JP3708214B2

JP3708214B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP3708214B2
Application number: JP10047496A
Authority: JP
Inventors: 田博彦本
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2016-04-22
Also published as: JPH09288517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値制御装置（ＮＣ装置）に係るもので、特に、手動パルス発生器の操作速度により、出力パルスの重みを自動的に可変とした数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来の数値制御装置のシステム構成図を示す。
【０００３】
手動パルス発生器６１は、操作ハンドル６２、倍率セレクタスイッチ６３及び軸選択器６４を含む。
【０００４】
従来、数値制御装置においては、手動操作の際に、手動パルス発生器６１の軸選択器６４により、操作する軸又は角度方向等を選択し、また、倍率セレクタスイッチ６３により、操作ハンドル６２の１目盛当りの軸又は角度移動量の倍率を設定していた。例えば、倍率セレクタスイッチ６３により１倍、１０倍又は１００倍が切換えられるとする。この際精密な軸移動が必要な場合は倍率をｘ１にし、長い距離を移動する場合は倍率をｘ１０又はｘ１００に変更し設定した。このような構成では、手動パルス発生器６１の操作ハンドル６２を回転させることにより、同じ回転数でも、軸移動等の移動量は固定された倍率に応じた量となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来においては、精密な軸移動と粗い軸移動に応じて、その都度倍率セレクタスイッチ６３を切換える必要があった。また、倍率は、固定的に定められていて、任意の値をとることはできなかった。
【０００６】
本発明は、手動パルス発生器の操作ハンドルの操作速度により、自動的に１パルス当たりのパルス数（パルスの重み）を変更し、設定された倍率を変更することなく、操作速度に応じて任意の倍率で軸移動を行なうことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる、数値制御装置によれば、
操作ハンドルの回転数及び回転速度に応じたパルス量及びパルス出現速度のパルスを発生する回転ハンドル式パルス発生手段と、
前記パルス発生手段から出力されたパルスに基づいて前記パルス速度を測定する速度測定手段と、
前記パルス速度と所定のパラメータとの対応関係を記憶する記憶手段と、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度に基づいて、前記記憶手段の記憶内容により、前記パルス速度に対応した前記パラメータを判定するパラメータ判定手段と、
前記パラメータ判定手段により判定された前記パラメータと、前記パルス発生手段から出力されたパルスの前記パルス量とに基づいて、所定の演算を行うことにより駆動指令パルスを出力する駆動制御手段とを備え、
前記記憶手段は、
複数のパルス速度基準値を記憶した基準値記憶手段と、
前記複数のパルス速度基準値により分けられたパルス速度区分に対応して、複数の前記パラメータを記憶するパラメータ記憶手段を備え、
前記パラメータ判定手段は、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度と、前記基準値記憶手段に記憶された前記パルス速度基準値とを比較して、前記パルス速度に対応した前記パルス速度区分を判定することにより、前記パラメータ記憶手段に記憶された前記パルス速度区分に対応した前記パラメータを判定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第１の実施の形態によると、
前記記憶手段は、
複数のパルス速度基準値を記憶した基準値記憶手段と、
前記複数のパルス速度基準値により分けられたパルス速度区分に対応して、複数の前記パラメータを記憶するパラメータ記憶手段を備え、
前記パラメータ判定手段は、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度と、前記基準値記憶手段に記憶された前記パルス速度基準値とを比較して、前記パルス速度に対応した前記パルス速度区分を判定することにより、前記パラメータ記憶手段に記憶された前記パルス速度区分に対応した前記パラメータを判定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第２の実施の形態によると、
