JP6342942B2 - 数値制御装置および原因解析方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電動機の指令速度と実速度とが相違する原因を解析する数値制御装置および原因解析方法に関する。
下記に示す特許文献1には、自動運転中のサーボモータの指令速度と実速度との相違原因を解明する手法が開示されている。具体的には、速度制御および加減速制御用の複数のパラメータデータまたは制御データの中から、工作機械がワークを加工中に実際に有効となっているパラメータデータまたは制御データを特定し、特定したパラメータデータまたは制御データと対応付けて、サーボ軸やスピンドル軸への指令値またはそれらの軸からのフィードバック値とを対応付けて記憶する。
このように、上記特許文献1に記載の技術は、自動運転中の指令速度と実速度とが相違する原因を特定することが可能である。しかしながら、複数の機能によって指令速度が制限されて、指令速度と実速度とが相違している場合は、どの機能がどの程度実速度に影響を与えているのかを特定することはできない。つまり、指令速度の補正は、複数の機能によって自動的に行われているため、そのうち、どの速度補正機能によって、どの程度指令速度と実速度とが相違しているのか特定することができない。また、数値制御装置では、パラメータ設定や機械操作盤との信号割り付けの不備により、指令速度が0でないにも関わらず、実速度が0となってしまうことがあるが、上記特許文献1ではその原因が分からない。そのため、送り軸が動かない、主軸が回らない、意図した速度にならないという、指令速度に対する実速度が異なるトラブルが発生した場合に、迅速に対応することができない場合がある。さらに、上記特許文献1では、手動運転に対して適用することができない。
そこで、本発明は、複数の機能によって指令速度が補正された場合、またはパラメータ設定や信号割り付けに不備があった場合であっても、指令速度と実速度との相違原因を解明する数値制御装置および原因解析方法を提供することを目的とする。
本第1の発明は、モータの指令速度を補正する複数種類の速度補正機能を有し、前記モータの駆動を制御する数値制御装置であって、加工プログラムを解析してまたはオペレータの操作にしたがって前記指令速度を算出する指令速度算出部と、前記指令速度と、実際に有効になっている1種類以上の前記速度補正機能とに基づいて、前記モータの制御速度と制御加速度とを演算する速度・加速度制御部と、前記制御速度および前記制御加速度にしたがって前記モータを制御するモータ制御部と、前記指令速度および前記モータの実速度を周期的に時系列で対応付けて記憶するデータ記憶部と、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因と、その相違パターンとを対応付けて記憶した相違パターンテーブルと、前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度および前記実速度と、前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析する原因解析部と、前記原因解析部が解析した原因を表示する表示部と、を備える。
この構成により、複数種類の速度補正機能によって、指令速度が補正された場合であっても、指令速度と実速度とが相違する原因、つまり、どの速度補正機能によって実速度が指令速度に対して変化したかをオペレータは簡単に認識することができる。また、信号設定の不備やパラメータ設定の不備により、オペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であってもその原因を簡単に認識することができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記表示部は、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度および前記実速度をグラフ表示してもよい。これにより、オペレータは、どのように実速度が指令速度に対して変化しているのかを簡単に認識することができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記複数種類の速度補正機能は、オペレータの操作によって有効/無効が切り換わる第1の速度補正機能と、予め有効に設定された第2の速度補正機能とに分類されてもよい。第1の速度補正機能に分類される速度補正機能は、オペレータによって有効/無効を操作することができるものの、どのような操作を行ったかオペレータ自身が忘れた場合または別のオペレータが操作した場合、あるいは信号設定の不備やパラメータ設定の不備などによりオペレータが意図しない状況下において、指令速度と実速度とが相違する原因を簡単に認識することができる。また、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能は、予め有効に設定されているが、その場合でもオペレータは、指令速度と実速度とが相違する原因を簡単に認識することができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記速度・加速度制御部は、前記指令速度と、第1の速度補正機能のうち、有効になっている前記速度補正機能とに基づいて前記指令速度を補正して補正指令速度を算出する補正指令速度算出部と、前記補正指令速度と前記第2の速度補正機能とに基づいて、前記制御速度と前記制御加速度を算出する速度・加速度算出部と、を有してもよい。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記速度・加速度制御部は、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、前記データ記憶部は、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、前記相違パターンテーブルには、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因に対応付けて前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度の相違パターンが記憶され、前記原因解析部は、前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度と、前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析してもよい。これにより、指令速度と実速度とでは、指令速度と実速度とが相違する原因を1つに絞り込むことができない場合であっても、中間補正速度を用いることで、原因を1つに絞り込むことができる。