JP7002072B2 - Numerical control device and control method - Google Patents

Numerical control device and control method Download PDF

Info

Publication number
JP7002072B2
JP7002072B2 JP2017208713A JP2017208713A JP7002072B2 JP 7002072 B2 JP7002072 B2 JP 7002072B2 JP 2017208713 A JP2017208713 A JP 2017208713A JP 2017208713 A JP2017208713 A JP 2017208713A JP 7002072 B2 JP7002072 B2 JP 7002072B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
deceleration
convex
filter
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017208713A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019082771A (en
Inventor
ブラック センジャル
英二 社本
弦 寺田
輝久 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd, Tokai National Higher Education and Research System NUC filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2017208713A priority Critical patent/JP7002072B2/en
Publication of JP2019082771A publication Critical patent/JP2019082771A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7002072B2 publication Critical patent/JP7002072B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

本発明は、数値制御装置と制御方法に関する。 The present invention relates to a numerical control device and a control method.

特許文献1は、加減速の時間を機械振動の逆数とすることで振動を抑制する工作機械の制御方法を提案する。該方法は、一つの周波数とその整数倍の周波数の振動しか抑制できないという問題点があった。これに対し、機械振動の逆数の時定数を持つ移動平均フィルタを用いて制振を行う方法がある。該方法は、異なる時定数を持つ複数の移動平均フィルタを重ねて適用することで、複数の周波数の機械振動に対して制振を行える。 Patent Document 1 proposes a method for controlling a machine tool that suppresses vibration by setting the acceleration / deceleration time to the reciprocal of the machine vibration. This method has a problem that vibration of only one frequency and a frequency that is an integral multiple of the frequency can be suppressed. On the other hand, there is a method of suppressing vibration by using a moving average filter having a time constant of the reciprocal of mechanical vibration. In this method, by applying a plurality of moving average filters having different time constants in an overlapping manner, it is possible to suppress vibration against mechanical vibrations of a plurality of frequencies.

特開昭54-98477号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-98477

機械の製造過程のバラツキ、機械の積載重量の変化等により、機械振動の周波数は変動する。上記方法は、特定の周波数に対して制振を行うので、機械振動の周波数が変動してしまうと、効果的に制振を行うことができず、加工品質が低下する可能性があった。 The frequency of machine vibration fluctuates due to variations in the manufacturing process of the machine, changes in the load weight of the machine, and the like. Since the above method performs vibration control for a specific frequency, if the frequency of mechanical vibration fluctuates, vibration control cannot be performed effectively, and there is a possibility that the processing quality may deteriorate.

本発明の目的は、機械振動の周波数が変動しても効果的に制振できる数値制御装置と制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a numerical control device and a control method capable of effectively suppressing vibration even if the frequency of mechanical vibration fluctuates.

