JP2009053744A - 制御情報を記録する機能を備えた数値制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際に有効となっている送り速度や加減速時定数のパラメータを容易に特定でき、送り速度や加減速時定数等のパラメータの調整時間を削減することを目的とする。
【解決手段】加工プログラムを解析して工作機械を自動運転させる数値制御装置であって、速度制御及び加減速制御用の複数のパラメータデータまたは制御データの中から、工作機械がワークを加工中に実際に有効となっているパラメータデータまたは制御データを特定する速度制御加減速制御有効データ特定手段と、前記速度制御加速度制御有効データ特定手段により特定された前記パラメータデータまたは速度制御及び加減速制御の前記制御データを、サーボ軸やスピンドル軸への指令値またはそれらの軸からのフィードバックデータと対応付けて記録する速度制御加減速制御状態記録手段とを備えた数値制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に関する。特に、加工中に有効となっている制御情報を記録する機能を備えた数値制御装置に関する。

数値制御装置（ＣＮＣ）付き工作機械を用いてワーク加工を実行する場合、数値制御付き工作機械の制御パラメータによって制御特性（加工時間、加工精度）が変化する。数値制御付き工作機械の所要の制御特性は、ユーザーごとに異なる場合があり、また、同じユーザーであってもワークごとに異なる場合がある。
ＮＣプログラムにより指令された送り速度または加減速が意図しない動作であった場合、サーボモータの速度波形と、現在設定されているパラメータ及びＮＣプログラムから意図しない動作の要因を推定し、パラメータを再調整して、動作確認を行っていた。

数値制御装置は、高精度化、サイクルタイムの短縮を図る為に、自動的に送り速度や加減速時定数等を調整するための多数のパラメータを用意しており、オペレータはどのパラメータが影響しているか容易に判断（特定）できず、この調整作業に多大な時間を要していた。
パラメータの調整作業時間を削減するための技術として、ＮＣプログラムによる加工を最適な設定で行うために、各加工条件、加工モードごとにパラメータを準備し、このパラメータを切り換える技術がある（特許文献１）。

特開２００２−１７２５４３号公報

数値制御装置では、最適な加工を行うために、ワークのコーナでの減速機能や許容加速度による加速度クランプ等の速度や加減速時定数を自動的に制御する機能を有しており、あらかじめ送り速度・加減速時定数等のパラメータデータの設定を行う必要がある。パラメータデータの設定により、数値制御装置はプログラム解析処理に基づいて自動的に最適な送り速度・加減速時定数等を決定してワークの加工を行う。
しかし、決定された速度や加減速時定数によって大きく減速し、機械ショックが発生しワークに傷をつけるなど適切な加工を実行できないとき、設定されたパラメータデータを再調整する必要がある。

本発明の目的は、ＮＣプログラム実行時に現在有効となっているパラメータや速度クランプ値、加速度クランプ値、速度オーバライド値や、加減速タイプなどの速度制御・加減速制御の制御データを、サーボ軸やスピンドル軸への指令情報または該軸からのフィードバック情報と連動した信号情報として出力することにより、サーボ軸やスピンドル軸の速度変化・加減速変化と実際に有効となっている速度制御・加減速制御のパラメータあるいは制御データとの関係をオペレータが確認できるようになすことである。

本願の請求項１に係る発明は、加工プログラムを解析して工作機械を自動運転させる数値制御装置であって、速度制御及び加減速制御用の複数のパラメータデータまたは制御データの中から、工作機械がワークを加工中に実際に有効となっているパラメータデータまたは制御データを特定する速度制御・加減速制御有効データ特定手段と、前記速度制御・加速度制御有効データ特定手段により特定された前記パラメータデータまたは前記制御データを、サーボ軸やスピンドル軸への指令情報またはそれらの軸からのフィードバックデータと対応付けて記録する速度制御・加減速制御状態記録手段とを有する数値制御装置である。

請求項２に係る発明は、速度制御及び加減速制御を行う機能と該機能で使用されるパラメータあるいは関係する制御データとを対応づけてデータテーブルにあらかじめ登録しておくデータテーブル登録手段と、加工プログラムでどのような速度制御および加減速制御を行う機能が有効であるかを解析する解析手段と、前記解析手段により解析された有効となっている機能と前記データテーブル登録手段により登録されている情報に基づいて、工作機械がワークを加工中に実際に有効となっているパラメータデータあるいは制御データを特定する前記速度制御・加減速制御有効データ特定手段と、を有する請求項１に記載の数値制御装置である。

請求項３に係る発明は、前記制御データは、速度クランプ、加速度クランプ、速度オーバライド、加減速タイプの少なくとも１つである請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置である。
請求項４に係る発明は、前記速度制御・加減速制御状態記録手段に記録されたデータを表示する表示装置または数値制御装置に着脱自在の外部記憶手段に記憶する外部記憶装置の少なくとも一方を備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置である。