したがって、オペレータは、複数種類の速度補正機能によって、指令速度が補正された場合や、信号設定の不備やパラメータ設定の不備によりオペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であっても、指令速度と実速度とが相違する原因を簡単に認識することができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記速度・加速度制御部は、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、前記データ記憶部は、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、前記原因解析部は、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度から前記実速度への前記速度補正機能による速度変化を算出し、前記表示部は、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度および前記実速度をグラフ表示するとともに、前記速度補正機能毎の前記速度変化を積み上げ式にグラフ表示してもよい。これにより、オペレータは、データ記憶部に時系列で記憶された指令速度から実速度への速度変化のうち、どの速度補正機能によってどのくらい速度が変化しているかを認識することができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記複数種類の速度補正機能は、インターロック、マシンロック、オーバーライド、外部速度、および、補間後加減速の少なくとも1つを含んでもよい。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記速度・加速度制御部は、予め決められた順番にしたがって前記複数種類の速度補正機能を実行し、無効になっている前記速度補正機能は、速度補正を行わない。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記速度補正機能は、前記実速度を前記指令速度に対して増加させる機能、前記実速度を前記指令速度に対して減少させる機能、および、前記実速度をゼロにする機能の少なくとも1つを有する。これにより、速度補正機能によって、指令速度に対して実速度を自由に補正することができる。
本第2の発明は、モータの指令速度を補正する複数種類の速度補正機能を有し、前記モータの駆動を制御した場合に、前記指令速度と前記モータの実速度とが相違する原因を解析する原因解析方法であって、加工プログラムを解析してまたはオペレータの操作にしたがって前記指令速度を算出する指令速度算出ステップと、前記指令速度と、実際に有効になっている1種類以上の前記速度補正機能とに基づいて、前記モータの制御速度と制御加速度とを演算する速度・加速度制御ステップと、前記制御速度および前記制御加速度にしたがって前記モータを制御するモータ制御ステップと、前記指令速度および前記モータの実速度を周期的に時系列で対応付けてデータ記憶部に記憶する記憶ステップと、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因と、その相違パターンとを対応付けて記憶した相違パターンテーブルと、前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度および前記実速度と、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因と対応付けて前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析する原因解析ステップと、前記原因解析ステップが解析した原因を表示部に表示する表示ステップと、を備える。
この構成により、複数種類の速度補正機能によって、指令速度が補正された場合であっても、指令速度と実速度とが相違する原因、つまり、どの速度補正機能によって実速度が指令速度に対して変化したかをオペレータは簡単に認識することができる。また、信号設定の不備やパラメータ設定の不備により、オペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であってもその原因を簡単に認識することができる。
本第2の発明は、前記原因解析方法であって、前記複数種類の速度補正機能は、オペレータの操作によって有効/無効が切り換わる第1の速度補正機能と、予め有効に設定された第2の速度補正機能とに分類されてもよい。第1の速度補正機能に分類される速度補正機能は、オペレータによって有効/無効を操作することができるものの、どのような操作を行ったかオペレータ自身が忘れた場合または別のオペレータが操作した場合、あるいは信号設定の不備やパラメータ設定の不備などによりオペレータが意図しない状況下において、指令速度と実速度とが相違する原因を簡単に認識することができる。また、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能は、予め有効に設定されているが、その場合でもオペレータは、指令速度と実速度とが相違する原因を簡単に認識することができる。
本第2の発明は、前記原因解析方法であって、前記速度・加速度制御ステップは、前記指令速度と、第1の速度補正機能のうち、有効になっている前記速度補正機能とに基づいて前記指令速度を補正して補正指令速度を算出する補正指令速度算出ステップと、前記補正指令速度と前記第2の速度補正機能とに基づいて、前記制御速度と前記制御加速度を算出する速度・加速度算出ステップと、を含んでもよい。
本第2の発明は、前記原因解析方法であって、前記速度・加速度制御ステップは、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、前記記憶ステップは、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、前記相違パターンテーブルには、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因に対応付けて前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度の相違パターンが記憶され、前記原因解析ステップは、前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度と、前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析してもよい。これにより、指令速度と実速度とでは、指令速度と実速度とが相違する原因を1つに絞り込むことができない場合であっても、中間補正速度を用いることで、原因を1つに絞り込むことができる。したがって、オペレータは、複数種類の速度補正機能によって、指令速度が補正された場合や、信号設定の不備やパラメータ設定の不備によりオペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であっても、指令速度と実速度とが相違する原因を簡単に認識することができる。
