JP4879091B2 - 数値制御工作機械の制御方法及び数値制御工作機械 - Google Patents
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Description
前記移動指令分配制御部から出力される前記送り軸の移動指令値に基づいてトルク指令値または電流指令値を前記サーボ制御部で演算し前記送り軸モータ駆動手段に出力して前記送り軸モータを駆動し、
前記送り軸の移動方向反転を検出し、
前記送り軸の移動方向反転検出時の前記サーボ制御部から出力されるトルク指令値または電流指令値に基づいて負荷トルクを演算して前記送り軸の移動方向反転前の負荷トルクとして設定し、
前記送り軸の移動方向反転前の負荷トルクの符号反転値に予め設定した定数を乗算した値を前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクの目標値として設定し、
前記送り軸の移動方向反転検出時から設定した負荷トルクの目標値に至るまでの前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクを前記送り軸の移動方向反転検出時に小さな時定数、次いで大きな時定数を用いて演算し、
演算した前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクに応じた負荷トルク補正値を加えたトルク指令値または電流指令値を演算し、
負荷トルク補正値を加えたトルク指令値または電流指令値を前記送り軸モータ駆動手段に出力し、
前記送り軸モータと送り機構を介して前記移動体を移動させる数値制御工作機械の制御方法が提供される。
前記移動指令分配制御部から出力される前記送り軸の移動指令値に基づいて速度指令値を演算する位置制御手段と、
前記位置制御手段から出力される前記送り軸の速度指令値に基づいてトルク指令値または電流指令値を演算する速度制御手段と、
前記速度制御手段から出力される前記送り軸のトルク指令値または電流指令値に基づいて前記送り軸モータを駆動する電流を出力する送り軸モータ駆動手段と、
前記送り軸の移動方向反転を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記送り軸の移動方向反転検出時の前記速度制御手段から出力されるトルク指令値または電流指令値と、前記送り軸の移動方向反転検出時に小さな時定数、次いで大きな時定数とを用いて前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクを演算し、演算した負荷トルクに応じた負荷トルク補正値を加えたトルク指令値または電流指令値を前記速度制御手段に出力する負荷トルク演算手段と、
を具備して構成する数値制御工作機械が提供される。
また本願発明の数値制御工作機械は、移動指令分配制御部から出力される移動指令値から移動方向反転検出、停止からの移動開始検出、二階微分による加速度の演算、速度フィードフォワード制御、及び加速度フィードフォワード制御を行うことができるので、実際に送り軸モータが駆動されるのに先回りして上述の演算制御手段による制御が行われ、送り速度が速くても高精度加工が実現する。
また本願発明は、送り軸モータの温度を予測演算し、予め設定した送り軸モータの許容される所定の温度データと比較し、その比較結果に応じて送り軸の加減速時定数を変更する制御と、上述の送り軸の摩擦力やワークの重量の変化に応じた所望のトルク指令値または電流指令値を送り軸モータ駆動手段に出力する制御とを組み合わせて行うことができる。
送り軸の移動反転時や、停止からの移動開始時における送り機構の動摩擦力や静摩擦力の変化があっても高精度な加工が行える。そして、送り軸の移動体に積載されるワークや取付具が交換された時や、一つのワークが加工されてその重量が時間とともに軽くなる時にも、その重量の変化によるイナーシャの変化に追従して所望のトルク指令値または電流指令値が送り軸モータ駆動手段に出力されて、加工精度は良好に保たれる。更に送り軸モータを頻繁な加減速を伴って連続運転しても送り軸モータがオーバヒートせず、高精度な加工が行える。
τ=kα -1/2
ここで、τは時定数、αは加速度であり、kは時定数に合わせるための係数である。
ΔQ=a×Qs×1/τ
=a×Qs×1/kα -1/2
ここで、定数aは実験により求められる定数であり、例えば加速度演算部68から得られる移動体の加速度値に関連づけてデータテーブルとして記憶、格納し、加速度αに応じて適宜に呼出して使用することができる。
