JP2622415B2

JP2622415B2 - 数値制御装置の教示データ作成方式及び加工速度制御方式

Info

Publication number: JP2622415B2
Application number: JP16035689A
Authority: JP
Inventors: 久仁夫田中; 博之中野
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1997-06-18
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JPH0325511A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は工作機械によるワークの加工状態を監視する
方式の基準となる教示データを作成する数値制御装置の
教示データ作成方式及び加工速度制御方式に係り、特に
主軸モータ又は送り軸モータ等の電流変化の基準となる
基準電流値を作成する数値制御装置の教示データ作成方
式及びその基準電流値を基に加工速度を制御する数値制
御装置の加工速度制御方式に関する。

〔従来の技術〕

工作機械等でワークを加工中に主軸モータ又は送り軸
モータ等の駆動電流値が所定の電流値を越えると、数値
制御装置はアラームを表示していた。そして、プログラ
マブルコントローラ（PC）はそのアラームの発生によつ
て、工作機械を非常停止又はフィードホールドしてい
た。

従来、アラーム発生の基準となる電流値を求めるに
は、実際にワークを加工し、その時の主軸モータ又は送
り軸モータの駆動電流の値を読み取り、その平均の値を
基準電流値とし、その基準電流値に所定の係数を乗じて
求めていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、実際の加工中に検出される電流値は非常に変
化の割合が大きいため、所定期間内の電流値を読み取
り、単純にその平均値を求めただけでは、電流変化に伴
う誤差を多く含んでいるため加工時の基準電流値として
はあまり正確な値とはいえなかった。

従って、このようにして求めた基準電流値は、アラー
ム発生の電流値等のようにある程度の誤差を許容できる
ものを算出するために使用されるだけであって、数値制
御装置の制御用データとして使用されることはなかっ
た。それはこの基準電流値が電流変化に伴う誤差を多く
含んでおり、正確な値ではなかったことに起因してい
る。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
主軸モータ又は送り軸モータ電流変化の基準となる基準
電流値を正確に求めることのできる数値制御装置の教示
データ作成方式を提供することを目的とする。

また、本発明は主軸モータ又は送り軸モータの基準電
流値を制御データとして加工速度を制御する数値制御装
置の加工速度制御方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、加工中の所定期間における主軸モータ又は送り軸モー
タ等の負荷電流の値を検出し、前記所定期間中の前記電
流の平均値を基準電流値とする数値制御装置の教示デー
タ作成方式において、前記所定期間中の前記電流の値を
読み取り、読み取った前記電流値から第１の平均値を算
出し、前記第１の平均値を基準に所定の範囲内にある前
記所定期間中の前記電流の値を読み取り、読み取った前
記電流値から第２の平均値を算出し、前記第２の平均値
を前記基準電流値とすることを特徴とする数値制御装置
の教示データ作成方式が、提供される。

また、本発明では上記課題を解決するために、前記第
２の平均値に基づいて加工速度を制御することを特徴と
する数値制御装置の加工速度制御方式が、提供される。

〔作用〕従来と同様にして求めた第１の平均値には誤差の大き
い電流値が含まれいるので、正確な平均値ではない。そ
こで、第１の平均値を基準に所定の範囲内にある電流値
のみを有効な値として再度平均値を算出する。これによ
って、誤差の大きい電流値の除外された、正確な平均電
流値を求めることができる。

また、このようにして求めた平均電流値は正確な値な
ので、これに基づいて加工速度を制御することが可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の数値制御装置の教示データ作成方式
の概念を説明するための主軸モータの駆動電流の変化の
様子を示す図である。

第１図に示すように、加工中における主軸モータの駆
動電流は時間と共に変化する。従来は所定期間中、即ち
数値制御装置で指定された指定区間内における電流の変
化を一定周期（8msec）で読み取り、単純にその平均値
を算出していた。このようにして求めた平均値を第１の
平均値とし、図中の点線１で示す。しかし、この波形か
らも明白なように、電流波形の一部分A1、A2及びA3の電
流値は本来ならアラーム又は警告発生となるべき電流値
であるにもかかわらず、第１の平均値算出に用いられて
いる。従って、第１の平均値は誤差を含んだ値であり、
本来の加工中の電流の平均値としては正確な値ではな
い。