本第2の発明は、前記原因解析方法であって、前記速度・加速度制御ステップは、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、前記記憶ステップは、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、前記原因解析ステップは、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度から前記実速度への前記速度補正機能による速度変化を算出し、前記表示ステップは、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度および前記実速度をグラフ表示するとともに、前記速度補正機能毎の前記速度変化を積み上げ式にグラフ表示してもよい。これにより、オペレータは、データ記憶部に時系列で記憶された指令速度から実速度への速度変化のうち、どの速度補正機能によってどのくらい速度が変化しているかを認識することができる。
本第2の発明は、前記原因解析方法であって、前記速度・加速度制御ステップは、予め決められた順番にしたがって前記複数種類の速度補正機能を実行し、無効になっている前記速度補正機能は、速度補正を行わない。
本発明によれば、複数種類の速度補正機能によって、指令速度が補正された場合であっても、指令速度と実速度とが相違する原因をオペレータは簡単に認識することができる。
また、信号設定の不備やパラメータ設定の不備により、オペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であってもその原因を簡単に認識することができる。
また、信号設定の不備やパラメータ設定の不備により、オペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であってもその原因を簡単に認識することができる。
本発明に係る数値制御装置および原因解析方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
図1は、数値制御装置10の構成を示す構成図(機能ブロック図)である。数値制御装置10は、図示しない工作機械に設けられた電動機などのモータ(例えば、サーボモータ)の指令速度を補正する複数種類の速度補正機能を有し、前記モータの駆動を制御する。前記モータの駆動によって工作機械の加工軸が回転したり、ワークが載置されたテーブルまたは工具の軸送りなどが行なわれる。数値制御装置10は、入力部12、表示部14、および、制御部16を備える。入力部12は、データを入力するための操作部である。この入力部12は、マウスおよびキーボードなどによって構成される。表示部14は、液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイなどによって構成されており、オペレータに必要な情報やオペレータによるデータ入力に必要な情報を画面に表示する。したがって、オペレータは、表示部14の画面を見ながら、入力部12を操作することで必要なデータを入力することができる。なお、入力部12は、表示部14に設けられたタッチパネルであってもよい。これにより、表示部14の画面を指でタッチすることで、データを入力することができる。
制御部16は、コンピュータとプログラムが記憶された記憶媒体とを有し、コンピュータが記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、本実施の形態の制御部16として機能する。制御部16は、指令速度算出部30、速度・加速度制御部32、モータ制御部34、データ記憶部36、相違パターンテーブル38、および、原因解析部40を有する。
指令速度算出部30は、加工プログラムを解析してまたはオペレータの操作にしたがって前記モータの指令速度Vxを算出する。指令速度算出部30は、時間軸に沿った所定の周期で、指令速度Vxを逐次算出する。具体的には、指令速度算出部30は、加工プログラム50、プログラム解析部52、および、速度指令操作解析部54を有する。加工プログラム50は、指令速度算出部30の図示しない記憶媒体に格納されている。プログラム解析部52は、加工プログラム50を解析して指令速度Vxを算出する。したがって、プログラム解析部52は、前記モータの自動運転のときに加工プログラム50を用いて指令速度Vxを算出する。速度指令操作解析部54は、オペレータによる入力部12の操作を解析して指令速度Vxを算出する。したがって、速度指令操作解析部54は、前記モータの手動運転のときにオペレータの操作に応じて指令速度Vxを算出する。指令速度算出部30は、算出した指令速度Vxを速度・加速度制御部32およびデータ記憶部36に出力する。
速度・加速度制御部32は、指令速度Vxと、実際に有効になっている1種類以上の速度補正機能とに基づいて、前記モータの制御速度Vcと制御加速度Acとを演算する。速度補正機能の種類としては、例えば、インターロック、マシンロック、オーバーライド、外部速度、および、補間後加減速などがある。インターロックとは、加工プログラムの実行を停止することで前記モータの駆動を一時停止させるものであり、マシンロックとは、加工プログラムの実行は行われているが、前記モータの駆動を一時停止させるものである。したがって、インターロックまたはマシンロックが有効になっている場合は、前記モータの制御速度Vcは0となる。オーバーライドとは、指令速度Vxに対して何%の速度で前記モータを駆動させるかを決定するものである。例えば、オーバーライドが0%の場合は、前記モータの駆動が停止し、50%の場合は、指令速度Vxの50%の速度で前記モータが駆動する。また、オーバーライドが120%の場合は、指令速度の120%の速度で前記モータが駆動する。したがって、オーバーライドによって、モータの速度を指令速度Vxに対して増加させたり、減少させたりすることができる。外部速度とは、指令速度Vxにかかわらず設定されたパラメータによって定められた速度で前記モータを駆動させるものである。したがって、外部速度によって、前記モータの速度を指令速度Vxより遅くすることができる。また、補間後加減速とは、予め決められた時定数を持って前記モータの速度を徐々に指令速度Vxにさせるものである。なお、外部速度によって、前記モータの速度を指令速度Vxより速くさせてもよい。