前記記憶手段は、
前記パルス速度を前記パラメータへ変換する変換テーブル又は変換演算式を記憶した変換記憶手段を備え、
前記パラメータ判定手段は、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度を、前記変換記憶手段の記憶内容に基づいて変換することにより、前記パラメータを判定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１に本発明に係る数値制御装置のシステム構成図を示す。
【００１２】
手動パルス発生器１０は、操作ハンドル１１と軸選択機１２を含む。操作ハンドル１１は、手動パルス発生器１０から発生されるパルスの発生と、パルス周期（パルス速度）の調整を行う。例えば、操作ハンドル１１を回さない状態では、パルスは出力されず、一方、操作ハンドル１１を回転させることで回転量に応じた量のパルスが出力される。また、操作ハンドル１１を早く回転させることにより周期の短い（パルス速度の速い）パルスを、また、遅く回転させることにより周期の長い（パルス速度の遅い）パルスを発生させることができる。軸選択器１２は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、主軸、その他の軸又は角度方向等を選択するための切換スイッチである。また、手動パルス発生器１０により発生されたパルスは、例えば、矩形波、ノコギリ波等の直流パルス、又は、正弦波等の交流パルス等、適宜の所望の波形を用いることができる。
【００１３】
手動パルス発生器１０により発生されたパルスは、ＮＣ制御部２０に出力される。ＮＣ制御部２０は、プロセッサ２１、記憶部２２、サーボモータ制御部２３等で構成される。
【００１４】
プロセッサ２１は、ＮＣ制御部２０を司るもので、速度測定部２１ａ、倍率判定部２１ｂ及び倍率設定部２１ｃ等を含む。速度測定部２１ａは、手動パルス発生器１０から出力されたパルスのパルス速度を測定する。倍率判定部２１ｂは、後述するように、記憶部２２の記憶内容を参照して、パルス速度に応じた倍率を判定する。また、倍率設定部２１ｃは、判定された倍率をサーボモータ制御部２３に設定する。
【００１５】
サーボモータ制御部２３は、サーボモータ駆動部３０のサーボモータ３２を駆動制御するものである。手動パルス発生器１０及びプロセッサ２１からの出力に応じて、後述するように、駆動指令パルスを出力する。
【００１６】
サーボモータ駆動部３０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、主軸、その他の軸又は角度方向等に対応して、それぞれ増幅アンプ３１及びサーボモータ３２を備える。図１では、増幅アンプ３１及びサーボモータ３２は、一つしか図示されていないが、所定の複数個備えられる。サーボモータ駆動部３０は、サーボモータ制御部２３から出力される駆動指令パルスにより、各サーボモータ３２の回転数、速度等が制御され、工作動作を実行する。
【００１７】
つぎに、本発明の第１の実施の形態である、段階的パルス重み変更型の数値制御装置について説明する。
【００１８】
この場合、記憶部２２は、基準値記憶部及び倍率記憶部を含む。基準値記憶部には、パルス速度を分類するための複数のパルス速度基準値が記憶される。また、倍率記憶部には、基準値記憶部のパルス速度基準値により分類されたパルス速度区分に対応した倍率が記憶される。
【００１９】
倍率判定部２１ｂは、速度測定部２１ａにより測定されたパルス速度と、基準値記憶部に記憶されたパルス速度基準値とを比較して、パルス速度に対応したパルス速度区分を判定することにより、倍率記憶部に記憶されたパルス速度区分に対応した倍率を判定する。
【００２０】
つぎに、このような数値制御装置の動作を説明する。図２に、本発明の数値制御装置の第１の実施の形態による動作概要図を示す。図中、太い矢印はデータの流れを示し、また、細い矢印は、倍率設定のためのフローチャートの処理の流れを示す。
【００２１】
ここでは、一例として、基準値としては、基準１＝２０パルス／秒、及び、基準２＝４０パルス／秒を設定している。また、倍率としては、これらの基準値により分割された区分数が設けられる。この例では、倍率１〜倍率３の３つの倍率が設定される。これらの基準値及び倍率は、適宜所望の数を設定することができ、また、記憶部２２以外にも所望の記憶装置等に記憶することができる。
