JP3289861B2 - 加工システムのサイクルタイム調整方法 - Google Patents
加工システムのサイクルタイム調整方法Info
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- JP3289861B2 JP3289861B2 JP30332393A JP30332393A JP3289861B2 JP 3289861 B2 JP3289861 B2 JP 3289861B2 JP 30332393 A JP30332393 A JP 30332393A JP 30332393 A JP30332393 A JP 30332393A JP 3289861 B2 JP3289861 B2 JP 3289861B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ軸とＹ軸の２つの軸
の座標軸で位置決めされた被加工物に対して、工具を駆
動する加工軸からなる加工システムのサイクルタイム調
整方法に関する。
の座標軸で位置決めされた被加工物に対して、工具を駆
動する加工軸からなる加工システムのサイクルタイム調
整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｘ軸とＹ軸の座標軸に沿って移動
するＸ，Ｙテーブル上に固定された平板状の被加工物
に、上下動するドリルやパンチなどの工具によって穴明
け加工をするような加工システムの場合、Ｘ・Ｙテーブ
ルをＸ軸方向に移動させるＸ軸と、Ｙ軸方向に移動させ
るＹ軸とを設け、それぞれＸ軸モータ、Ｙ軸モータによ
って駆動すると共に、工具を上下方向に移動させる加工
軸を設け、加工軸モータによって駆動するようにしてあ
る。Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータおよび加工軸モータのコン
トローラは、例えば図４に示すように、コントローラ１
の中に予め加工サイクルの初めにその加工サイクルに対
応するＸ軸、Ｙ軸の目標位置データ１１が与えられ、そ
の目標データ１１から位置指令を出力し、サーボドライ
ブ２１、３１を介してそれぞれＸ軸モータ２、Ｙ軸モー
タ３を駆動して、２軸のサーボ軸によりＸ，Ｙテーブル
を位置決めする。また、コントローラ１にはサイクル速
度設定器１２を設け、サーボドライブ４１を介して一定
の速度で速度制御する速度制御ループを構成して、加工
軸モータ４を駆動し、加工軸が一定のサイクルタイムで
上下運動を行うとともに、加工軸のパルス量をパルス量
検出器１３により監視し、加工軸の１サイクルの終了を
確認するようにしてある。コントローラ１では、加工軸
の１サイクルの終了を確認する毎に、Ｘ軸、Ｙ軸の目標
位置データ１１を次のサイクルの目標位置データに更新
させる。
するＸ，Ｙテーブル上に固定された平板状の被加工物
に、上下動するドリルやパンチなどの工具によって穴明
け加工をするような加工システムの場合、Ｘ・Ｙテーブ
ルをＸ軸方向に移動させるＸ軸と、Ｙ軸方向に移動させ
るＹ軸とを設け、それぞれＸ軸モータ、Ｙ軸モータによ
って駆動すると共に、工具を上下方向に移動させる加工
軸を設け、加工軸モータによって駆動するようにしてあ
る。Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータおよび加工軸モータのコン
トローラは、例えば図４に示すように、コントローラ１
の中に予め加工サイクルの初めにその加工サイクルに対
応するＸ軸、Ｙ軸の目標位置データ１１が与えられ、そ
の目標データ１１から位置指令を出力し、サーボドライ
ブ２１、３１を介してそれぞれＸ軸モータ２、Ｙ軸モー
タ３を駆動して、２軸のサーボ軸によりＸ，Ｙテーブル
を位置決めする。また、コントローラ１にはサイクル速
度設定器１２を設け、サーボドライブ４１を介して一定
の速度で速度制御する速度制御ループを構成して、加工