複数種類の速度補正機能は、オペレータの操作によって有効/無効が切り換わる第1の速度補正機能と、予め有効に設定された第2の速度補正機能とに分類される。第1の速度補正機能に分類される速度補正機能としては、例えば、インターロック、マシンロック、オーバーライド、および、外部速度などがあり、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能としては、例えば、補間後加減速などがある。有効になっている速度補正機能が複数ある場合は、この有効になっている複数の速度補正機能によって指令速度Vxが補正された制御速度Vcが演算される。
速度・加速度制御部32は、予め決められた順番にしたがって複数種類の速度補正機能を実行する。したがって、速度・加速度制御部32は、指令速度Vxから複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度Vmを順次演算していくことで、最終的な制御速度Vcを演算する。つまり、指令速度Vxと複数種類の速度補正機能とに基づいて、指令速度Vxから制御速度Vcを演算する過程において、複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度Vmが演算される。このとき、有効になっている速度補正機能のみが速度補正を行い、無効になっている速度補正機能は速度補正を行わない。速度・加速度制御部32は、時間軸に沿った所定の周期で、指令速度Vxから複数の中間補正速度Vmおよび制御速度Vcを逐次演算する。
本実施の形態では、複数種類の速度補正機能は、インターロック→マシンロック→オーバーライド→外部速度→補間後加減速、の順番で実行されるものとする。また、インターロックに対応する中間補正速度VmをVm1で表し、マシンロックに対応する中間補正速度VmをVm2で表し、オーバーライドに対応する中間補正速度VmをVm3で表す。また、外部速度に対応する中間補正速度VmをVm4で表し、補間後加減速に対応する中間補正速度Vm5で表す。補間後加減速が最後に実行されるので、補間後加減速に対応する中間補正速度Vm5が制御速度Vcとなる。以上のことから、指令速度Vxから制御速度Vcを演算する過程で、複数の中間補正速度Vmが、Vm1→Vm2→Vm3→Vm4、の順番で演算されて、最終的に制御速度Vc(中間補正速度Vm5)が導きだされる。
例えば、インターロック、マシンロック、および、外部速度が無効になっており、オーバーライドおよび補間後加減速が有効になっている場合は、中間補正速度Vm1、Vm2は指令速度Vxと同じ速度となる。中間補正速度Vm3は、オーバーライドによって中間補正速度Vm2が補正された速度となり、中間補正速度Vm4は、Vm3と同じ速度となり、中間補正速度Vm5(制御速度Vc)は、補間後加減速によって中間補正速度Vm4が補正された速度となる。速度・加速度制御部32は、演算した制御速度Vcおよび制御加速度Acをモータ制御部34に出力するとともに、演算した中間補正速度Vm1〜Vm5をデータ記憶部36に出力する。
具体的には、速度・加速度制御部32は、速度補正操作解析部60、補正指令速度算出部62、および、速度・加速度算出部64を有する。速度補正操作解析部60は、オペレータの入力部12の操作を解析して、オペレータによって操作された速度補正情報を取得する。この速度補正情報には、第1の速度補正機能に分類されるインターロック、マシンロック、オーバーライド、および、外部速度の有効/無効と、オーバーライドが有効の場合にはオーバーライドの%の値(補正量)と、外部速度が有効の場合は外部速度を規定するパラメータ(補正量)などとが含まれる。速度補正操作解析部60は、取得した速度補正情報を補正指令速度算出部62に出力する。
補正指令速度算出部62は、指令速度Vxと、第1の速度補正機能のうち、有効になっている速度補正機能とに基づいて、指令速度Vxを補正して補正指令速度Vx´を算出する。補正指令速度算出部62は、指令速度Vxから、第1の速度補正機能に分類されている複数種類の速度補正機能に対応する中間補正速度Vm1〜Vm4を順次算出していくことで、補正指令速度Vx´を算出する。したがって、外部速度に対応する中間補正速度Vm4が補正指令速度Vx´となる。補正指令速度算出部62は、算出した補正指令速度Vx´を速度・加速度算出部64に出力するとともに、算出した中間補正速度Vm1〜Vm4をデータ記憶部36に出力する。
速度・加速度算出部64は、補正指令速度Vx´と第2の速度補正機能とに基づいて、制御速度Vcと制御加速度Acとを算出する。本実施の形態では、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能は、補間後加減速の1つのみなので、速度・加速度算出部64は、補正指令速度Vx´と補間後加減速とに基づいて、制御速度Vc(中間補正速度Vm5)と制御加速度Acとを算出する。速度・加速度算出部64に、補間後加減速が設定されている場合は、時定数を規定するパラメータなどが速度・加速度算出部64の図示しない記憶媒体に記憶されている。速度・加速度算出部64(速度・加速度制御部32)は、算出した制御速度Vcおよび制御加速度Acをモータ制御部34に出力するとともに、算出した中間補正速度Vm5(制御速度Vc)をデータ記憶部36に出力する。
なお、速度・加速度算出部64に、第2の速度補正機能が設定されていない場合は、速度・加速度算出部64は、速度補正を行うことなく、補正指令速度Vx´に基づいて制御速度Vcおよび制御加速度Acを算出する。また、速度・加速度算出部64に、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能が複数設定されている場合は、複数の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度Vmを算出する。例えば、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能としては、補間後加減速の他に、工具の速度をコーナーで低減させる機能なども含まれる。このように、速度・加速度算出部64は、同一の補正指令速度Vx´(または指令速度Vx)に基づいて、時間の経過とともに変動する制御速度Vcを算出する。これに対して、補正指令速度算出部62は、指令速度Vxを単に増減させた補正指令速度Vx´を算出し、補正指令速度Vx´は、オペレータ操作が無ければ同一の指令速度Vxに対して時間の経過とともに変動することはない。
モータ制御部34は、制御速度Vcおよび制御加速度Acに基づいて前記モータの駆動を制御する。前記モータには、エンコーダなどの回転位置検出器が設けられており、モータ制御部34は、回転位置検出器が検出した前記モータの回転位置に基づいて前記モータの実速度(回転速度)Vyを周期的に算出し、算出した実速度Vyに基づいて前記モータをフィードバック制御する。このフィードバック制御によって、制御速度Vcと前記モータの実速度Vyとは、原則として同一となる。モータ制御部34は、算出した実速度Vyをデータ記憶部36に出力する。なお、中間補正速度Vm5(制御速度Vc)とモータの実速度Vyとは原則として同一なので、速度・加速度算出部64は、最後に算出された中間補正速度Vm5をデータ記憶部36に出力しなくてもよい。本実施の形態の説明では、特に断わりの無い限り、中間補正速度Vm5をデータ記憶部36に出力しないものとして説明する。