請求項1の数値制御装置は、機械を駆動するサーボモータの速度指令又は位置指令に対し、時間軸に対する加速度又は速度の変化を所与の加減速パターンに基づき算出して適用することにより、前記サーボモータの加減速制御を行う加減速制御部を備えた数値制御装置において、前記加減速パターンは、前記時間軸における中央部において前記加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の凸型加減速パターンであって、前記速度指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記加速度の変化を示し、前記位置指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記速度の変化を示すものであって、前記加減速制御部は、前記機械を制振する周波数の範囲を示す範囲情報の入力を受け付ける受付部と、前記受付部が受け付けた前記範囲情報に基づき、前記凸型加減速パターンにおける一段目の前記加速度または速度の大きさと、当該一段目よりも大きい二段目の前記加速度または速度の大きさとの比率を算出する算出部と、前記算出部が算出した前記比率に基づき、前記凸型加減速パターンの前記一段目と前記二段目の夫々の大きさを設定する設定部とを備えたことを特徴とする。数値制御装置の加減速制御部は、速度指令又は位置指令に対して、従来の移動平均の代わりに凸型の加速度又は速度を持った凸型加減速パターンに基づき、サーボモータの加減速制御を行う。故に数値制御装置は、ある一定の幅を持った範囲の制振を行える。数値制御装置は、機械の制振を行う範囲を作業者が入力する範囲情報で簡単に最適化できるので、想定される機械の製造過程のバラツキや積算質量の変化等に応じて最適な凸型加減速パターンを設計できる。なお、凸型加減速パターンを重ねて適用することで、複数の周波数範囲に対して制振効果を持たせてもよい。 The numerical control device according to claim 1 calculates and applies a change in acceleration or speed with respect to a time axis based on a given acceleration / deceleration pattern to a speed command or a position command of a servomotor that drives a machine. In a numerical control device provided with an acceleration / deceleration control unit that controls acceleration / deceleration of a servomotor, the acceleration / deceleration pattern is a two-stage convex acceleration / deceleration in which the acceleration or velocity increases in a convex manner in the central portion of the time axis. The pattern indicates the change in the acceleration with respect to the time axis when applied to the speed command, and indicates the change in the speed with respect to the time axis when applied to the position command. Therefore , the acceleration / deceleration control unit has a reception unit that receives input of range information indicating a range of frequencies that suppress the vibration of the machine, and a convex acceleration / deceleration pattern based on the range information received by the reception unit. The convexity is based on a calculation unit that calculates the ratio between the magnitude of the acceleration or velocity in the first stage and the magnitude of the acceleration or velocity in the second stage that is larger than the first stage, and the ratio calculated by the calculation unit. It is characterized by including a setting unit for setting the size of each of the first stage and the second stage of the mold acceleration / deceleration pattern. The acceleration / deceleration control unit of the numerical control device controls the acceleration / deceleration of the servomotor based on the convex acceleration / deceleration pattern that has a convex acceleration or speed instead of the conventional moving average for the speed command or position command. conduct. Therefore, the numerical control device can suppress vibration within a certain range. Since the numerical control device can easily optimize the range of vibration suppression of the machine by the range information input by the operator, it is the optimum convex type according to the expected variation in the manufacturing process of the machine and the change of the integrated mass. Acceleration / deceleration patterns can be designed. By applying the convex acceleration / deceleration patterns in an overlapping manner, it is possible to give a vibration damping effect to a plurality of frequency ranges.

請求項2の数値制御装置にて、前記凸型加減速パターンの前記中央部の周期を、前記制振する周波数の範囲の中央値の逆数であるTとした場合、前記凸型加減速パターンの前記中央部よりも前側である前側部と、後ろ側である後側部との夫々の周期はT/2とすることで、前記制振する周波数の中央値の周辺に制振効果のある範囲を持たせることが出来る。故に数値制御装置は、一定の幅を持った範囲の制振を行うことができる凸型加減速パターンを設計できる。 In the numerical control device of claim 2, when the period of the central portion of the convex acceleration / deceleration pattern is Tn, which is the reciprocal of the median of the frequency range to be damped , the convex acceleration / deceleration pattern. By setting the period of each of the front side portion, which is the front side of the central portion, and the rear side portion, which is the rear side, to Tn / 2, the vibration damping effect can be obtained around the median value of the vibration damping frequency. It can have a certain range. Therefore, the numerical control device can design a convex acceleration / deceleration pattern capable of controlling vibration within a range having a certain width.

請求項3の数値制御装置にて、前記凸型加減速パターンの前記一段目の前記加速度又は速度の大きさをa、前記二段目の前記加速度又は速度の大きさをbとした場合、a≠bであるとよい。数値制御装置は、一段目の加速度又は速度の大きさaと、二段目の加速度又は速度の大きさbとを互いに異ならせた上で、比率を調整することによって、制振効果のある範囲を変えることができる。故に数値制御装置は、想定される機械の製造過程のバラツキや積算質量の変化に応じて最適な凸型加減速パターンを設計できる。 In the numerical control device of claim 3, when the magnitude of the acceleration or velocity of the first stage of the convex acceleration / deceleration pattern is a and the magnitude of the acceleration or velocity of the second stage is b, a. It is good that ≠ b. The numerical control device has a range in which the vibration damping effect is obtained by adjusting the ratio after making the magnitude a of the acceleration or velocity of the first stage and the magnitude b of the acceleration or velocity of the second stage different from each other. Can be changed. Therefore, the numerical control device can design the optimum convex acceleration / deceleration pattern according to the expected variation in the manufacturing process of the machine and the change in the integrated mass.

