JP3192554B2 - 数値制御装置の送り速度制御装置 - Google Patents

数値制御装置の送り速度制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、数値制御装置の送り速
度制御装置、特に指令送り速度に加減速を施してから補
間を行う数値制御装置において送りオーバーライドのか
けられる送り速度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は従来の数値制御装置の一例を示す
ブロック図である。
【0003】解釈部2は、加工プログラム1から加工軌
跡の指令形状Shpと指令送り速度Fを読取る。送り速
度制御装置30は、制限速度加減速部31と、選択部3
2と、許容送り速度記憶部33と、許容加速度記憶部3
4と、比較部310とで構成され、指令形状Shpと指
令送り速度Fとから許容加速度Amaxで加減速された
送り単位量Uを補間位置pに応じて出力する。補間部4
は、指令形状Shpを一定周期毎に送り単位量Uに基づ
いて補間し、サーボ指令値と補間位置pを出力する。サ
ーボ5X,5Y,5Zは、補間部4から入力されるサー
ボ指令値を基に各軸毎にサーボモータ6X,6Y,6Z
を駆動する。
【0004】ここで、送り速度制御装置30内部の要素
について説明する。許容送り速度記憶部33および許容
加速度記憶部34は、それぞれ制御する機械の特性によ
って決まっている許容送り速度Vmaxおよび許容加速
度Amaxを記憶している。制限速度加減速部31は、
指令形状Shpから加工軌跡の法線方向の加速度が許容
加速度Amax以下となる最大の速度を算出し、その上
限を指令送り速度Fで制限した後、加工軌跡の接線方向
について許容加速度Amaxで加減速を施し、加工軌跡
上の位置における制限速度Vsを算出する。選択部32
は、加工軌跡上の各位置で算出された制限速度Vsから
補間位置pでの制限速度Vpを選択する。比較部310
は、制限速度Vpと許容送り速度Vmaxとを比較し、
大きくないほうを送り単位量Uとして出力する。
【0005】以上のような数値制御装置では、常に許容
加速度による加減速を行うことができるので加工効率が
良い。しかし、数値制御装置が通常装備している送りオ
ーバーライド機能がないので、オペレーターが加工中に
送り速度を変更することができず操作性に欠ける。な
お、送りオーバーライド機能とは加工中にオペレーター
が送り速度を一般に0%から200%の間で自由に変更
できる機能であり、その割合を以降単にオーバーライド
と称する。このことから、図9のブロック図に示すよう
な数値制御装置が考案されている。
【0006】図9の数値制御装置は、図8の数値制御装
置の送り速度制御装置30に、オーバーライド加減速部
38と、乗算部39とを新たに設けたものである。オー
バーライド加減速部38は、オーバーライドOに時定数
Tcの加減速を施して、加減速されたオーバーライド
O′を出力する。乗算部39は、補間位置pでの制限速
度VpにオーバーライドO′をかけて、オーバーライド
のかかった制限速度Vpoを比較部310に出力する。
比較部310は、この制限速度Vpoと許容送り速度V
maxとを比較し、大きくないほうを送り単位量Uとし
て出力する。加工プログラム1と、解釈部2と、制限速
度加減速部31と、選択部32と、許容送り速度記憶部
33と、許容加速度記憶部34と、補間部4と、サーボ
5X,5Y,5Zと、サーボモータ6X,6Y,6Zと
については、図8の同符号の要素に同じであるので説明
を省略する。
【0007】図10は、オーバーライドOが図4のよう
に変更された場合の送り速度制御装置300における送
りオーバーライド機能に関する速度の例である。図10
(a)は、図4に示すオーバーライドOにオーバーライ
ド加減速部38で加減速を施したオーバーライドO′の
値を示す図である。オーバーライドOは途中で値がステ
ップ状に変化しているが、オーバーライド加減速部38
で時定数Tcの加減速を施されたオーバーライドO′の
値は滑らかに変化している。図10(b)は、制限速度
Vpの値を示す図であり、当然制限速度Vpにはオーバ