軸モータ４を駆動し、加工軸が一定のサイクルタイムで
上下運動を行うとともに、加工軸のパルス量をパルス量
検出器１３により監視し、加工軸の１サイクルの終了を
確認するようにしてある。コントローラ１では、加工軸
の１サイクルの終了を確認する毎に、Ｘ軸、Ｙ軸の目標
位置データ１１を次のサイクルの目標位置データに更新
させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、目標位置データを更新する場合、加工軸の１サイク
ルの時間は、全てのＸ軸、Ｙ軸移動量の中での最大値Ｌ
max 、 Ｌmax＝ＭＡＸ（｜Ｘ1−Ｘ0｜，｜Ｘ2−Ｘ1｜，｜Ｘ3−Ｘ2｜…， ｜Ｙ1−Ｙ0｜，｜Ｙ2−Ｙ1｜，｜Ｙ3−Ｙ2｜…） によって求まるＬmax（ｍｍ）の距離をＸ軸またはＹ軸
が移動して位置決めするのに要する時間以上に設定しな
ければならなかった。したがって、一定のサイクルタイ
ムで加工軸を制御するためには、各加工サイクルのＸ
軸、Ｙ軸の移動距離の中で極端に大きい値があると、各
サイクルタイムがその大きい移動距離に制約されて長く
なり、全体の稼働率を上げることが難しいという問題が
あった。本発明は、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距離に応じて、自
動的に加工軸モータの速度を変えて最適サイクルを実現
するサイクルタイム調整方法を提供することを目的とす
るものである。
は、目標位置データを更新する場合、加工軸の１サイク
ルの時間は、全てのＸ軸、Ｙ軸移動量の中での最大値Ｌ
max 、 Ｌmax＝ＭＡＸ（｜Ｘ1−Ｘ0｜，｜Ｘ2−Ｘ1｜，｜Ｘ3−Ｘ2｜…， ｜Ｙ1−Ｙ0｜，｜Ｙ2−Ｙ1｜，｜Ｙ3−Ｙ2｜…） によって求まるＬmax（ｍｍ）の距離をＸ軸またはＹ軸
が移動して位置決めするのに要する時間以上に設定しな
ければならなかった。したがって、一定のサイクルタイ
ムで加工軸を制御するためには、各加工サイクルのＸ
軸、Ｙ軸の移動距離の中で極端に大きい値があると、各
サイクルタイムがその大きい移動距離に制約されて長く
なり、全体の稼働率を上げることが難しいという問題が
あった。本発明は、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距離に応じて、自
動的に加工軸モータの速度を変えて最適サイクルを実現
するサイクルタイム調整方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、Ｘ軸とＹ軸の２つの軸の座標軸に沿って
被加工物を移動させて位置決めする位置決め手段と、速
度制御ループを有して前記被加工物を加工する工具の加
工サイクルを前記速度制御ループへの指令速度により決
定して前記工具を移動する工具移動手段とを備え、各加
工サイクル毎に設定された前記サーボ軸の位置指令に応
じて前記位置決め手段により被加工物を位置決めし、前
記工具移動手段により工具を移動して被加工物を加工
し、前記工具移動手段の各加工サイクルの１サイクル終
了を確認して次の加工サイクルに移行する加工サイクル
のサイクルタイム調整方法において、前記各加工サイク
ル毎に前記Ｘ軸とＹ軸の２つの軸の移動距離のうち大き
い方の移動距離を求め、その大きいほうの移動距離を移
動する時間よりも前記加工軸の１サイクルの移動距離を
移動する時間の方が長くなるように前記指令速度を制御
することを特徴とするものである。
め、本発明は、Ｘ軸とＹ軸の２つの軸の座標軸に沿って
被加工物を移動させて位置決めする位置決め手段と、速
度制御ループを有して前記被加工物を加工する工具の加
工サイクルを前記速度制御ループへの指令速度により決
定して前記工具を移動する工具移動手段とを備え、各加
工サイクル毎に設定された前記サーボ軸の位置指令に応
じて前記位置決め手段により被加工物を位置決めし、前
記工具移動手段により工具を移動して被加工物を加工