【００２２】
手動パルス発生器１０には操作ハンドル１１と、軸選択機１２が備えられ、操作ハンドル１１を回転させることによりパルスがＮＣ制御部２０に出力される（Ｓ２０１）。軸選択機２による操作軸の指令は、このときＮＣ制御部２０に伝送されるか、または、予めＮＣ制御部２０により認識されている。ＮＣ制御部２０において、手動パルス発生器１０から出力されたパルスは分岐され、一方は入力パルス速度Ｐの測定に用いられ、他方は駆動指令パルスの計算に用いられる。この一方のパルスは、速度測定部２１ａに入力され、入力パルス速度Ｐが計算される（Ｓ２０３）。つぎに、倍率判定部２１ｂは、計算された入力パルス速度Ｐを予め記憶部２２の基準値記憶部に設定されている基準値と比較し、倍率記憶部に設定されている倍率を判定する。
【００２３】
この例では、まず入力パルス速度Ｐが基準値１（２０パルス／秒）以下で、あれば（Ｓ２０５）、倍率１（１）を設定する（Ｓ２０７）。また、入力パルス速度Ｐが基準値１より大きい場合は（Ｓ２０５）、次の基準値２と比較する（Ｓ２０９）。ここで、入力パルス速度Ｐが、基準値２（４０パルス／秒）以下であれば（Ｓ２０９）、倍率２（２）を設定する（Ｓ２１３）。さらに、入力パルス速度Ｐが、基準値２より大きい場合（Ｓ２０９）は、倍率３（３）を設定する（Ｓ２１５）。
【００２４】
倍率設定部２１ｃでは、以上のようにして設定された倍率を、サーボモータ制御部２３に記憶して設定する（Ｓ２１７）。さらに定期的に又は所定のタイミングで、常時繰り返し処理が開始され（Ｓ２１９）、倍率が適宜設定される。
【００２５】
ステップＳ２２１において、手動パルス発生器１０から出力されて分岐された他方のパルスは、サーボモータ制御部２３に入力され、入力パルス数として駆動指令パルスの計算に使用される。一方、倍率の数値もサーボモータ制御部２３に入力および設定されて、駆動指令パルスの計算に使用される。このような入力パルス数及び倍率は、定期的又は所定のタイミングで入力又は設定され、駆動指令パルスが計算される。具体的には、サーボモータ制御部２３は、手動パルス発生器１０から出力されたパルスのパルス数に設定された倍率を乗算して、駆動指令パルスを計算する（Ｓ２２１）。サーボモータ駆動部３０は、サーボモータ制御部２３からの駆動指令パルスにより、回転制御される（Ｓ２２３）。
【００２６】
例えば、手動パルス発生器１０から出力されたパルス数が１０個のパルスについて、ステップＳ２０３で入力パルス速度Ｐが３０パルス／秒と測定された場合を想定する。このとき、倍率は、ステップＳ２０５、Ｓ２０９、Ｓ２１３を経て、２倍と判定される。この倍率は、ステップＳ２１７によりサーボモータ制御部２３に設定される。ステップＳ２２１において、サーボモータ制御部２３では、駆動指令パルスを、（入力パルス数）ｘ（倍率）という演算により、２０パルスと求める。したがって、ステップＳ２２３において、サーボモータ駆動部３０は、この駆動指令パルスにより、サーボモータ３２を２０パルス分回転制御する。
【００２７】
一方、手動パルス発生器１０の操作ハンドル１１をもっとゆっくり回転させると、例えば、入力パルス速度Ｐが１０パルス／秒であれば、倍率は１になる。したがって、操作ハンドル１１を１０パルス分回転させれば、サーボモータ６は１０パルス分回転する。
【００２８】
つぎに、本発明の第２の実施の形態である、連続的パルス重み変更型の数値制御装置について説明する。
【００２９】
この場合、記憶部２２は、変換記憶部を含む。変換記憶部には、パルス速度を所定倍率に変換するための、変換曲線、変換直線、変換テーブル又は変換演算式等が記憶されている。また、倍率判定部２１ｂは、この変換記憶部の記憶内容により、速度測定部２１ａにより測定されたパルス速度を変換して、そのパルス速度に対応する倍率を判定する。
【００３０】
つぎに、このような数値制御装置の動作を説明する。図３に、本発明の数値制御装置の第２の実施の形態による動作概要図を示す。図中、太い矢印はデータの流れを示し、また、細い矢印は、倍率設定のためのフローチャートの処理の流れを示す。
【００３１】
手動パルス発生器１０には操作ハンドル１１と、軸選択機１２が備えられ、操作ハンドル１１を回転させることによりパルスがＮＣ制御部２０に出力される（Ｓ３０１）。軸選択機２による操作軸の指令は、このときＮＣ制御部２０に伝送されるか、または、予めＮＣ制御部２０により認識されている。ＮＣ制御部２０において、手動パルス発生器１０から出力されたパルスは分岐され、一方は入力パルス速度Ｐの測定に用いられ、他方は駆動指令パルスの計算に用いられる。この一方のパルスは、速度測定部２１ａに入力され、入力パルス速度Ｐが計算される（Ｓ３０３）。つぎに、倍率判定部２１ｂは、計算された入力パルス速度Ｐにより、予め記憶部２２の変換値記憶部に設定されている変換内容に従って倍率を求める（Ｓ３０５）。倍率設定部２１ｃは、その結果に基づいて、倍率をサーボモータ制御部２３に設定する（Ｓ３０７）。さらに定期的又は所定のタイミングで繰り返し処理が開始され（Ｓ３０９）、倍率が適宜判定される。