ーライドがかかってはいない。図10(c)は、送り単
位量Uの様子を示す図であり、図10(b)に示す制限
速度Vpに、図10(a)に示すオーバーライドO′を
かけた場合の送り単位量Uの値を示している。このよう
に、オーバーライドOが変更された場合には加減速され
たオーバーライドO′をかけることで送り単位量Uを滑
らかに、かつ直ちに変化させることを可能としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の数値制御装置の送り速度制御装置では、以
下のような問題がある。
【0009】図11は、図10とオーバーライドOは同
じ(図4)であるが制限速度Vpの異なる別の例を示す
図である。この場合、図11(a)のオーバーライド
O′は図10(a)と同じとなる。図11(b)は、制
限速度Vpの値を示す図である。図11(c)は、送り
単位量Uの様子を示す図であり、図11(b)に示す制
限速度Vpに、図11(a)に示すオーバーライドO′
をかけた場合の送り単位量Uの値を示している。
【0010】図11(c)の傾きα′は、オーバーライ
ドO′が50%の場合に制限速度Vpの加減速によって
生じた送り単位量Uの加速度を示している。図からもわ
かるように、オーバーライドO′が100%未満の場合
に制限速度Vpの加減速によって生じる送り単位量Uの
加速度α′は許容加速度Amaxよりも小さくなる。図
示しないが、逆にオーバーライドO′が100%を超え
ていれば、その加速度は許容加速度Amaxよりも大き
くなる。
【0011】また、図11(c)の傾きβ′は、制限速
度Vpが一定の場合にオーバーライドO′の加減速によ
って生じた送り単位量Uの加速度を示している。図から
もわかるように、オーバーライドO′の加減速時定数T
cが一定値であるために、制限速度Vpが一定の場合に
オーバーライドO′の加減速によって生じた送り単位量
Uの加速度β′は許容加速度Amaxと一致するわけで
はない。
【0012】図12は、図11よりも制限速度Vpが小
さい例を示す図である。ここでもオーバーライドO′を
示す図12(a)は、図10(a)と同じであるので説
明を省略する。図12(b)は、制限速度Vpの値を示
す図である。図12(c)は、送り単位量Uの様子を示
す図であり、図12(b)に示す制限速度Vpに、図1
2(a)に示すオーバーライドO′をかけた場合の送り
単位量Uの値を示している。
【0013】図12(c)の傾きα′は、図11(c)
の傾きα′と同じ性質のものであるので説明を省略す
る。
【0014】図12(c)の傾きγ′は、制限速度Vp
が図11(c)の場合よりも小さな一定の場合にオーバ
ーライドO′の加減速によって生じた送り単位量Uの加
速度を示している。図のように、制限速度Vpが一定の
場合にオーバーライドO′の加減速によって生じた送り
単位量Uの加速度γ′は、制限速度Vpが小さいほど小
さくなり、図示しないが、逆に大きいほど大きくなる。
【0015】図13は、制限速度Vpの加速開始時にお
いてオーバーライドOが図5のように変更された場合の
送りオーバーライド機能に関する速度の例を示す図であ
る。図13(a)は、図5に示すオーバーライドOにオ
ーバーライド加減速部38で加減速を施したオーバーラ
イドO′の値を示す図である。図13(b)は、制限速
度Vpの値を示す図である。図13(c)は、送り単位
量Uの様子を示す図であり、図13(b)に示す制限速
度Vpに、図13(a)に示すオーバーライドO′をか
けた場合の送り単位量Uの値を示している。
【0016】図13(c)の傾きδ′は、制限速度Vp
とオーバーライドO′の両方の加減速によって生じた送
り単位量Uの加速度の最大値を示している。線A−Bが
曲線であるように、制限速度Vpの加減速中にオーバー
ライドO′を加減速させると、送り単位量Uの加速度は
一定値にならない。また、図のようにその加速度の最大
値δ′は許容加速度Amaxを超える場合がある。
【0017】したがって、オーバーライドO′の加減速
中あるいはその値が100%以外である場合の送り単位
量Uの加速度は必ずしも許容加速度Amaxであるわけ