請求項4の数値制御装置の前記加減速制御部は、前記凸型加減速パターンに対応するフィルタを有し、当該フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理することにより、前記サーボモータの前記加減速制御を行うとよい。加減速制御部は、速度指令又は位置指令に対し、前記フィルタで処理することで、前記凸型加減速パターンを実現できるので、加減速制御を簡単且つ速やかに行うことができる。 The acceleration / deceleration control unit of the numerical control device according to claim 4 has a filter corresponding to the convex acceleration / deceleration pattern, and the filter processes the speed command or the position command to obtain the servomotor. The acceleration / deceleration control may be performed. The acceleration / deceleration control unit can realize the convex acceleration / deceleration pattern by processing the speed command or the position command with the filter, so that the acceleration / deceleration control can be performed easily and quickly.

請求項5の数値制御装置において、前記フィルタを、前記一段目の前記加速度または速度の大きさaを有する矩形状の第一フィルタと、前記二段目の前記加速度または速度の大きさbを有する矩形状の第二フィルタとを足し合わせて表現される凸型フィルタと仮定し、前記凸型加減速パターンの前記中央部の周期を、前記制振する周波数の範囲の中央値の逆数であるT、aとbの比率をK、前記凸型フィルタの面積をラプラス変換してTとKによって成り立つ式をF(s)としたとき、

Figure 0007002072000001
であって、前記フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理したときに前記制振する周波数の範囲で振動が0になる周波数と、当該範囲の中心周波数との比率をαとしたとき、K=-COS(απ)であるとよい。それ故、数値制御装置は、機械の振動特性に応じてTを決定し、制振する範囲に応じてαを決定することによって、適切なフィルタを設計できる。 In the numerical control device of claim 5, the filter has a rectangular first filter having the acceleration or velocity magnitude a in the first stage, and the acceleration or velocity magnitude b in the second stage. Assuming a convex filter expressed by adding a rectangular second filter, the period of the central portion of the convex acceleration / deceleration pattern is the reciprocal of the central value of the frequency range to be suppressed. When the ratio of n , a and b is K, and the area of the convex filter is Laplace-transformed and the equation established by Tn and K is F (s),
Figure 0007002072000001
When the ratio of the frequency at which the vibration becomes 0 in the frequency range of the vibration damping frequency when the speed command or the position command is processed by the filter and the center frequency of the range is α. It is preferable that K = −COS (απ). Therefore, the numerical control device can design an appropriate filter by determining Tn according to the vibration characteristics of the machine and determining α according to the vibration damping range.

請求項6の制御方法は、機械を駆動するサーボモータの速度指令又は位置指令に対し、時間軸に対して加速度または速度の大きさを所与の加減速パターンに基づき処理することにより、前記サーボモータの加減速制御を行う加減速制御ステップを備えた数値制御装置の制御方法において、前記加減速パターンは、前記時間軸における中央部において前記加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の凸型加減速パターンであって、前記速度指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記加速度の変化を示し、前記位置指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記速度の変化を示すものであって、前記加減速制御ステップは、前記機械の固有振動数を中心として前記機械を制振する周波数の範囲を示す範囲情報の入力を受け付ける受付ステップと、前記受付ステップにおいて受け付けた前記範囲情報に基づき、前記凸型加減速パターンにおける一段目の前記加速度または速度の大きさと、当該一段目よりも大きい二段目の前記加速度または速度の大きさとの比率を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出した前記比率に基づき、前記凸型加減速パターンの前記一段目と前記二段目の夫々の大きさを設定する設定ステップとを備えたことを特徴とする。数値制御装置は上記制御ステップを行うので、請求項1に記載の効果を得ることができる。