Qa=Qm−Qf=Qm−Qr×(Vm/Vr)
ここで、Vr:早送り中の一定の軸送り速度、Vm:一定加速度αにおける平均軸送り速度、α:加速中の一定加速度、Qm:加速度α中の平均トルク、Qr:早送り一定速度中の平均トルク、Qa:加速トルクである。
J=Qa/α−JM
ここで、Jは負荷イナーシャ、JMはモータイナーシャである。
例えば、既述の実施形態では、図2及び3に所謂バックラッシ加速補正制御、図4及び5にイナーシャ補正制御、図6に送り軸モータの加減速制御について個別に説明したが、これらを適宜に組み合わせることにより、更に高能率で高精度な加工が可能となる。
12 ベッド
14 テーブル
16 コラム
18 主軸頭
20 主軸
22 工具
24 Z軸送りねじ
26 ナット
28 Z軸ガイドレール
34 Y軸ガイドレール
36 X軸ガイドレール
40 数値制御部
42 NCプログラム
44 プログラム読取解釈部
46 解釈済みプログラム記憶部
48 プログラム実行指令部
50 移動指令分配制御部
52 サーボ制御部
54 送り軸モータ駆動部
56 演算制御部
Mx X軸送りサーボモータ
My Y軸送りサーボモータ
Mz Z軸送りサーボモータ
W ワーク
Claims (2)
- 数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムデータを移動指令分配制御部及びサーボ制御部で実行し、その実行結果を送り軸モータ駆動手段から送り軸モータに出力し、送り機構を介して移動体を移動させる数値制御工作機械の制御方法において、
前記移動指令分配制御部から出力される前記送り軸の移動指令値に基づいてトルク指令値または電流指令値を前記サーボ制御部で演算し前記送り軸モータ駆動手段に出力して前記送り軸モータを駆動し、
前記送り軸の2移動方向反転を検出し、
前記送り軸の移動方向反転検出時の前記サーボ制御部から出力されるトルク指令値または電流指令値に基づいて負荷トルクを演算して前記送り軸の移動方向反転前の負荷トルクとして設定し、
前記送り軸の移動方向反転前の負荷トルクの符号反転値に予め設定した定数を乗算した値を前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクの目標値として設定し、
前記送り軸の移動方向反転検出時から設定した負荷トルクの目標値に至るまでの前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクを前記送り軸の移動方向反転検出時に小さな時定数、次いで大きな時定数を用いて演算し、
演算した前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクに応じた負荷トルク補正値を加えたトルク指令値または電流指令値を演算し、
負荷トルク補正値を加えたトルク指令値または電流指令値を前記送り軸モータ駆動手段に出力し、
前記送り軸モータと送り機構を介して前記移動体を移動させることを特徴とした数値制御工作機械の制御方法。 - 数値制御装置の読取解釈部から取り込んだ数値制御プログラムデータを移動指令分配制御部及びサーボ制御部で実行し、その実行結果を送り軸モータ駆動手段から送り軸モータに出力し、送り機構を介して移動体を移動させる数値制御工作機械において、
前記移動指令分配制御部から出力される前記送り軸の移動指令値に基づいて速度指令値を演算する位置制御手段と、
前記位置制御手段から出力される前記送り軸の速度指令値に基づいてトルク指令値または電流指令値を演算する速度制御手段と、
前記速度制御手段から出力される前記送り軸のトルク指令値または電流指令値に基づいて前記送り軸モータを駆動する電流を出力する送り軸モータ駆動手段と、
前記送り軸の移動方向反転を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記送り軸の移動方向反転検出時の前記速度制御手段から出力されるトルク指令値または電流指令値と、前記送り軸の移動方向反転検出時に小さな時定数、次いで大きな時定数とを用いて前記送り軸の移動方向反転後の負荷トルクを演算し、演算した負荷トルクに応じた負荷トルク補正値を加えたトルク指令値または電流指令値を前記速度制御手段に出力する負荷トルク演算手段と、
を具備して構成することを特徴とした数値制御工作機械。
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