データ記憶部36は、指令速度Vxおよび実速度Vyを時系列で対応付けて記憶する。このとき、データ記憶部36は、指令速度Vxおよび実速度Vyに加え、複数の中間補正速度Vm1〜Vm4を時系列で対応付けて記憶してもよい。
相違パターンテーブル38は、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を、その相違パターンと対応付けて記憶している。図2は、相違パターンテーブル38に記憶されている指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因とその相違パターン(指令速度Vxと実速度Vyとの相違パターン)とを示す概念図である。図2に示すように、相違パターン1は、相違原因がインターロック、マシンロック、オーバーライドが0%、または、外部速度が0の場合の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxが一定となり(但し、Vx>0)、実速度Vyが0となる。相違パターン2は、相違原因がオーバーライドの場合(但し、0%ではない)の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxが一定となる(但し、Vx>0)。そして、実速度Vyが、一定となり(但し、Vy>0)、その実速度Vyのピーク値Vypが、Vyp=定数×Vx、となる。
相違パターン3は、相違原因が補間後加減速の場合の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxが一定となる(但し、Vx>0)。そして、実速度Vyが、Vy=定数×時間、で変化する領域を含み、実速度Vyのピーク値Vypが、Vyp=Vx、となる。相違パターン4は、相違原因がオーバーライドと補間後加減速とが組み合わさった相違パターンである。この場合は、指令速度Vxが一定となる(但し、Vx>0)。そして、実速度Vyが、Vy=定数×時間、で変化する領域を含み、実速度Vyのピーク値Vypが、Vyp=定数×Vx、となる。このように、相違パターンテーブル38には、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する複数の相違原因とそれに対応する相違パターンが記憶されている。
原因解析部40は、データ記憶部36に時系列で記憶された複数の指令速度Vxと実速度Vyと、相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンとを比較することで、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を解析する。原因解析部40は、データ記憶部36に記憶された指令速度Vxと実速度Vyとを解析することで、指令速度Vxがとる波形と実速度Vyがとる波形とを特定して、相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンと比較する。そして、原因解析部40は、解析結果(解析した相違原因)を表示部14に出力し、表示部14は、解析結果である相違原因を表示する。つまり、どの速度補正機能によって実速度Vyが指令速度Vxに対して変化したかを表示する。
図3は、データ記憶部36に時系列で記憶された複数の指令速度Vxと実速度Vyとを示す図である。原因解析部40は、時系列で記憶された複数の指令速度Vxを解析して、指令速度Vxは一定であると判断する(但し、Vx>0)。また、原因解析部40は、時系列で記憶された複数の実速度Vyを解析して、Vy=定数×時間、となる領域(傾き領域)があり、且つ、実速度Vyのピーク値Vypは、定数×Vx、となっていると判断する。したがって、原因解析部40は、相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンと比較することで、相違パターン4に該当すると判断し、相違原因は、オーバーライドと補間後加減速とであると解析する。したがって、表示部14は、相違原因がオーバーライドと補間後加減速とである旨を表示することになる。
なお、図2に示した相違パターンテーブル38の場合では、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxと実速度Vyとが相違パターン1に該当する場合は、相違原因を1つに絞り込むことができない。つまり、相違パターン1に対応する相違原因は、インターロック、マシンロック、オーバーライド0%、および、外部速度0と複数あるため、1つに絞り込むことができない。そこで、相違パターンテーブル38の相違パターンに、複数の中間補正速度Vm1〜Vm4を組み込むことで、相違原因が複数ある場合であっても1つに絞り込むことができる。つまり、相違パターンテーブル38に、指令速度Vx、実速度Vy、および、複数の中間補正速度Vm1〜Vm4の相違パターンを記憶する。
図4は、相違パターンテーブル38の相違パターンに、複数の中間補正速度Vm1〜Vm4を組み込んだときの相違パターンテーブル38の内容を示す概念図である。相違パターン1は、複数(本実施の形態では4つ)の相違原因があるので、相違パターン1を相違原因毎に分割する。分割した相違パターン1−1は、相違原因がインターロックの場合の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxが一定となり(但し、Vx>0)、中間補正速度Vm1〜Vm4および実速度Vy(中間補正速度Vm5、制御速度Vc)が0となる。相違パターン1−2は、相違原因がマシンロックの場合の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxおよび中間補正速度Vm1が一定となり(但し、Vx、Vm1>0)、中間補正速度Vm2〜Vm4および実速度Vy(中間補正速度Vm5、制御速度Vc)が0となる。相違パターン1−3は、相違原因がオーバーライド0%の場合の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxおよび中間補正速度Vm1、Vm2が一定となり(但し、Vx、Vm1、Vm2>0)、中間補正速度Vm3、Vm4および実速度Vy(中間補正速度Vm5、制御速度Vc)は0となる。相違パターン1−4は、相違原因が外部速度0の場合の相違パターンである。この場合は、指令速度Vxおよび中間補正速度Vm1〜Vm3は一定となり(但し、Vx、Vm1〜Vm3>0)、中間補正速度Vm4および実速度Vy(中間補正速度Vm5、制御速度Vc)は0となる。