The control method according to claim 6 is to process the acceleration or the magnitude of the speed with respect to the time axis based on a given acceleration / deceleration pattern with respect to the speed command or the position command of the servomotor that drives the machine. In the control method of the numerical control device provided with the acceleration / deceleration control step for controlling the acceleration / deceleration of the motor, the acceleration / deceleration pattern is a two-stage convex type in which the acceleration or the velocity is convexly increased in the central portion of the time axis. When the acceleration / deceleration pattern is applied to the speed command, the change in the acceleration with respect to the time axis is shown, and when applied to the position command, the change in the speed with respect to the time axis is shown. The acceleration / deceleration control step includes a reception step that accepts input of range information indicating a range of frequencies that suppress the vibration of the machine centering on the natural frequency of the machine, and the range that is received in the reception step. Based on the information, the calculation step of calculating the ratio between the magnitude of the acceleration or velocity of the first stage in the convex acceleration / deceleration pattern and the magnitude of the acceleration or velocity of the second stage larger than the first stage, and the calculation. Based on the ratio calculated in the step, the convex acceleration / deceleration pattern is characterized by including a setting step for setting the size of each of the first stage and the second stage. Since the numerical control device performs the above control step, the effect according to claim 1 can be obtained.

上述の請求項1-5の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項1の全部又は一部を備えずに他の請求項2-5の少なくとも何れか1つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項1の構成を備えて、請求項2-5の少なくとも何れか1つの構成と組み合わせを備えると良い。請求項1-5の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本出願人はこれらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。 The inventions of claim 1-5 described above can be arbitrarily combined. For example, not all or part of claim 1 may be provided, but at least one of the other claims 2-5 may be provided. However, in particular, it is preferable to include the configuration of claim 1 and to include at least one configuration and combination of claim 2-5. Any component of claim 1-5 may be extracted and combined. The applicant intends to obtain a patent right for such a structure.

数値制御装置20と工作機械10の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electric composition of a numerical control device 20 and a machine tool 10. 主処理の流れ図。Flow chart of main processing. 凸型加減速フィルタを示す図。The figure which shows the convex acceleration / deceleration filter. フィルタA1とA2を足し合わせて凸型加減速フィルタを表現したイメージ図。The image figure which expressed the convex acceleration / deceleration filter by adding filters A1 and A2. 凸型加減速フィルタ(K=0.95)を示す図。The figure which shows the convex acceleration / deceleration filter (K = 0.95). 図5に示す凸型加減速フィルタの周波数応答を示すボード線図。The board diagram which shows the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter shown in FIG. 凸型加減速フィルタ(K=0.3)を示す図。The figure which shows the convex acceleration / deceleration filter (K = 0.3). 図7に示す凸型加減速フィルタの周波数応答を示すボード線図。The board diagram which shows the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter shown in FIG. 7. K=0.809の凸型加減速フィルタの周波数応答を示すボード線図。The board diagram which shows the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter of K = 0.809. K=0.309の凸型加減速フィルタの周波数応答を示すボード線図。The board diagram which shows the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter of K = 0.309. 凸型加減速フィルタで処理した速度パターンを示す図表。A chart showing the velocity pattern processed by the convex acceleration / deceleration filter. 凸型加減速フィルタで処理した加速度パターンを示す図表。A chart showing the acceleration pattern processed by the convex acceleration / deceleration filter. フィルタ設定処理の流れ図。Flow chart of filter setting process. シミュレーションに用いた移動経路の図。Diagram of the movement path used in the simulation. 従来型フィルタと凸型加減速フィルタの周波数応答を比較したボード線図。Bode diagram comparing the frequency response of the conventional filter and the convex acceleration / deceleration filter. テーブルの固有振動(40Hz)を解析した図表。The chart which analyzed the natural vibration (40Hz) of the table. テーブルの固有振動(42.5Hz)を解析した図表。The chart which analyzed the natural vibration (42.5Hz) of the table. テーブルの固有振動(45Hz)を解析した図表。The chart which analyzed the natural vibration (45Hz) of the table. テーブルの固有振動(47.5Hz)を解析した図表。The chart which analyzed the natural vibration (47.5Hz) of the table. テーブルの固有振動(50Hz)を解析した図表。The chart which analyzed the natural vibration (50Hz) of a table. Kに正の値を設定した凸型加減速フィルタの周波数応答を示すボード線図。A Bode diagram showing the frequency response of a convex acceleration / deceleration filter in which a positive value is set for K. Kに正の値を設定した凸型加減速フィルタで処理した加速度パターンを示す図表。A chart showing an acceleration pattern processed by a convex acceleration / deceleration filter in which a positive value is set for K. Kに負の値を設定した凸型加減速フィルタの周波数応答を示すボード線図。A Bode diagram showing the frequency response of a convex acceleration / deceleration filter in which a negative value is set for K. Kに負の値を設定した凸型加減速フィルタで処理した加速度パターンを示す図表。A chart showing an acceleration pattern processed by a convex acceleration / deceleration filter in which a negative value is set for K.