ではなく、加速度が許容加速度Amaxより小さい場合
には送り単位量Uの加減速に必要とする時間が長くなる
ため加工効率の低下を招き、許容加速度Amaxを超え
る場合には機械系へ衝撃を与えることになる。
【0018】本発明は上記のような事情から成されたも
のであり、本発明の目的は、送りオーバーライドをかけ
られるとともに、オーバーライドの値に依存なく常に許
容加速度で加減速を行うことのできる数値制御装置の送
り速度制御装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る数値制御装置の送り速度制御装置
は、許容送り速度および許容加速度に基づいて加工プロ
グラムの指令形状に応じた加減速を行い補間位置に応じ
た制限速度を出力することで、前記指令形状で表される
形状を前記制限速度にしたがって補間させる数値制御装
置の送り速度制御装置において、加工プログラムの指令
送り速度にオーバーライドをかける乗算手段と、前回出
力した指令送り速度に対して前記乗算手段の出力と前記
前回出力した指令送り速度の大小関係によって前記許容
加速度を加算又は減算した値と、前記許容送り速度を超
えないように必要に応じて補正した前記乗算手段の出力
との比較結果に基づき前記乗算手段の出力に対して加減
速を施した結果を指令送り速度として出力する指令速度
加減速手段と、前記指令速度加減速手段の出力と前記制
限速度とを比較して大きくないほうを送り単位量として
出力する比較手段と、を備え、前記指令形状で表される
形状を一定周期毎に前記比較手段からの出力に従って補
間することで加工の際に遅滞なく送りオーバーライドを
かけると共に前記送り単位量の加速度を常に許容加速度
としたことを特徴とする。
【0020】
【作用】本発明によれば、比較手段は、乗算手段により
オーバーライドをかけた指令送り速度を指令速度加減速
手段において許容加速度で加減速した値と、指令形状か
ら決まり許容加速度で加減速された制限速度と、を比較
し、大きくないほうを送り単位量に用いることにより、
送りオーバーライドをかけることができ、オーバーライ
ドの値に依存せず常に許容加速度で加減速させることが
できる。
【0021】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。送り速度制御装置3は、制限速度加減速部31
と、選択部32と、許容送り速度記憶部33と、許容加
速度記憶部34と、乗算部35と、指令速度加減速部3
6と、比較部37とで構成される。詳細は後述する。加
工プログラム1と、解釈部2と、選択部32と、許容送
り速度記憶部33と、許容加速度記憶部34と、補間部
4と、サーボ5X,5Y,5Zと、サーボモータ6X,
6Y,6Zとについては、図8の同符号の要素に同じで
あるので説明を省略する。
【0022】制限速度加減速部31は、指令形状Shp
から加工軌跡の法線方向の加速度が許容加速度Amax
以下となる最大の速度を算出し、その上限を許容送り速
度Vmaxで制限した後、加工軌跡の接線方向について
許容加速度Amaxで加減速を施し、加工軌跡上の位置
における制限速度Vsを算出する制限速度加減速手段で
ある。乗算部35は、指令送り速度Fにオーバーライド
Oをかけて、オーバーライドをかけた指令送り速度Fo
を出力する乗算手段である。指令速度加減速部36は、
指令送り速度Foの上限を許容送り速度Vmaxで制限
した後、許容加速度Amaxで加減速を施し、オーバー
ライド後に加減速された指令送り速度Fo′を出力する
指令速度加減速手段である。比較部37は、この指令送
り速度Fo′と選択部32から入力される制限速度Vp
とを比較して大きくないほうを送り単位量Uとして出力
する比較手段である。
【0023】本実施例において特徴的なことは、上記乗
算部35及び指令速度加減速部36を設け、比較部37
に指令送り速度Fo′と制限速度Vpとのうち大きくな
いほうを送り単位量Uとして出力させるようにしたの
で、送りオーバーライドをかけることができるとともに
オーバーライドの値に依存なく常に許容加速度で加減速
を行うことをできるようにしたことである。