したがって、データ記憶部36に、指令速度Vx、実速度Vy、および、複数の中間補正速度Vm1〜Vm4を時系列で記憶し、図4に示すような相違パターンテーブル38を用意することで、原因解析部40は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxと実速度Vyとが相違パターン1に該当する場合であっても、その相違原因を解析することができる。なお、図4においては、相違パターン1(1−1〜1−4)に関してのみ図示したが、他の相違パターン(例えば、相違パターン2〜4など)についても同様に複数の中間補正速度Vm1〜Vm4を組み込んでもよい。
また、表示部14は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxと実速度Vyとをグラフ表示してもよい。また、原因解析部40は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxから実速度Vyへの速度補正機能による速度変化を算出してもよい。そして、表示部14は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxと実速度Vyとをグラフ表示するとともに、その速度補正機能による速度変化を積み上げ式にグラフ表示してもよい。これにより、オペレータは、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxから実速度Vyへの速度変化のうち、どの速度補正機能によってどのくらい速度が変化しているかを認識することができる。
図5は、データ記憶部36に相違パターン4に対応する指令速度Vx、実速度Vy、および、複数の中間補正速度Vm1〜Vm4が時系列で記憶されている場合の、表示部14によって表示された積み上げ式のグラフの一例を示す図である。図5の斜線で示した領域はオーバーライドによる速度変化(つまり、指令速度Vx−中間補正速度Vm3)を示し、網線で示した領域は補間後加減速(つまり、中間補正速度Vm3−実速度Vy(制御速度Vc、中間補正速度Vm5))による速度変化を示している。
図6は、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を解析する解析動作を示すフローチャートである。ステップS1で、データ記憶部36は、指令速度算出部30が算出した指令速度Vxと、指令速度Vxに基づいて駆動された前記モータの実速度Vyとを対応付けて周期的に時系列で記憶する(ステップS1)。このとき、データ記憶部36は、速度・加速度制御部32が算出した複数の中間補正速度Vm1〜Vm4も対応付けて周期的に時系列で記憶してもよい。なお、データ記憶部36は、速度・加速度制御部32が演算した中間補正速度Vm5も記憶してもよい。
次いで、原因解析部40は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxと実速度Vyとを解析し(ステップS2)、図2に示すような相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンと比較することで、相違原因を解析する(ステップS3)。なお、原因解析部40は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vx、実速度Vy、および、複数の中間補正速度Vmを解析し(ステップS2)、図4に示すような相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンと比較することで、相違原因を解析してもよい(ステップS3)。そして、表示部14は、解析した相違原因を表示する(ステップS4)。
このように、前記モータの指令速度Vxを補正する複数種類の速度補正機能を有し、前記モータの駆動を制御する数値制御装置10は、指令速度算出部30、速度・加速度制御部32、モータ制御部34、データ記憶部36、相違パターンテーブル38、原因解析部40、および、表示部14を備える。指令速度算出部30は、加工プログラム50を解析してまたはオペレータの操作にしたがって指令速度Vxを算出する。速度・加速度制御部32は、指令速度Vxと、実際に有効になっている1種類以上の前記速度補正機能とに基づいて、前記モータの制御速度Vcと制御加速度Acとを演算する。データ記憶部36は、制御速度Vcおよび制御加速度Acにしたがって前記モータを制御する。データ記憶部36は、指令速度Vxおよび前記モータの実速度Vyを周期的に時系列で対応付けて記憶する。相違パターンテーブル38は、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因と、その相違パターンとを対応付けて記憶している。原因解析部40は、データ記憶部36に記憶された時系列の指令速度Vxおよび実速度Vyと、相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンとを比較することで、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を解析する。表示部14は、原因解析部40が解析した原因を表示する。
したがって、複数種類の速度補正機能によって、指令速度Vxが補正された場合であっても、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因、つまり、どの速度補正機能によって実速度Vyが指令速度Vxに対して変化したかをオペレータは簡単に認識することができる。また、信号設定の不備やパラメータ設定の不備により、オペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であってもその原因を簡単に認識することができる。
表示部14は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxおよび実速度Vyをグラフ表示するので、オペレータは、どのように実速度Vyが指令速度Vxに対して変化しているのかを簡単に認識することができる。
複数種類の速度補正機能は、オペレータの操作によって有効/無効が切り換わる第1の速度補正機能と、予め有効に設定された第2の速度補正機能とに分類される。第1の速度補正機能に分類される速度補正機能は、オペレータによって有効/無効を操作することができるものの、どのような操作を行ったかオペレータ自身が忘れた場合または別のオペレータが操作した場合、あるいは信号設定の不備やパラメータ設定の不備などによりオペレータが意図しない状況下において、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を簡単に認識することができる。また、第2の速度補正機能に分類される速度補正機能は、予め有効に設定されているが、その場合でもオペレータは、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を簡単に認識することができる。