そこで、本発明では、従来と同様にして第１の平均値
を算出後、この第１の平均値を基準としてその上下方向
に所定量の誤差範囲を設定する。この誤差範囲内の電流
値のみを有効な電流値とし、これ以外の電流値を無効と
する。そして、誤差範囲内の有効電流値のみを読み取
り、その平均値を算出する。このようにして求めた平均
値を第２の平均値とし、図中の一点鎖線２で示す。

第１図からも明らかなように第１の平均値は無効部分
A1、A2及びA3による誤差を含んでいるので、正確な平均
電流値とは言えなかったが、第２の平均値はこの無効部
分A1、A2及びA3の電流値を含んでいないので、加工時の
平均電流値としては正確な値であるといえる。

送り軸モータの駆動電流についても同様にして第２の
平均値を求めることができる。

次に、上述のようにして求めた主軸モータ及び送り軸
モータの加工中の駆動電流の平均値、即ち前記第２の平
均値を基に加工速度を制御する場合について説明する。

第２の平均値を基にオーバライド制御時の電流値を算
出する。即ち、第２の平均値に約±10％を乗した値をオ
ーバライド上限電流値及び下限電流値とする。そして、
実際の加工中における主軸モータ又は送り軸モータの駆
動電流値を検出し、その検出結果に基づいてオーバライ
ド制御を実行する。駆動電流値がオーバライド上限電流
値より大きくなった場合はオーバライド値を下げ、オー
バライド下限電流値より小さくなった場合はオーバライ
ド値を上げる。このようなオーバライド制御のプログラ
ムをPCM（ブログラマブル・マシーン・コントローラ）
にセットする。

さらに、第２の平均値をもとに警告電流値及びアラー
ム電流値を設定し、駆動電流値がこれらの値を越えたら
警告信号及びアラーム信号を点滅させるようにする。こ
の際に、PMC（プログラマブル・マシン・コントロー
ラ）のプログラムにて、フィールドホールド及び非常停
止等を行うように設定してもよい。

第２図は本発明の一実施例である第２の平均値を基に
加工速度を制御する方式のフローチャート図である。図
中Ｓに続く数値はステップ番号を示す。

〔S1〕主軸モータ又は送り軸モータの駆動電流値Ｉを読
み込む。

〔S2〕駆動電流Ｉがオーバライドの上限電流値I
_OVRDHIGHよりも大きいかどうかを判定する。大きい場合
はS3へ、小さい場合はS4へ進む。

〔S3〕オーバライド値を下げる。

〔S4〕駆動電流Ｉがオーバライドの下限電流値I_OVRDLOW
よりも小さいかどうかを判定する。小さい場合はS5へ、
大きい場合はS6へ進む。

〔S5〕オーバライド値を上げる。

〔S6〕駆動電流Ｉが警告電流値I_WARNINGよりも大きいか
どうかを判定する。大きい場合はS7へ、小さい場合はS8
へ進む。

〔S7〕警告信号をオンにする。

〔S8〕駆動電流Ｉがアラーム電流値I_ALARMよりも大きい
かどうかを判定する。大きい場合はS9へ、小さい場合は
エンドへ進む。

〔S9〕アラーム信号をオンにする。

第３図は本発明を実施するための数値制御装置（CN
C）のハードエアのブロック図である。図において、10
は数値制御装置（CNC）である。

プロセッサ11は数値制御装置（CNC）10全体の制御の
中心となるプロセッサであり、バス21を介して、ROM12
に格納されたシステムプログラムを読み出し、このシス
テムプログラムに従って、数値制御装置（CNC）全体の
制御を実行する。