し、前記工具移動手段の各加工サイクルの１サイクル終
了を確認して次の加工サイクルに移行する加工サイクル
のサイクルタイム調整方法において、前記各加工サイク
ル毎に前記Ｘ軸とＹ軸の２つの軸の移動距離のうち大き
い方の移動距離を求め、その大きいほうの移動距離を移
動する時間よりも前記加工軸の１サイクルの移動距離を
移動する時間の方が長くなるように前記指令速度を制御
することを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】上記手段により、各加工サイクル毎に、加工軸
の１サイクルタイムが座標軸であるＸ軸、Ｙ軸による位
置決めにかかる時間よりも長くなるように加工軸モータ
の回転速度が制御され、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距離の長い加
工サイクルでは加工軸モータの回転速度が遅くなり、Ｘ
軸、Ｙ軸の移動距離の短い加工サイクルでは加工軸モー
タの回転速度が早くなるので、加工サイクルは常に最適
サイクルを維持することができる。
の１サイクルタイムが座標軸であるＸ軸、Ｙ軸による位
置決めにかかる時間よりも長くなるように加工軸モータ
の回転速度が制御され、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距離の長い加
工サイクルでは加工軸モータの回転速度が遅くなり、Ｘ
軸、Ｙ軸の移動距離の短い加工サイクルでは加工軸モー
タの回転速度が早くなるので、加工サイクルは常に最適
サイクルを維持することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の実施例を示すブロック図である。
図において、Ｘ，Ｙ２軸の座標軸に沿って移動して被加
工物を位置決めするサーボ軸と工具を上下動させる加工
軸を制御するコントローラ１の中に、加工サイクルに対
応するＸ軸、Ｙ軸の目標位置データ１１とサイクル速度
設定器１２と、パルス量検出器１３とを設け、目標位置
データ１１に基づいて２軸のサーボ軸の位置指令を出力
して、サーボドライブ２１、３１を介してそれぞれＸ軸
モータ２、Ｙ軸モータ３を駆動してＸ，Ｙテーブルを位
置決めする。また、サーボドライブ４１を介してサイク
ル速度設定器１２の設定値に応じて指令速度を出力し、
一定の速度で加工軸モータ４を駆動する速度ループを設
け、加工軸が一定のサイクルタイムで上下運動を行うと
ともに、加工軸モータのパルス量をパルス量検出器１３
により監視し、加工軸の１サイクルの終了を確認するよ
うにしてある。以上説明した点は図４によって説明した
従来例とほぼ同じ構成である。従来と異なるのは次の点
である。すなわち、加工軸の１サイクルタイムＴ（ｓｅ
ｃ）がＸ軸、Ｙ軸による位置決めにかかる時間よりも長
くなるように指令速度を制御し、加工軸モータの回転速
度を制御するようにしたものである。
する。図１は本発明の実施例を示すブロック図である。
図において、Ｘ，Ｙ２軸の座標軸に沿って移動して被加
工物を位置決めするサーボ軸と工具を上下動させる加工
軸を制御するコントローラ１の中に、加工サイクルに対
応するＸ軸、Ｙ軸の目標位置データ１１とサイクル速度
設定器１２と、パルス量検出器１３とを設け、目標位置
データ１１に基づいて２軸のサーボ軸の位置指令を出力
して、サーボドライブ２１、３１を介してそれぞれＸ軸
モータ２、Ｙ軸モータ３を駆動してＸ，Ｙテーブルを位
置決めする。また、サーボドライブ４１を介してサイク
ル速度設定器１２の設定値に応じて指令速度を出力し、
一定の速度で加工軸モータ４を駆動する速度ループを設
け、加工軸が一定のサイクルタイムで上下運動を行うと
ともに、加工軸モータのパルス量をパルス量検出器１３
により監視し、加工軸の１サイクルの終了を確認するよ
うにしてある。以上説明した点は図４によって説明した
従来例とほぼ同じ構成である。従来と異なるのは次の点