【００３２】
ステップＳ２２１において、手動パルス発生器１０から出力されて分岐された他方のパルスは、サーボモータ制御部２３に入力され、入力パルス数として駆動指令パルスの計算に使用される。一方、倍率の数値もサーボモータ制御部２３に入力および設定されて、駆動指令パルスの計算に使用される。このような入力パルス数及び倍率は、定期的又は所定のタイミングで入力又は設定され、駆動指令パルスが計算される。具体的には、サーボモータ制御部２３は、手動パルス発生器１０からのパルスに倍率を掛け合わせ、駆動指令パルスを計算する（Ｓ３１１）。サーボモータ駆動部３０は、サーボモータ制御部２３から出力された駆動指令パルスにより回転制御される（Ｓ３１３）。
【００３３】
図４に、連続的倍率変換処理に係る倍率設定のための説明図を示す。
【００３４】
この例では、記憶部２２の変換記憶部には、図４のような変換カーブが記憶されている。この変換カーブにより、入力パルス速度Ｐに対応して倍率が連続的に設定される。
【００３５】
例えば、手動パルス発生器１０から出力されたパルス数が１０個のパルスについて、ステップＳ３０３で入力パルス速度Ｐが３０パルス／秒と測定された場合を想定する。この場合は、倍率判定部２１ｂではステップ３０５において、入力パルス速度Ｐに基づいて、変換記憶部の変換カーブにより倍率が２．３４と求められる。この倍率は、ステップＳ３０７によりサーボモータ制御部２３に設定される。ステップＳ３１１において、サーボモータ制御部２３では、駆動指令パルスを、（入力パルス数）ｘ（倍率）という演算により、２３．４パルスと求める。したがって、ステップＳ３１３において、サーボモータ駆動部３０は、この駆動指令パルスにより、サーボモータ３２を２３．４パルス分回転制御する。
【００３６】
一方、手動パルス発生器１０の操作ハンドル１１をもっとゆっくり回転させると、倍率は、連続的に小さくなり、逆に速く回すと連続的に大きくなる。
【００３７】
変換カーブとしては、所定の曲線の他に直線や、複数の直線又は曲線の組合せでもよい。例えば、図５（１）に示すように、倍率の最大値を限定することができる。この場合は、サーボモータ制御部２３からは、一定値以上の移動指令パルスは出力されないので、無理な移動を抑制することができる。また、ある程度操作ハンドルの回転速度がばらついても一定値で駆動させることができる。図５（２）に示すように、このような一定値を、所定の範囲のパルス速度に対して定めてもよい。この例では、２段階の一定倍率を設定している。また、図５（３）に示すように、勾配を適宜変化させることにより、初期の移動速度の増加率を大きくし、実際の切削位置まで速く移動して、その後精密に移動するなど、適宜所望の特性を備えることができる。
【００３８】
なお、上述の実施の形態においては、サーボモータ制御部３０では、手動パルス発生器１０から出力されるパルスのパルス数を対象としたが、これ以外にも、パルス振幅、パルス幅、又はパルス比等のパルス量を対象とすることもできる。
【００３９】
また、上述の実施の形態においては、倍率判定部２１ｂでは、パルス速度による倍率を対象としたが、これ以外にも、パルス振幅値、パルス幅等の大きさ、パルス比の割合等をパラメータとして使用して、各パラメータを判定することもできる。
【００４０】
さらに、上述の実施の形態においては、サーボモータ駆動部３０では、演算として乗算を行ったが、この他にも、除算、加減算、所定の演算式による演算、一定数への変換等適宜変換することができる。
【００４１】
また、上述の実施の形態においては、駆動指令パルスにより、サーボモータ３２の回転数、回転量、速度、角度等を適宜制御することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、手動パルス発生器１０の操作ハンドル１１の操作速度により、自動的に１パルス当たりのパルス数（パルスの重み）を変更し、設定された倍率を変更することなく、操作速度に応じて任意の倍率で軸移動を行なうことができる。
【００４３】