本発明により加工プログラム実行中（工作機械によってワークの加工中）に意図しない速度・加減速が発生した箇所とその要因となったパラメータとを連動した情報として確認することが可能となり、オペレータは、意図しない動作と関連するパラメータデータまたは制御データを容易に特定することができる。これにより、オペレータは、パラメータデータまたは制御データの調整時間の短縮を図ることが可能である。
より具体的には、本発明は、指令パルス情報またはサーボモータの速度やトルク波形などのフィードバック情報と、速度制御及び加減速制御で用いられる有効パラメータとを同じ時間軸で記録し、保存し、画面表示できることから、オペレータの調整作業が容易になり、調整時間の短縮化を図ることが可能である。

以下、本発明の実際形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の１実施形態の制御情報を記録する機能を備えた工作機械を制御する数値制御装置の概要図である。ＡはＮＣプログラム、Ｂは速度制御・加減速制御手段、Ｃはパルス分配手段、Ｄはサーボモータ制御手段、Ｅはサーボモータである。Ｆは送り速度、加減速時定数などのパラメータデータ、Ｇは速度制御・加減速制御有効データ特定手段であり、Ｈは速度制御・加減速制御状態記録手段、Ｉは表示装置、Ｊは記憶装置である。
１は速度・加減速制御情報、２は指令パルス情報、３は速度・加減速制御情報、４は指令パルス情報、５はサーボモータフィードバック情報である。６は速度制御・加減速制御有効パラメータ情報である。７は速度制御・加減速制御情報の記憶出力であり、８は速度制御・加減速制御情報の表示出力である。

ＮＣプログラムＡは図示しないプログラム解析手段により解析される。速度制御・加減速度制御手段Ｂは、該プログラム解析手段の解析結果、及び、送り速度、加減速時定数などのパラメータデータＦとに基づいて、速度・加減速制御情報１を演算する。この速度・加減速制御情報１はパルス分配手段Ｃに送られる。パルス分配手段Ｃは、図示しないプログラム解析手段からの解析結果と速度・加減速制御情報１に基づき補間処理を実行し、指令パルス情報２をサーボモータ制御手段Ｄに送る。サーボモータ制御手段Ｄはパルス分配手段Ｃから指令パルス情報２に基づいてサーボモータＥを制御する。

速度制御・加減速制御有効データ特定手段Ｇは、速度制御・加減速制御手段Ｂから速度・加減速制御情報３が入力される。速度制御・加減速制御有効データ特定手段Ｇは、現在有効となっている有効パラメータが何であるかを特定し、速度制御・加減速制御有効パラメータ情報６として、速度制御・加減速制御状態記録手段Ｈに出力する。速度制御・加減速制御状態記録手段Ｈは、パルス分配手段Ｃから指令パルス情報４、サーボモータ制御手段Ｄからサーボモータフィードバック情報５、速度制御・加減速制御有効データ特定手段Ｇから速度制御・加減速制御有効パラメータ情報６とを受け取る。

ここで、速度制御・加減速制御有効データ特定手段Ｇについて説明する。高速・高精度を実現する機能では、各軸の速度差が大きくなれば減速する機能や、各軸の加速度の差が大きくなれば減速する機能や、円弧補間時の加速度で減速する機能や、切削負荷で減速する機能など、種々の減速する機能がある。これらの機能は、速度クランプ、加速度クランプ、速度オーバライド、加減速タイプの制御データにより実現される。

表１に示されるように、これらの減速機能とこれらの機能で使用されるパラメータを対応づけるデータテーブルとしてあらかじめ登録しておき、プログラム処理解析により、例えば、各軸の速度差で減速しているという情報であれば、その対応づけられたデータテーブルから、行われているパラメータを特定することができる。パラメータとしては、位置ループのゲイン、速度ループの比例ゲインや積分ゲイン、加速度時定数、速度検出フィルタのカットオフ周波数などの制御パラメータがある。

図２は本発明の実施形態である処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
ステップＳ１：工作機械が自動運転であるか否かを判断する。ＮＯであればステップＳ６に進む。ＹＥＳであればステップＳ２に進む。
ステップＳ２：速度制御・加減速制御状態を記録する設定がなされているか否かを確認する。設定がなされていなければステップＳ４に進む。ＹＥＳであればステップＳ３に進む。
ステップＳ３：速度制御・加減速制御で用いられる有効パラメータを特定する。
ステップＳ４：速度制御・加減速制御情報を記録する設定がなされているか否か判断する。設定されていないとステップＳ６に進み、ＹＥＳであればステップＳ５に進む。
ステップＳ５：指令パルス情報と、サーボモータの速度やトルク波形などと、上記有効パラメータ、とを同じ時間軸で信号情報として記録する。
ステップＳ６：記録終了か否かを判断する。記録終了でなければステップＳ１に戻り、記録終了であれば処理を終了する。