前記速度・加速度制御部32は、指令速度Vxと、第1の速度補正機能のうち、有効になっている速度補正機能とに基づいて指令速度Vxを補正して補正指令速度Vx´を算出する補正指令速度算出部62と、補正指令速度Vx´と第2の速度補正機能とに基づいて、制御速度Vcと制御加速度Acを算出する速度・加速度算出部64とを有する。
速度・加速度制御部32は、指令速度Vxから複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度Vmを順次算出していくことで、最終的な制御速度Vcを算出する。データ記憶部36は、指令速度Vxおよび実速度Vyに加え、複数の中間補正速度Vmを周期的に時系列で対応付けて記憶する。相違パターンテーブル38には、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因に対応付けて指令速度Vx、実速度Vy、および、複数の中間補正速度Vmの相違パターンが記憶されている。原因解析部40は、データ記憶部36に記憶された時系列の指令速度Vx、実速度Vy、および、複数の中間補正速度Vmと、相違パターンテーブル38に記憶された相違パターンとを比較することで、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を解析する。これにより、指令速度Vxと実速度Vyとでは、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を1つに絞り込むことができない場合であっても、中間補正速度Vmを用いることで、原因を1つに絞り込むことができる。したがって、オペレータは、複数種類の速度補正機能によって、指令速度が補正された場合や、信号設定の不備やパラメータ設定の不備によりオペレータが意図しない状況下で実速度が指令速度と相違していた場合であっても、指令速度Vxと実速度Vyとが相違する原因を簡単に認識することができる。
原因解析部40は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxから実速度Vyへの速度補正機能による速度変化を算出し、表示部14は、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxおよび実速度Vyをグラフ表示するとともに、速度補正機能毎の速度変化を積み上げ式にグラフ表示する。これにより、オペレータは、データ記憶部36に時系列で記憶された指令速度Vxから実速度Vyへの速度変化のうち、どの速度補正機能によってどのくらい速度が変化しているかを認識することができる。
速度補正機能は、実速度Vyを指令速度Vxに対して増加させる機能、実速度Vyを指令速度Vxに対して減少させる機能、および、実速度Vyをゼロにする機能の少なくとも1つを有する。したがって、速度補正機能によって、指令速度Vxに対して実速度Vyを自由に補正することができる。
10…数値制御装置 12…入力部
14…表示部 16…制御部
30…指令速度算出部 32…速度・加速度制御部
34…モータ制御部 36…データ記憶部
38…相違パターンテーブル 40…原因解析部
50…加工プログラム 52…プログラム解析部
54…速度指令操作解析部 60…速度補正操作解析部
62…補正指令速度算出部 64…速度・加速度算出部
Ac…制御加速度 Vc…制御速度
Vm、Vm1〜Vm5…中間補正速度 Vx…指令速度
Vx´…補正指令速度 Vy…実速度
14…表示部 16…制御部
30…指令速度算出部 32…速度・加速度制御部
34…モータ制御部 36…データ記憶部
38…相違パターンテーブル 40…原因解析部
50…加工プログラム 52…プログラム解析部
54…速度指令操作解析部 60…速度補正操作解析部
62…補正指令速度算出部 64…速度・加速度算出部
Ac…制御加速度 Vc…制御速度
Vm、Vm1〜Vm5…中間補正速度 Vx…指令速度
Vx´…補正指令速度 Vy…実速度
Claims (15)
- モータの指令速度を補正する複数種類の速度補正機能を有し、前記モータの駆動を制御する数値制御装置であって、
加工プログラムを解析してまたはオペレータの操作にしたがって前記指令速度を算出する指令速度算出部と、
前記指令速度と、実際に有効になっている1種類以上の前記速度補正機能とに基づいて、前記モータの制御速度と制御加速度とを演算する速度・加速度制御部と、
前記制御速度および前記制御加速度にしたがって前記モータを制御するモータ制御部と、
前記指令速度および前記モータの実速度を周期的に時系列で対応付けて記憶するデータ記憶部と、
前記指令速度と前記実速度とが相違する原因と、その相違パターンとを対応付けて記憶した相違パターンテーブルと、
前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度および前記実速度と、前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析する原因解析部と、
前記原因解析部が解析した原因を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1に記載の数値制御装置であって、
前記表示部は、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度および前記実速度をグラフ表示する
ことを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1または2に記載の数値制御装置であって、
前記複数種類の速度補正機能は、オペレータの操作によって有効/無効が切り換わる第1の速度補正機能と、予め有効に設定された第2の速度補正機能とに分類される
ことを特徴とする数値制御装置。 - 請求項3に記載の数値制御装置であって、
前記速度・加速度制御部は、
前記指令速度と、第1の速度補正機能のうち、有効になっている前記速度補正機能とに基づいて前記指令速度を補正して補正指令速度を算出する補正指令速度算出部と、
前記補正指令速度と前記第2の速度補正機能とに基づいて、前記制御速度と前記制御加速度を算出する速度・加速度算出部と、
を有することを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の数値制御装置であって、
前記速度・加速度制御部は、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、
前記データ記憶部は、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、