また、パルス重みとしては、パルス数を対象としたが、これ以外にも、パルス振幅、パルス幅、又はパルス比等のパルス量を対象とすることもできる。さらに、倍率以外にも、パルス振幅値、パルス幅等の大きさ、パルス比等をパラメータとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る数値制御装置のシステム構成図。
【図２】本発明に係る数値制御装置の第１の実施の形態による動作概要図。
【図３】本発明に係る数値制御装置の第２の実施の形態による動作概要図。
【図４】連続的倍率設定変換処理に係る倍率設定のための説明図。
【図５】連続的倍率設定変換処理に係る他の倍率設定のための説明図。
【図６】従来の数値制御装置のシステム構成図。
【符号の説明】
１０手動パルス発生器
１１操作ハンドル
１２軸選択器
２０ＮＣ制御部
２１プロセッサ
２１ａ速度測定部
２１ｂ倍率判定部
２１ｃ倍率設定部
２２記憶部
２３サーボモータ制御部
３０サーボモータ駆動部

Claims

操作ハンドルの回転数及び回転速度に応じたパルス量及びパルス出現速度のパルスを発生する回転ハンドル式パルス発生手段と、
前記パルス発生手段から出力されたパルスに基づいて前記パルス速度を測定する速度測定手段と、
前記パルス速度と所定のパラメータとの対応関係を記憶する記憶手段と、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度に基づいて、前記記憶手段の記憶内容により、前記パルス速度に対応した前記パラメータを判定するパラメータ判定手段と、
前記パラメータ判定手段により判定された前記パラメータと、前記パルス発生手段から出力されたパルスの前記パルス量とに基づいて、所定の演算を行うことにより駆動指令パルスを出力する駆動制御手段とを備え、
前記記憶手段は、
複数のパルス速度基準値を記憶した基準値記憶手段と、
前記複数のパルス速度基準値により分けられたパルス速度区分に対応して、複数の前記パラメータを記憶するパラメータ記憶手段を備え、
前記パラメータ判定手段は、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度と、前記基準値記憶手段に記憶された前記パルス速度基準値とを比較して、前記パルス速度に対応した前記パルス速度区分を判定することにより、前記パラメータ記憶手段に記憶された前記パルス速度区分に対応した前記パラメータを判定することを特徴とする数値制御装置。
前記パラメータ判定手段により判定された前記パラメータを前記駆動制御手段に設定するパラメータ設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記パラメータ判定手段は、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度に基づいて、所定のタイミングで繰り返し前記パラメータを判定す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。
前記記憶手段は、
前記パルス速度を前記パラメータへ変換する変換テーブル又は変換演算式を記憶した変換記憶手段を備え、
前記パラメータ判定手段は、
前記速度測定手段により測定された前記パルス速度を、前記変換記憶手段の記憶内容に基づいて変換することにより、前記パラメータを判定することを特徴とする請求項２または３に記載の数値制御装置。
前記変換記憶手段には、
前記パルス速度の増加に応じて前記パラメータの値が増大するような、変換曲線、変換直線、又は、複数の曲線或いは直線の組合せのいずれかの特性を記憶したことを特徴とする請求項４に記載の数値制御装置。
前記変換記憶手段には、
前記パルス速度が所定範囲のとき、前記パラメータが所定値になるような特性を記憶したことを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
前記パルス量は、パルス数、パルス振幅、パルス幅、又はパルス比であることを特徴とした請求項１乃至６のいずれかに記載の数値制御装置。
前記パラメータは、倍率又は割合又は所定値であることを特徴とした請求項１乃至７のいずれかに記載の数値制御装置。
前記所定の演算は、乗算、除算、減算、加算、所定の演算式による演算、又は一定値への変換であることを特徴とした請求項１乃至８のいずれかに記載の数値制御装置。
前記駆動制御手段は、
前記パルス発生手段から出力されたパルスの前記パルス数と、前記パラメータ判定手段から出力された前記パラメータである倍率とを乗算することにより、該乗算した数のパルスを前記駆動指令パルスとして出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の数値制御装置。