表２は、速度制御・加減速制御状態記録手段Ｈに記録される指令値、フィードバック値、及び、送り速度と加減速の制御状態（例えば、各軸の速度差で減速する機能、各軸の加速度の差で減速する機能、円弧補間での加速度による減速機能など）と対応付けられたパラメータを記録する一例を示している。なお、左端欄の(1)〜(9)の番号は説明のために番号を付しただけで、本発明にとって必須の事項を記載したものではない。

表２では、指令値は、１００(1)→１００(2)→９０(3)→８０(4)→７０(5)→８０(6)→９０(7)→１００(8)→１００(9)と、指令値は一定速度から減速し、加速するように指令している。サーボモータからのフィードバック値は、１００(1)→１００(2)→９５(3)→８５(4)→７５(5)→７５(6)→８５(7)→９５(8)→１００(9)となっている。対応づけられたパラメータは(3)〜(7)で１７８３番が特定されている。この１７８３番は便宜的な数値であって特にその番号自体に意味をもつものではない。

図３は、パルス指令情報、フィードバック値を縦軸、時間を横軸とするグラフとして表示する表示例である。単位時間あたりの速度として表示されるので、加速・減速の状態を観察することが可能である。このグラフの送り速度及び加減速の制御状態とパラメータを同じ画面に表示することによって、どの制御によって減速しているのか、また、どのパラメータを調整すればよいか、容易に、判断することができる。

図３の表示例は、記録例の指令値と、パラメータ番号とを表示している。例ではパラメータ番号１７８３番は、各軸の速度差による減速を示すパラメータ番号であることが表示される。作業者は、画面に表示された、パラメータ番号１７８３番によって減速制御がなされていると判断することが可能である。したがって、作業者がこの減速制御を不適と判断すると、パラメータ番号１７８３番の各制御データを修正することにより、速度制御・加減速制御を実施することが可能である。

本発明の実施形態である速度制御及び加減速制御状態を記録するための構成概略図である。 本発明の速度制御及び加減速制御状態を記録するための処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明の実施形態の表示例である。

符号の説明

１ 速度・加減速制御情報
２ 指令パルス情報
３ 速度・加減速制御情報
４ 指令パルス情報
５ サーボモータフィードバック情報
６ 速度制御・加減速制御有効パラメータ情報
７ 速度制御・加減速制御情報の記憶装置への出力
８ 速度制御・加減速制御情報の表示装置への出力
Ａ ＮＣプログラム
Ｂ 速度制御・加速度制御手段
Ｃ パルス分配手段
Ｄ サーボモータ制御手段
Ｅ サーボモータ
Ｆ 送り速度、加減速時定数などのパラメータ
Ｇ 速度制御・加減速制御有効データ特定手段
Ｈ 速度制御・加減速制御状態記録手段
Ｉ 表示装置
Ｊ 記憶装置

Claims (4)

1. 加工プログラムを解析して工作機械を自動運転させる数値制御装置であって、
   速度制御及び加減速制御用の複数のパラメータデータまたは制御データの中から、工作機械がワークを加工中に実際に有効となっているパラメータデータまたは制御データを特定する速度制御・加減速制御有効データ特定手段と、
   前記速度制御・加速度制御有効データ特定手段により特定された前記パラメータデータまたは前記制御データを、サーボ軸やスピンドル軸への指令情報またはそれらの軸からのフィードバックデータと対応付けて記録する速度制御・加減速制御状態記録手段とを有する数値制御装置。
2. 速度制御及び加減速制御を行う機能と該機能で使用されるパラメータあるいは関係する制御データとを対応づけてデータテーブルにあらかじめ登録しておくデータテーブル登録手段と、
   加工プログラムでどのような速度制御および加減速制御を行う機能が有効であるかを解析する解析手段と、
   前記解析手段により解析された有効となっている機能と前記データテーブル登録手段により登録されている情報に基づいて、工作機械がワークを加工中に実際に有効となっているパラメータデータあるいは制御データを特定する前記速度制御・加減速制御有効データ特定手段と、を有する請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記制御データは、速度クランプ、加速度クランプ、速度オーバライド、加減速タイプの少なくとも１つである請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置。
4. 前記速度制御・加減速制御状態記録手段に記録されたデータを表示する表示装置または数値制御装置に着脱自在の外部記憶手段に記憶する外部記憶装置の少なくとも一方を備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置。

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