本発明の実施形態を説明する。図1に示す数値制御装置20は、工作機械10の動作を制御することで、テーブル(図示略)上面に保持した被削材(図示略)の切削加工を行う。工作機械10の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々X軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。 An embodiment of the present invention will be described. The numerical control device 20 shown in FIG. 1 controls the operation of the machine tool 10 to cut a work material (not shown) held on the upper surface of a table (not shown). The left-right direction, the front-back direction, and the up-down direction of the machine tool 10 are the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.

図1を参照し、工作機械10の構成を説明する。工作機械10は、例えばテーブル上面に保持した被削材に対し、Z軸方向に延びる主軸に装着した工具をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動して加工(例えばドリル加工、タップ加工、側面加工等)を行う立型工作機械である。工作機械10は図示しない主軸機構、主軸移動機構、工具交換装置等を備える。主軸機構は主軸モータ12を備え、工具を装着した主軸を回転する。主軸移動機構は、Z軸モータ11、X軸モータ13、Y軸モータ14を更に備え、テーブル(図示略)上面に支持した被削材に対し相対的に主軸をXYZの各送り軸の方向に夫々移動する。工具交換装置はマガジンモータ15を備え、複数の工具を収納する工具マガジン(図示略)を駆動し、主軸に装着した工具を他の工具と交換する。Z軸モータ11、主軸モータ12、X軸モータ13、Y軸モータ14、マガジンモータ15は、サーボモータである。本実施形態は、Z軸モータ11、主軸モータ12、X軸モータ13、Y軸モータ14、マガジンモータ15を総称する場合、モータ11~15と呼ぶ。 The configuration of the machine tool 10 will be described with reference to FIG. The machine tool 10 moves, for example, a tool mounted on a spindle extending in the Z-axis direction in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction with respect to the work material held on the upper surface of the table (for example, drilling, tapping). It is a vertical machine tool that performs machining, side machining, etc.). The machine tool 10 includes a spindle mechanism (not shown), a spindle moving mechanism, a tool changing device, and the like. The spindle mechanism includes a spindle motor 12 and rotates a spindle equipped with a tool. The spindle moving mechanism further includes a Z-axis motor 11, an X-axis motor 13, and a Y-axis motor 14, and the spindle is relatively oriented toward each feed axis of XYZ with respect to the work material supported on the upper surface of the table (not shown). Move each. The tool changer includes a magazine motor 15, drives a tool magazine (not shown) for storing a plurality of tools, and exchanges a tool mounted on the spindle with another tool. The Z-axis motor 11, the spindle motor 12, the X-axis motor 13, the Y-axis motor 14, and the magazine motor 15 are servo motors. In this embodiment, the Z-axis motor 11, the spindle motor 12, the X-axis motor 13, the Y-axis motor 14, and the magazine motor 15 are collectively referred to as motors 11 to 15.

