24: Sheet material

Claims (3)

位置決め制御により移動した移動距離を算出する移動距離算出部と、目標とする位置と前記移動距離算出部により算出された移動距離とから指令位置を生成する指令位置作成部と、前記指令位置を位置指令として順次払出し、サーボモータ駆動装置に出力する位置指令出力部と、サーボモータに取り付けられた位置検出器からの位置フィードバック信号を入力し、制御対象である機械の実際位置を求める実際位置入力部と、前記指令位置と前記実際位置との差を偏差量としてカウントする偏差カウント部と、前記偏差量から前記機械でのワーク加工タイミングを検出するタイミング検出部と、該タイミング検出部で検出されたタイミング信号を前記機械の制御部へ出力するタイミング信号出力部と、を有する数値制御装置において、
前記指令位置作成部で生成された指令位置に対応する移動距離点を基準位置とした場合に、該基準位置からの振動幅に対応する前記偏差量が被加工物の許容誤差範囲以内の所定値以下になったとき、加工タイミング信号を生成することを特徴とする数値制御装置。
A movement distance calculation unit that calculates a movement distance moved by positioning control, a command position creation unit that generates a command position from a target position and a movement distance calculated by the movement distance calculation unit, and a position of the command position Position command output unit that outputs the command sequentially and outputs it to the servo motor drive unit, and actual position input unit that inputs the position feedback signal from the position detector attached to the servo motor and obtains the actual position of the machine to be controlled A deviation count unit that counts a difference between the command position and the actual position as a deviation amount, a timing detection unit that detects a workpiece machining timing in the machine from the deviation amount, and a timing detection unit In a numerical controller having a timing signal output unit that outputs a timing signal to the control unit of the machine,
When the movement distance point corresponding to the command position generated by the command position creation unit is set as a reference position, the deviation amount corresponding to the vibration width from the reference position is a predetermined value within an allowable error range of the workpiece. A numerical control device that generates a machining timing signal when:
前記タイミング検出部は前記偏差量が0となった時点で、ワーク加工のタイミング信号を生成することを特徴とする請求項1記載の数値制御装置。   The numerical control device according to claim 1, wherein the timing detection unit generates a workpiece machining timing signal when the deviation amount becomes zero. 前記タイミング検出部は前記偏差量が0となり、かつ前記偏差量の値が負から正に変化した時に、ワーク加工のタイミング信号を生成することを特徴とする請求項1記載の数値制御装置。   The numerical control device according to claim 1, wherein the timing detection unit generates a workpiece machining timing signal when the deviation amount becomes 0 and the deviation amount value changes from negative to positive.
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