RAM13には一時的な計算データ、表示データ等が格納
される。平均値を算出する時の電流値データも一時的に
ここに格納される。RAM13にはDRAM使用される。

CMOS14には工具補正量、ピッチ誤差補正量、加工プロ
グラム及びパラメータ等が格納される。本実施例ではこ
こにオーバライドの上限値及び下限値を決めるデータが
パラメータとして格納される。CMOS14は、図示されてい
ないバッテリでバックアップされ、数値制御装置（CN
C）10の電源がオフされても不揮発性メモリとなってい
るので、それらのデータはそのまま保持される。

インターフェース15は外部機器用のインタフェースで
あり、紙テープリーダ、紙テープパンチャー、紙テープ
リーダ・パンチャー等の外部機器が接続される。紙テー
プリーダからは加工プログラムが読み込まれ、また、数
値制御装置（CNC）10内で編集された加工プログラムを
紙テープパンチャーに出力することができる。

PMC（プログラマブル・マシン・コントローラ）16はC
NC10に内蔵され、ラダー形式で作成されたシーケンスプ
ログラムで機械側を制御する。すなわち、加工プログラ
ムで指令された、Ｍ機能、Ｓ機能及びＴ機能に従って、
これらをシーケンスプログラムで機械側で必要な信号に
変換し、I/Oユニット17から機械側に出力する。この出
力信号は機械側のマッグネット等を駆動し、油圧バル
ブ、空圧バルブ及び電気アクチュエイタ等を作動させ
る。また、機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤の
スイッチ等の信号を受けて、必要な処理をして、プロセ
ッサ11に渡す。本実施例ではこのPMC16によって加工速
度、即ちオーバライド等の制御及び警告信号、アラーム
信号等の表示又はフィードホールド、非常停止等を実行
する。

グラフック制御回路18は各軸の現在位置、アラーム、
パラメータ、画像データ等のディジタルデータを画像信
号に変換して出力する。この画像信号はCRT/MDIユニッ
ト25の表示装置26に送られ、表示装置26に表示される。
インタフェース19はCRT/MDIユニット25内のキーボード2
7からのデータを受けて、プロセッサ11に渡す。

インタフェース20は手動パルス発生器32に接続され、
手動パルス発生器32からパルスを受ける。手動パルス発
生器32は機械操作盤に実装され、手動で機械稼働部を精
密に移動させるのに使用される。

軸制御回路41、42、43及び44はプロセッサ11からの各
軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ51、
52、53及び54に出力する。サーボアンプ51、52、53及び
54はこの移動指令を受けて、各軸のサーボモータ61、6
2、63及び64を駆動する。このとき、各サーボアンプ5
1、52、53及び54からはサーボモータ61、62、63及び64
の駆動電流が軸制御回路41、42、43及び44にフィードバ
ックされる。フィードバックされた駆動電流値はプロセ
ッサ11に読み込まれ、平均値算出に使用される。

サーボモータ61、62、63及び64には位置検出用のパル
スコーダが内蔵されており、このパルスコーダから位置
信号がパルス列としてフィードバックされる。場合によ
っては、位置検出器として、リニアスケールが使用され
る。また、このパルス列をF/V（周波数／速度）変換す
ることにより、速度信号を生成することができる。さら
に、速度検出用にタコジェネレータが使用される場合も
ある。図ではこれらの位置信号のフィードバックライン
及び速度フィードバックは省略してある。

スピンドル制御回路71及び72はスピンドル回転指令及
びスピンドルのオリエンテーション等の指令を受けて、
スピンドルアンプ81及び82にスピンドル速度信号を出力
する。スピンドルアンプ81及び82はこのスピンドル速度
信号を受けて、スピンドルモータ91及び92を指令された
回転速度で回転させる。このとき、スピンドルアンプ81
及び82からはスピンドルモータ91及び92の駆動電流がス
ピンドル制御回路71及び72にフィードバックされる。フ
ィードバックされた駆動電流値はプロセッサ11に読み込
まれ、平均値算出に使用される。また、オリエンテーシ
ョン指令によって、所定の位置にスピンドルを位置決め
する。