工作機械10は操作盤16を更に備える。操作盤16は入力部17と表示部18を備える。入力部17は各種入力、指示、設定等を行う為の機器である。表示部18は各種画面を表示する機器である。操作盤16は数値制御装置20の入出力部25に接続する。Z軸モータ11はエンコーダ11Aを備える。主軸モータ12はエンコーダ12Aを備える。X軸モータ13はエンコーダ13Aを備える。Y軸モータ14はエンコーダ14Aを備える。マガジンモータ15はエンコーダ15Aを備える。エンコーダ11A~15Aは数値制御装置20の後述する駆動回路26~30に各々接続する。 The machine tool 10 further includes an operation panel 16. The operation panel 16 includes an input unit 17 and a display unit 18. The input unit 17 is a device for performing various inputs, instructions, settings, and the like. The display unit 18 is a device that displays various screens. The operation panel 16 is connected to the input / output unit 25 of the numerical control device 20. The Z-axis motor 11 includes an encoder 11A. The spindle motor 12 includes an encoder 12A. The X-axis motor 13 includes an encoder 13A. The Y-axis motor 14 includes an encoder 14A. The magazine motor 15 includes an encoder 15A. The encoders 11A to 15A are connected to the drive circuits 26 to 30 described later of the numerical control device 20, respectively.

数値制御装置20の電気的構成を説明する。数値制御装置20は、CPU21、ROM22、RAM23、記憶装置24、入出力部25、駆動回路26~30等を備える。CPU21は数値制御装置20を統括制御する。ROM22は、主プログラム、フィルタ設定プログラム等の各種プログラムを記憶する。主プログラムは、後述する主処理(図2参照)を実行する為のプログラムである。フィルタ設定プログラムは、後述するフィルタ設定処理(図13参照)を実行する為のプログラムである。RAM23は各種処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置24は不揮発性メモリであり、例えば加工する為のNCプログラムの他、各種データを記憶する。入出力部25は操作盤16に接続する。駆動回路26~30はサーボアンプである。駆動回路26はZ軸モータ11とエンコーダ11Aに接続する。駆動回路27は主軸モータ12とエンコーダ12Aに接続する。駆動回路28はX軸モータ13とエンコーダ13Aに接続する。駆動回路29はY軸モータ14とエンコーダ14Aに接続する。駆動回路30はマガジンモータ15とエンコーダ15Aに接続する。 The electrical configuration of the numerical control device 20 will be described. The numerical control device 20 includes a CPU 21, a ROM 22, a RAM 23, a storage device 24, an input / output unit 25, drive circuits 26 to 30, and the like. The CPU 21 controls the numerical control device 20 in an integrated manner. The ROM 22 stores various programs such as a main program and a filter setting program. The main program is a program for executing the main processing (see FIG. 2) described later. The filter setting program is a program for executing the filter setting process (see FIG. 13) described later. The RAM 23 stores various data during various processes. The storage device 24 is a non-volatile memory, and stores various data in addition to an NC program for processing, for example. The input / output unit 25 is connected to the operation panel 16. The drive circuits 26 to 30 are servo amplifiers. The drive circuit 26 is connected to the Z-axis motor 11 and the encoder 11A. The drive circuit 27 is connected to the spindle motor 12 and the encoder 12A. The drive circuit 28 is connected to the X-axis motor 13 and the encoder 13A. The drive circuit 29 is connected to the Y-axis motor 14 and the encoder 14A. The drive circuit 30 is connected to the magazine motor 15 and the encoder 15A.

CPU21は、被削材を加工する為のNCプログラムを解釈し、送り軸(X軸、Y軸、Z軸)、主軸、マガジン軸等の各駆動軸を目標位置に移動する為の制御指令を駆動回路26~30に送信する。駆動回路26~30は、CPU21から受信した制御指令(駆動信号)に応じて対応する各モータ11~15に駆動電流(パルス)を夫々出力する。駆動回路26~30はエンコーダ11A~15Aからフィードバック信号(位置と速度の信号)を受け、モータ11~15の位置と速度の制御を行う。駆動回路26~30はサーボモータを駆動するサーボアンプであり、例えばFPGA回路で構成してもよい。 The CPU 21 interprets an NC program for machining a work material, and issues a control command for moving each drive axis such as a feed axis (X axis, Y axis, Z axis), a spindle axis, and a magazine axis to a target position. It is transmitted to the drive circuits 26 to 30. The drive circuits 26 to 30 output drive currents (pulses) to the corresponding motors 11 to 15 in response to the control commands (drive signals) received from the CPU 21. The drive circuits 26 to 30 receive feedback signals (position and speed signals) from the encoders 11A to 15A, and control the position and speed of the motors 11 to 15. The drive circuits 26 to 30 are servo amplifiers that drive the servo motor, and may be configured by, for example, an FPGA circuit.