である。すなわち、加工軸の１サイクルタイムＴ（ｓｅ
ｃ）がＸ軸、Ｙ軸による位置決めにかかる時間よりも長
くなるように指令速度を制御し、加工軸モータの回転速
度を制御するようにしたものである。
【０００７】そのために、予め設定された各サイクルの
Ｘ軸、およびＹ軸の目標位置データ１１から、各サイク
ルの初めに、例えばサイクルｎの場合、そのサイクルの
Ｘ軸およびＹ軸のデータＸn，Ｙnの増分、すなわちＸ軸
およびＹ軸方向の移動距離の成分｜ΔＸn｜＝｜Ｘn−Ｘ
n-1｜，｜ΔＹn｜＝｜Ｙn−Ｙn-1｜を増分演算器１４、
１５によって取り出し、そのＸ軸増分｜ΔＸn｜および
Ｙ軸増分｜ΔＹn｜を最大値演算器１６に入力して最大
増分値Ｌmax＝ＭＡＸ（｜ΔＸn｜，｜ΔＹn｜）を求め
る。一方、Ｘ軸モータ２、Ｙ軸モータ３の回転軸に係る
ＧＤ2（または慣性モーメント）、最高速度Ｎ100（ｒｐ
ｍ）、ピークトルクＴP（ｋｇｍ）から加減速時間ｔaを
求めておく。なお、加減速時間ｔaは、ｔa＝（ＧＤ2／
３７５）・（Ｎ100／ＴP） （ｓｅｃ） となる。また、
最高速度Ｎ100に相当するＸ軸、Ｙ軸方向の移動速度Ｖ
100（ｍｍ／ｓｅｃ）と最大増分値Ｌmaxだけ移動して位
置決めするまでの最短時間ｔminにより最短時間ｔ
minは、図２に示すように、 ｔ1＝（Ｌmax−Ｖ100・ｔa）／Ｖ100＝（Ｌmax／
Ｖ100）−ｔaｔmin＝２ｔa＋ｔ1＝ｔa＋（Ｌmax／
Ｖ100） となる。この最短時間ｔminが加工軸の速度で決まる１
サイクルタイムＴに対して Ｔ＞ｔmin の関係が成立するように加工軸モータ４を制御すればよ
い。すなわち、加工軸の１サイクル（周期）をｆ（ｓｅ
ｃ-1）とすると、 Ｔ＝１／ｆ＞ｔmin＝ｔa＋（Ｌmax／Ｖ100） ｆ＝Ｖ100／（Ｖ100ｔa＋Ｌmax） （ｓｅｃ-1） ここで、加工軸モータ４の回転速度をＮ’（ｒｐｍ）、
加工軸モータ４のギヤ比をｉとすると、ｆ＝Ｎ’・ｉ／
６０となり、 Ｎ’＜（６０／ｉ）・Ｖ100／（Ｖ100・ｔa＋Ｌmax） なる関係を満たす必要がある。また、Ｎ’の上限値を、
最高回転速度Ｎ’100とした時、図３に示すように、最
大増分値Ｌmaxに対して加工軸モータの回転速度Ｎ’の
関係を、関数発生器１７を用いて出力するようにしてあ
る。サイクル速度設定器１２によって設定された加工軸
モータ４の速度指令と、上記のようにして決まる加工軸
モータの回転速度Ｎ’とを最小値演算器１８に入力し
て、小さい方の回転速度の指令値によりサーボドライブ
４１を介して加工軸モータ４の速度制御を行う。これに
より、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距離の長い加工サイクルでは加
工軸モータの回転速度が遅くなり、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距
離の短い加工サイクルでは加工軸モータの回転速度が早
くなるので、各サイクル毎にＸ軸、Ｙ軸と干渉すること
なく、最適速度で加工軸を駆動するので、稼働率を高く
維持することができる。なお、上記実施例では座標軸が
Ｘ軸、Ｙ軸の２軸の場合について説明したが、座標軸が
２軸の場合に限るものではなく、１軸以上の座標軸によ
って被加工物が位置決めされるものに適用できる。
Ｘ軸、およびＹ軸の目標位置データ１１から、各サイク
ルの初めに、例えばサイクルｎの場合、そのサイクルの
Ｘ軸およびＹ軸のデータＸn，Ｙnの増分、すなわちＸ軸
およびＹ軸方向の移動距離の成分｜ΔＸn｜＝｜Ｘn−Ｘ
n-1｜，｜ΔＹn｜＝｜Ｙn−Ｙn-1｜を増分演算器１４、
１５によって取り出し、そのＸ軸増分｜ΔＸn｜および
Ｙ軸増分｜ΔＹn｜を最大値演算器１６に入力して最大
増分値Ｌmax＝ＭＡＸ（｜ΔＸn｜，｜ΔＹn｜）を求め
る。一方、Ｘ軸モータ２、Ｙ軸モータ３の回転軸に係る
ＧＤ2（または慣性モーメント）、最高速度Ｎ100（ｒｐ