スピンドルモータ91及び92には歯車あるいはベルトで
ポジションコーダ101及び102が結合されている。従っ
て、ポジションコーダ101及び102はスピンドルモータ91
及び92に同期して回転し、帰還パルスを出力し、その帰
還パルスはインターフェース110を経由して、プロセッ
サ11によって、読み取られる。この帰還パルスは他の軸
をスピンドルモータ91及び92に同期して移動させてネジ
切り等の加工を行うために使用される。

第４図は第３図のPMC（プログラマブル・マシン・コ
ントローラ）の詳細を示す図である。プロセッサ161はP
MC16を制御するプロセッサであり、バス166によって、
インタフェース（INT）162と接続され、インタフェース
162はCNC10のバス21に結合されている。

また、バス165にはROM163が結合されている。ROM163
にはPMC16を制御するための管理プログラムとシーケン
ス・プログラムが格納されている。シーケンス・プログ
ラムはラダー言語で作成されている。さらに、バス166
にはRAM164が結合されており、RAM164には入出力信号が
格納され、シーケンス・プログラムの実行に従って、そ
の内容は書き換えられていく。

I/O制御回路165はバス166に接続され、RAM164に格納
された出力信号をI/Oユニット17にシリアル信号に変換
して送る。また、I/Oユニット17からのシリアルな入力
信号をパラレル信号に変換してバス166に送る。その信
号はプロセッサ161によって、RAM164に格納される。

プロセッサ161はCNC10からインタフェース162を経由
して、Ｍ機能指令、Ｔ機能指令等の指令信号を受け、一
旦RAM164に格納し、その指令をROM163に格納されたシー
ケンス・プログラムに従って処理し、I/O制御回路165を
経由して、I/Oユニット17に出力する。逆に、I/Oユニッ
ト17からの入力信号を受けて、シーケンス・プログラム
で処理し、インタフェース162を経由して、必要な信号
をCNC10に送る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、主軸モータ又は
送り軸モータの電流変化の基準となる基準電流値を正確
に求めることのできる。また、その基準電流値を制御デ
ータとして利用して加工速度等を制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の数値制御装置の教示データ作成方式の
概念を説明するための主軸モータの駆動電流の変化の様
子を示す図、第２図は本発明の一実施例である第２の平均値を基に加
工速度を制御する方式のフローチャート図、第３図は本発明を実施するための数値制御装置（CNC）
のハードウエアのブロック図、第４図は第３図のPMC（プログラマブル・マシン・コン
トローラ）の詳細を示す図である。１……第１の平均値２……第２の平均値 11……プロセッサ 12……ROM 13……RAM 14……CMOS 15……インタフェース 16……PMC（プログラマブル・マシン・コントローラ） 17……I/Oユニット 18……グラフィック制御回路 19……インタフェース 20……インタフェース 21……バス 41〜44……軸制御回路 51〜54……サーボアンプ 61〜64……サーボモータ 71、72……スピンドル制御回路 81、82……スピンドルアンプ 91、92……スピンドルモータ 110……インタフェース 101、102……ポジションコーダ 161……プロセッサ（PMC） 162……インタフェース 163……ROM 164……RAM 165……I/O制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−209802（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−263650（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−41911（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加工中の所定期間における主軸モータ又は
送り軸モータ等の負荷電流の値を検出し、前記所定期間
中の前記電流の平均値を基準電流値とする数値制御装置
の教示データ作成方式において、前記所定時間中の前記電流の値を読み取り、読み取った
前記電流値から第１の平均値を算出し、前記第１の平均値を基準に所定の範囲内にある前記所定
期間中の前記電流の値を読み取り、読み取った前記電流
値から第２の平均値を算出し、前記第２の平均値を前記基準電流値とすることを特徴と
する数値制御装置の教示データ作成方式。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の第２の平均値
に基づいて加工速度を制御することを特徴とする数値制
御装置の加工速度制御方式。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の第２の平均値
に基づいてオーバライドを制御することを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の数値制御装置の加工速度制御
方式。
【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の第２の平均値
に基づいてフィードホールド及び非常停止を実行するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の数値制御装
置の加工速度制御方式。