図2を参照し、主処理を説明する。作業者は操作盤16の入力部17を用いて、記憶装置24に記憶する複数のNCプログラムの中から一のNCプログラムを選択し、選択したNCプログラムに基づく被削材の加工開始を指示する。CPU21は入力部17から加工開始指示を受け付けると、ROM22に記憶する主プログラムを読み込み、本処理を実行する。 The main process will be described with reference to FIG. The operator selects one NC program from a plurality of NC programs stored in the storage device 24 by using the input unit 17 of the operation panel 16, and instructs the start of machining of the work material based on the selected NC program. .. When the CPU 21 receives the machining start instruction from the input unit 17, the CPU 21 reads the main program stored in the ROM 22 and executes this process.

CPU21は入力部17で選択したNCプログラムを読み込み、一行解釈する(S1)。CPU21は解釈した一行中の制御指令が終了指令(M30)か否か判断する(S2)。解釈した制御指令が終了指令で無ければ(S2:NO)、CPU21は制御指令の解釈に基づき、内部指令を生成する(S3)。CPU21は、生成した内部指令が速度指令か否か判断する(S4)。生成した内部指令が速度指令でない場合(S4:NO)、CPU21は生成した内部指令に基づき、動作を実行する(S7)。CPU21はS1に戻り、NCプログラムの次行を解釈する。内部指令が送り軸の速度指令である場合(S4:YES)、送り軸の移動中に発生する振動を抑制する為、CPU21は速度指令に対して加減速処理を行う(S5)。 The CPU 21 reads the NC program selected by the input unit 17 and interprets one line (S1). The CPU 21 determines whether or not the interpreted control command in one line is the end command (M30) (S2). If the interpreted control command is not an end command (S2: NO), the CPU 21 generates an internal command based on the interpretation of the control command (S3). The CPU 21 determines whether or not the generated internal command is a speed command (S4). When the generated internal command is not a speed command (S4: NO), the CPU 21 executes an operation based on the generated internal command (S7). The CPU 21 returns to S1 and interprets the next line of the NC program. When the internal command is the speed command of the feed shaft (S4: YES), the CPU 21 performs acceleration / deceleration processing on the speed command in order to suppress the vibration generated during the movement of the feed shaft (S5).

加減速処理では、CPU21は後述する凸型加減速フィルタ(図3参照)を用いて、生成した速度指令を処理する。その結果、CPU21は、特定の周波数範囲の振動成分を速度指令から取り除くことができる。故に数値制御装置20は特定の周波数範囲で制振できるので、仮にテーブル上の積載質量が変化するなどして機械固有の振動周波数が変動しても効果的に制振できる。凸型加減速フィルタのデータは、例えば記憶装置24に記憶する。凸型加減速フィルタの詳細は後述する。CPU21は、凸型加減速フィルタで処理した速度指令に基づき、対応するサーボモータの駆動回路に駆動電流(パルス)を出力して送り軸を駆動する(S6)。CPU21はS1に戻り、次の一行を解釈する。解釈した指令が終了指令の場合(S2:YES)、CPU21は主処理を終了する。 In the acceleration / deceleration process, the CPU 21 processes the generated speed command using a convex acceleration / deceleration filter (see FIG. 3) described later. As a result, the CPU 21 can remove the vibration component in a specific frequency range from the speed command. Therefore, since the numerical control device 20 can suppress vibration in a specific frequency range, it can effectively suppress vibration even if the vibration frequency peculiar to the machine fluctuates due to a change in the load mass on the table. The data of the convex acceleration / deceleration filter is stored in, for example, the storage device 24. Details of the convex acceleration / deceleration filter will be described later. The CPU 21 outputs a drive current (pulse) to the drive circuit of the corresponding servomotor to drive the feed shaft based on the speed command processed by the convex acceleration / deceleration filter (S6). The CPU 21 returns to S1 and interprets the next line. When the interpreted command is an end command (S2: YES), the CPU 21 ends the main process.