ｍ）、ピークトルクＴP（ｋｇｍ）から加減速時間ｔaを
求めておく。なお、加減速時間ｔaは、ｔa＝（ＧＤ2／
３７５）・（Ｎ100／ＴP） （ｓｅｃ） となる。また、
最高速度Ｎ100に相当するＸ軸、Ｙ軸方向の移動速度Ｖ
100（ｍｍ／ｓｅｃ）と最大増分値Ｌmaxだけ移動して位
置決めするまでの最短時間ｔminにより最短時間ｔ
minは、図２に示すように、 ｔ1＝（Ｌmax−Ｖ100・ｔa）／Ｖ100＝（Ｌmax／
Ｖ100）−ｔaｔmin＝２ｔa＋ｔ1＝ｔa＋（Ｌmax／
Ｖ100） となる。この最短時間ｔminが加工軸の速度で決まる１
サイクルタイムＴに対して Ｔ＞ｔmin の関係が成立するように加工軸モータ４を制御すればよ
い。すなわち、加工軸の１サイクル（周期）をｆ（ｓｅ
ｃ-1）とすると、 Ｔ＝１／ｆ＞ｔmin＝ｔa＋（Ｌmax／Ｖ100） ｆ＝Ｖ100／（Ｖ100ｔa＋Ｌmax） （ｓｅｃ-1） ここで、加工軸モータ４の回転速度をＮ’（ｒｐｍ）、
加工軸モータ４のギヤ比をｉとすると、ｆ＝Ｎ’・ｉ／
６０となり、 Ｎ’＜（６０／ｉ）・Ｖ100／（Ｖ100・ｔa＋Ｌmax） なる関係を満たす必要がある。また、Ｎ’の上限値を、
最高回転速度Ｎ’100とした時、図３に示すように、最
大増分値Ｌmaxに対して加工軸モータの回転速度Ｎ’の
関係を、関数発生器１７を用いて出力するようにしてあ
る。サイクル速度設定器１２によって設定された加工軸
モータ４の速度指令と、上記のようにして決まる加工軸
モータの回転速度Ｎ’とを最小値演算器１８に入力し
て、小さい方の回転速度の指令値によりサーボドライブ
４１を介して加工軸モータ４の速度制御を行う。これに
より、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距離の長い加工サイクルでは加
工軸モータの回転速度が遅くなり、Ｘ軸、Ｙ軸の移動距
離の短い加工サイクルでは加工軸モータの回転速度が早
くなるので、各サイクル毎にＸ軸、Ｙ軸と干渉すること
なく、最適速度で加工軸を駆動するので、稼働率を高く
維持することができる。なお、上記実施例では座標軸が
Ｘ軸、Ｙ軸の２軸の場合について説明したが、座標軸が
２軸の場合に限るものではなく、１軸以上の座標軸によ
って被加工物が位置決めされるものに適用できる。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、各
サイクルのＸ軸、Ｙ軸の移動距離に応じて、自動的に加
工軸による最適のサイクルタイムを決定することがで
き、加工システムとして最大稼働率を得ることが可能と
なるサイクルタイム調整方法を提供できる効果がある。
サイクルのＸ軸、Ｙ軸の移動距離に応じて、自動的に加
工軸による最適のサイクルタイムを決定することがで
き、加工システムとして最大稼働率を得ることが可能と
なるサイクルタイム調整方法を提供できる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】Ｘ軸、Ｙ軸の最大増分値Ｌmaxと各座標軸の速
度と時間との関係を示す説明図である。
度と時間との関係を示す説明図である。
【図３】Ｘ軸、Ｙ軸の最大増分値Ｌmaxと加工軸モータ
の速度との関係を示す説明図である。
の速度との関係を示す説明図である。
【図４】従来例を示すブロック図である。
１ コントローラ、１１ 目標位置データ、１２ サイク
ル速度設定器、１３パルス量検出器、１４、１５ 増分
演算器、１６ 最大値演算器、１７ 関数発生器、１８
最小値演算器、２ Ｘ軸モータ、２１、３１、４１サー
ボドライブ、３ Ｙ軸モータ、４ 加工軸モータ
ル速度設定器、１３パルス量検出器、１４、１５ 増分
演算器、１６ 最大値演算器、１７ 関数発生器、１８
最小値演算器、２ Ｘ軸モータ、２１、３１、４１サー
ボドライブ、３ Ｙ軸モータ、４ 加工軸モータ
Claims (2)