【0024】次に、乗算部35と、指令速度加減速部3
6と、比較部37の動作について説明する。図2は乗算
部35と指令速度加減速部36にて一周期で行われる処
理の流れを示すフローチャートである。乗算部35は、
解釈部2から入力される指令送り速度Fにオーバーライ
ドOをかけて、オーバーライドをかけた指令送り速度F
oを出力する(ステップS11)。指令速度加減速部3
6は、乗算部35から入力される指令送り速度Foが許
容送り速度記憶部33から入力される許容送り速度Vm
axを超えているか否かを判定し(ステップS12)、
超えていれば指令送り速度Foの値を許容送り速度Vm
axにする(ステップS13)。次に、指令送り速度F
oと前回出力した指令送り速度Fo′とを比較し(ステ
ップS14)、同じ値であれば加減速を行わずに指令送
り速度Fo′の値を指令送り速度Foにする(ステップ
S15)。一方、同じ値でなければ加減速を行う。すな
わち、指令送り速度Foと前回出力した指令送り速度F
o′とを比較し(ステップS16)、指令送り速度Fo
のほうが大きい場合には加速を行い、小さい場合には減
速を行う。加速は、前回出力した指令送り速度Fo′に
許容加速度記憶部34から入力される許容加速度Ama
xを加算した値を指令送り速度Fo′とし(ステップS
17)、その値が指令送り速度Foを超えているか否か
を判定し(ステップS18)、超えていれば指令送り速
度Fo′の値を指令送り速度Foにする(ステップS1
9)。減速は、前回出力した指令送り速度Fo′から許
容加速度Amaxを減算した値を指令送り速度Fo′と
し(ステップS110)、その値が指令送り速度Fo未
満か否かを判定し(ステップS111)、未満であれば
指令送り速度Fo′の値を指令送り速度Foにする(ス
テップS112)。
【0025】このようにして算出されたオーバーライド
後に加減速された指令送り速度Fo′は比較部37に出
力される(ステップS113)。
【0026】図3は比較部37にて一周期で行われる処
理の流れを示すフローチャートである。比較部37は、
指令速度加減速部36から入力される指令送り速度F
o′と選択部32から入力される制限速度Vpとを比較
し(ステップS21)、指令送り速度Fo′のほうが小
さければ送り単位量Uの値を指令送り速度Fo′にし
(ステップS22)、そうでなければ送り単位量Uの値
を制限速度Vpにする(ステップS23)。そして、求
められた送り単位量Uを補間部4に出力する(ステップ
S24)。
【0027】これまで説明してきた送り速度制御装置3
における送りオーバーライド機能に関する速度の例を図
6および図7に示す。図6(a)および図7(a)は、
オーバーライドOがそれぞれ図4および図5のように変
更された場合の指令送り速度Fo′の値を示す図であ
る。オーバーライドOは途中で値がステップ状に変化し
ているが、このオーバーライドOをかけた指令送り速度
Foに指令速度加減速部36で許容加速度Amaxによ
る加減速を施すことで、指令送り速度Fo′の値は許容
加速度Amaxで変化している。図6(b)および図7
(b)は、制限速度Vpの値を示す図である。図6
(c)および図7(c)は、送り単位量Uの様子を示す
図であり、それぞれ制限速度Vpが図6(b)および図
7(b)に示される値であった場合に、図6(a)およ
び図7(a)に示すように指令送り速度Fo′が変化し
た場合の送り単位量Uの値を示している。図からわかる
ように、制限速度Vpの加減速によって生じた送り単位
量Uの加速度αと、指令送り速度Fo′の加減速によっ
て生じた送り単位量Uの加速度βと、指令送り速度F
o′と制限速度Vpの両方の加減速によって生じた送り
単位量Uの加速度δは、いずれも許容加速度Amaxと
等しくなっている。
【0028】以上のように本発明の送り速度制御装置に
よれば、許容加速度Amaxで加減速された指令送り速
度Fo′と制限速度Vpとを比較して大きくないほうを
送り単位量Uとしているため、指令送り速度Fo′と制
限速度Vpのどちらか一方、あるいは両方が加減速され
ても、送り単位量Uの加速度は常に許容加速度Amax
に保たれる。
【0029】