前記相違パターンテーブルには、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因に対応付けて前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度の相違パターンが記憶され、
前記原因解析部は、前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度と、前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析する
ことを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の数値制御装置であって、
前記速度・加速度制御部は、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、
前記データ記憶部は、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、
前記原因解析部は、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度から前記実速度への前記速度補正機能による速度変化を算出し、
前記表示部は、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度および前記実速度をグラフ表示するとともに、前記速度補正機能毎の前記速度変化を積み上げ式にグラフ表示する
ことを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の数値制御装置であって、
前記複数種類の速度補正機能は、インターロック、マシンロック、オーバーライド、外部速度、および、補間後加減速の少なくとも1つを含む
ことを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の数値制御装置であって、
前記速度・加速度制御部は、予め決められた順番にしたがって前記複数種類の速度補正機能を実行し、無効になっている前記速度補正機能は、速度補正を行わない
ことを特徴とする数値制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の数値制御装置であって、
前記速度補正機能は、前記実速度を前記指令速度に対して増加させる機能、前記実速度を前記指令速度に対して減少させる機能、および、前記実速度をゼロにする機能の少なくとも1つを有する
ことを特徴とする数値制御装置。 - モータの指令速度を補正する複数種類の速度補正機能を有し、前記モータの駆動を制御した場合に、前記指令速度と前記モータの実速度とが相違する原因を解析する原因解析方法であって、
加工プログラムを解析してまたはオペレータの操作にしたがって前記指令速度を算出する指令速度算出ステップと、
前記指令速度と、実際に有効になっている1種類以上の前記速度補正機能とに基づいて、前記モータの制御速度と制御加速度とを演算する速度・加速度制御ステップと、
前記制御速度および前記制御加速度にしたがって前記モータを制御するモータ制御ステップと、
前記指令速度および前記モータの実速度を周期的に時系列で対応付けてデータ記憶部に記憶する記憶ステップと、
前記指令速度と前記実速度とが相違する原因と、その相違パターンとを対応付けて記憶した相違パターンテーブルと、
前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度および前記実速度と、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因と対応付けて前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析する原因解析ステップと、
前記原因解析ステップが解析した原因を表示部に表示する表示ステップと、
を備えることを特徴とする原因解析方法。 - 請求項10に記載の原因解析方法であって、
前記複数種類の速度補正機能は、オペレータの操作によって有効/無効が切り換わる第1の速度補正機能と、予め有効に設定された第2の速度補正機能とに分類される
ことを特徴とする原因解析方法。 - 請求項11に記載の原因解析方法であって、
前記速度・加速度制御ステップは、
前記指令速度と、第1の速度補正機能のうち、有効になっている前記速度補正機能とに基づいて前記指令速度を補正して補正指令速度を算出する補正指令速度算出ステップと、
前記補正指令速度と前記第2の速度補正機能とに基づいて、前記制御速度と前記制御加速度を算出する速度・加速度算出ステップと、
を含むことを特徴とする原因解析方法。 - 請求項10〜12のいずれか1項に記載の原因解析方法であって、
前記速度・加速度制御ステップは、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、
前記記憶ステップは、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、
前記相違パターンテーブルには、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因に対応付けて前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度の相違パターンが記憶され、
前記原因解析ステップは、前記データ記憶部に記憶された時系列の前記指令速度、前記実速度、および、前記複数の中間補正速度と、前記相違パターンテーブルに記憶された相違パターンとを比較することで、前記指令速度と前記実速度とが相違する原因を解析する
ことを特徴とする原因解析方法。 - 請求項10〜12のいずれか1項に記載の原因解析方法であって、
前記速度・加速度制御ステップは、前記指令速度から前記複数種類の速度補正機能に対応する複数の中間補正速度を順次算出していくことで、最終的な前記制御速度を算出し、
前記記憶ステップは、前記指令速度および前記実速度に加え、前記複数の中間補正速度を周期的に時系列で対応付けて記憶し、
前記原因解析ステップは、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度から前記実速度への前記速度補正機能による速度変化を算出し、
前記表示ステップは、前記データ記憶部に時系列で記憶された前記指令速度および前記実速度をグラフ表示するとともに、前記速度補正機能毎の前記速度変化を積み上げ式にグラフ表示する
ことを特徴とする原因解析方法。 - 請求項10〜14のいずれか1項に記載の原因解析方法であって、
前記速度・加速度制御ステップは、予め決められた順番にしたがって前記複数種類の速度補正機能を実行し、無効になっている前記速度補正機能は、速度補正を行わない
ことを特徴とする原因解析方法。
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