- 【請求項１】Ｘ軸とＹ軸の２つの軸の座標軸に沿って被
加工物を移動させて位置決めする位置決め手段と、速度
制御ループを有して前記被加工物を加工する工具の加工
サイクルを前記速度制御ループへの指令速度により決定
して前記工具を移動する工具移動手段とを備え、各加工
サイクル毎に設定された前記サーボ軸の位置指令に応じ
て前記位置決め手段により被加工物を位置決めし、前記
工具移動手段により工具を移動して被加工物を加工し、
前記工具移動手段の各加工サイクルの１サイクル終了を
確認して次の加工サイクルに移行する加工サイクルのサ
イクルタイム調整方法において、前記各加工サイクル毎
に前記Ｘ軸とＹ軸の２つの軸の移動距離のうち大きい方
の移動距離を求め、その大きいほうの移動距離を移動す
る時間よりも前記加工軸の１サイクルの移動距離を移動
する時間の方が長くなるように前記指令速度を制御する
ことを特徴とする加工システムのサイクルタイム調整方
法。 - 【請求項２】前記加工軸モータの回転速度Ｎ’を Ｎ’＝Ｎ’ 100 と、Ｎ’＝（６０／ｉ）・Ｖ 100 ／（Ｖ
100 ・ｔ a ＋Ｌ max ）のいずれか小さいほうにすることを
特徴とする請求項１に記載の加工システムのサイクル調
整方法。ただし、Ｎ’ 100 はＮ’の最高回転数、ｉは前
記加工軸モータのギヤ比、Ｖ 100 は最高速度Ｎ 100 に相当
するＸ軸、Ｙ軸方向の移動速度、ｔ a は加減速時間、Ｌ
max は最大増分値である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30332393A JP3289861B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 加工システムのサイクルタイム調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30332393A JP3289861B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 加工システムのサイクルタイム調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07129212A JPH07129212A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3289861B2 true JP3289861B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=17919593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30332393A Expired - Fee Related JP3289861B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 加工システムのサイクルタイム調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289861B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP30332393A patent/JP3289861B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07129212A (ja) | 1995-05-19 |
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|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100322 Year of fee payment: 8 |
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