【発明の効果】本発明の数値制御装置の送り速度制御装
置によれば、送りオーバーライドをかけることができる
とともに、オーバーライドの値に依存なく常に許容加速
度で加減速を行うことができ、かつオーバーライド変更
による加工効率の低下を最小限に抑えることができる。
なお、機械系への衝撃を許容内で抑えることができるの
は言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】 本発明の一実施例を説明するためのフローチ
ャートである。
【図3】 本発明の一実施例を説明するためのフローチ
ャートである。
【図4】 本発明の一実施例および従来の技術の一例を
説明するためのオーバーライの例を示す図である。
【図5】 本発明の一実施例および従来の技術の一例を
説明するためのオーバーライドの例を示す図である。
【図6】 本発明の一実施例を説明するための送りオー
バーライド機能に関する速度の例を示す図である。
【図7】 本発明の一実施例を説明するための送りオー
バーライド機能に関する速度の例を示す図である。
【図8】 従来の加減速を施してから補間を行う送りオ
ーバーライド機能のない数値制御装置の一例を示すブロ
ック図である。
【図9】 従来の加減速を施してから補間を行う送りオ
ーバーライド機能のある数値制御装置の一例を示すブロ
ック図である。
【図10】 従来の技術の一例を説明するための送りオ
ーバーライド機能に関する速度の例を示す図である。
【図11】 従来の技術の一例を説明するための送りオ
ーバーライド機能に関する速度の例を示す図である。
【図12】 従来の技術の一例を説明するための送りオ
ーバーライド機能に関する速度の例を示す図である。
【図13】 従来の技術の一例を説明するための送りオ
ーバーライド機能に関する速度の例を示す図である。
【符号の説明】
1 加工プログラム 2 解釈部 3、30、300 送り速度制御装置 4 補間部 31 制限速度加減速部 32 選択部 33 許容送り速度記憶部 34 許容加速度記憶部 35 乗算部 36 指令速度加減速部 37 比較部 38 オーバーライド加減速部 39 乗算部 310 比較部 5X、5Y、5Z サーボ 6X、6Y、6Z サーボモータ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−10004(JP,A) 特開 平4−33012(JP,A) 特開 昭64−67611(JP,A) 特開 平3−172903(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 19/416

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 許容送り速度および許容加速度に基づい
    て加工プログラムの指令形状に応じた加減速を行い補間
    位置に応じた制限速度を出力することで、前記指令形状
    で表される形状を前記制限速度にしたがって補間させる
    数値制御装置の送り速度制御装置において、 加工プログラムの指令送り速度にオーバーライドをかけ
    る乗算手段と、前回出力した指令送り速度に対して前記乗算手段の出力
    と前記前回出力した指令送り速度の大小関係によって前
    記許容加速度を加算又は減算した値と、前記許容送り速
    度を超えないように必要に応じて補正した前記乗算手段
    の出力との比較結果に基づき前記乗算手段の出力に対し
    て加減速を施した結果を指令送り速度として出力する
    令速度加減速手段と、 前記指令速度加減速手段の出力と前記制限速度とを比較
    して大きくないほうを送り単位量として出力する比較手
    段と、 を備え、前記指令形状で表される形状を一定周期毎に前
    記比較手段からの出力に従って補間することで加工の際
    遅滞なく送りオーバーライドをかけると共に前記送り
    単位量の加速度を常に許容加速度としたことを特徴とす
    る数値制御装置の送り速度制御装置。
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