JP2019082771A - 数値制御装置と制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
であって、前記フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理したときに前記制振する周波数の範囲で振動が0になる周波数と、当該範囲の中心周波数との比率をαとしたとき、K=−COS(απ)であるとよい。それ故、数値制御装置は、機械の振動特性に応じてTnを決定し、制振する範囲に応じてαを決定することによって、適切なフィルタを設計できる。
[数10]
ωzero=(2π/Tn)×α
上記の通り、ωnは、制振範囲の中心周波数であり、数7より周波数応答が0となる周波数である。故に上記の数9に数10を代入することにより、パラメータKは、以下の数11のように表すことができる。
[数11]
K=−COS(απ)
・従来型フィルタ:通常のFIRフィルタであり、20ms(50Hz)と25ms(40Hz)の二段のFIRフィルタ(移動平均)を用いた。
・凸型加減速フィルタ:Tn=22.2ms(約45Hz)とした。40Hzは、45×0.888であることから、α=0.888である。Kは、上記の数11より、0.939である。
なお、従来型フィルタの時定数は、25ms+20ms=45msである。これに対し、凸型加減速フィルタの時定数は、Tn+2(Tn/2)=2Tnであり、Tn=22.2msであるから、2×22.2ms=44.4msである。即ち、従来型フィルタの時定数と、凸型加減速フィルタの時定数はほぼ同じに設定されている。それ故、何れのフィルタで速度指令を処理した場合も、テーブルの移動時間はほぼ同じである。
図16に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタ及び凸型加減速フィルタの何れにおいても、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、振動は生じていなかった。従って、40Hzにおいては、テーブルに振動は生じておらず、振動はほぼ0に抑制されていることが分かった。
図17に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、大きく振動していることから、振動を抑制できていないことが分かった。これに対し、凸型加減速フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、小さく振動しているが、従来型フィルタに比べてその振幅ははるかに小さかった。従って、42.5Hzにおいては、従来型フィルタに比較して、凸型加減速フィルタで処理した場合においては、テーブルの振動が抑制されていることが分かった。
図18に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、42.5Hzの時よりも大きく振動していることから、振動を抑制できていないことが分かった。これに対し、凸型加減速フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、振動は生じていなかった。凸型加減速フィルタは、制振範囲の中心周波数を45Hzに設定しているので、テーブルに振動は生じておらず、振動はほぼ0に抑制されていることが分かった。
図19に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、大きく振動していることから、振動を抑制できていないことが分かった。これに対し、凸型加減速フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、小さく振動しているが、従来型フィルタに比べてその振幅ははるかに小さかった。従って、47.5Hzにおいても、従来型フィルタに比較して、凸型加減速フィルタで処理した場合においては、テーブルの振動が抑制されていることが分かった。
図20に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタ及び凸型加減速フィルタの何れにおいても、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、振動は生じていなかった。従って、50Hzにおいては、テーブルに振動は生じておらず、振動はほぼ0に抑制されていることが分かった。
20 数値制御装置
11 Z軸モータ
13 X軸モータ
14 Y軸モータ
16 操作盤
21 CPU
Claims (6)
- 機械を駆動するサーボモータの速度指令又は位置指令に対し、時間軸に対する加速度又は速度の変化を所与の加減速パターンに基づき算出して適用することにより、前記サーボモータの加減速制御を行う加減速制御部を備えた数値制御装置において、
前記加減速パターンは、前記時間軸における中央部において前記加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の凸型加減速パターンであって、
前記加減速制御部は、
前記機械を制振する周波数の範囲を示す範囲情報の入力を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた前記範囲情報に基づき、前記凸型加減速パターンにおける一段目の前記加速度または速度の大きさと、当該一段目よりも大きい二段目の前記加速度または速度の大きさとの比率を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記比率に基づき、前記凸型加減速パターンの前記一段目と前記二段目の夫々の大きさを設定する設定部と
を備えたこと
を特徴とする数値制御装置。 - 前記凸型加減速パターンの前記中央部の周期を、前記機械を制振する周波数の範囲の中央値の逆数であるTnとした場合、
前記凸型加減速パターンの前記中央部よりも前側である前側部と、後ろ側である後側部との夫々の周期はTn/2であること
を特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記凸型加減速パターンの前記一段目の前記加速度または速度の大きさをa、前記二段目の前記加速度又は速度の大きさをbとした場合、
a≠bであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の数値制御装置。 - 前記加減速制御部は、前記凸型加減速パターンに対応するフィルタを有し、当該フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理することにより、前記サーボモータの前記加減速制御を行うこと
を特徴とする請求項1から3の何れかに記載の数値制御装置。 - 前記フィルタを、前記一段目の前記加速度または速度の大きさaを有する矩形状の第一フィルタと、前記二段目の前記加速度または速度の大きさbを有する矩形状の第二フィルタとを足し合わせて表現される凸型フィルタと仮定し、
前記凸型加減速パターンの前記中央部の周期を、前記制振する周波数の範囲の中央値の逆数であるTn、aとbの比率をK、前記凸型フィルタの面積をラプラス変換してTnとKによって成り立つ式をF(s)としたとき、
であって、
前記フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理したときに前記制振する周波数の範囲で振動が0になる周波数と、当該範囲の中心周波数との比率をαとしたとき、
K=−COS(απ)
であること
を特徴とする請求項4に記載の数値制御装置。 - 機械を駆動するサーボモータの速度指令又は位置指令に対し、時間軸に対して加速度または速度の大きさを所与の加減速パターンに基づき処理することにより、前記サーボモータの加減速制御を行う加減速制御ステップを備えた数値制御装置の制御方法において、
前記加減速パターンは、前記時間軸における中央部において前記加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の凸型加減速パターンであって、
前記加減速制御ステップは、
前記機械の固有振動数を中心として前記機械を制振する周波数の範囲を示す範囲情報の入力を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けた前記範囲情報に基づき、前記凸型加減速パターンにおける一段目の前記加速度または速度の大きさと、当該一段目よりも大きい二段目の前記加速度または速度の大きさとの比率を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出した前記比率に基づき、前記凸型加減速パターンの前記一段目と前記二段目の夫々の大きさを設定する設定ステップと
を備えたこと
を特徴とする制御方法。
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