図3を参照し、凸型加減速フィルタの特徴を説明する。凸型加減速フィルタは、例えばFIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)フィルタである。凸型加減速フィルタは速度指令又は位置指令に適用できる。凸型加減速フィルタを速度指令に適用した時は加速度の時間変化が凸型になる。凸型加減速フィルタを位置指令に適用した時は速度の時間変化が凸型になる。つまり、凸型加減速フィルタは、速度指令又は位置指令に適用することで、時間軸における中央部において加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の加減速パターンとなるように設計されたデジタルフィルタである。なお、加減速パターンとは、加速度又は速度の時間変化を意味する。本実施形態は凸型加減速フィルタを速度指令に適用する場合について説明する。 The features of the convex acceleration / deceleration filter will be described with reference to FIG. The convex acceleration / deceleration filter is, for example, an FIR (Finite Impulse Response) filter. The convex acceleration / deceleration filter can be applied to the speed command or the position command. When the convex acceleration / deceleration filter is applied to the velocity command, the time change of acceleration becomes convex. When the convex acceleration / deceleration filter is applied to the position command, the time change of the velocity becomes convex. In other words, the convex acceleration / deceleration filter is a digital filter designed to have a two-stage acceleration / deceleration pattern in which the acceleration or speed increases convexly in the central part of the time axis when applied to the speed command or the position command. Is. The acceleration / deceleration pattern means a time change of acceleration or velocity. This embodiment describes a case where the convex acceleration / deceleration filter is applied to the speed command.

凸型加減速フィルタは、速度指令から加速度の時間変化を算出する。図3の図表の横軸は時間(秒)、縦軸はゲインを示している。凸型加減速フィルタは、時間軸における中央部においてゲインが凸状に大きくなる二段の凸型のフィルタである。凸型加減速フィルタは、前側部31、中央部32、後側部33の三つの領域を有する。中央部32は、時間軸における中央部であって加速度又は速度が凸状に大きい領域である。前側部31は、中央部32よりも前側の領域である。後側部33は、中央部32よりも後ろ側の領域である。 The convex acceleration / deceleration filter calculates the time change of acceleration from the velocity command. In the chart of FIG. 3, the horizontal axis shows time (seconds), and the vertical axis shows gain. The convex acceleration / deceleration filter is a two-stage convex filter in which the gain increases convexly in the central portion of the time axis. The convex acceleration / deceleration filter has three regions, a front side portion 31, a central portion 32, and a rear side portion 33. The central portion 32 is a central portion on the time axis and is a region where acceleration or velocity is convexly large. The front side portion 31 is a region on the front side of the central portion 32. The rear side portion 33 is a region behind the central portion 32.

制振を行う周波数範囲の中央値の周期をTとしたとき、中央部32の周期はTである。前側部31と後側部33の夫々の周期はT/2である。前側部31と後側部33の夫々の高さはa、中央部の高さはbとする。前側部31と後側部33の夫々の高さは同一である。bはaよりも大きい。凸型加減速フィルタが振動成分を取り除く周波数範囲の中心周波数は、1/Tである。本実施形態の凸型加減速フィルタは、aとbの比率を調整することにより、制振効果のある範囲を簡単かつ適切に調節できる。本実施形態は、数値制御装置20へのパラメータ入力で凸型加減速フィルタを簡単に設計できるようにする為、凸型加減速フィルタの数式化について検討を行った。 When the period of the median value of the frequency range for damping is T n , the period of the central portion 32 is T n . The cycle of each of the front side portion 31 and the rear side portion 33 is T n / 2. The height of each of the front side portion 31 and the rear side portion 33 is a, and the height of the central portion is b. The heights of the front side portion 31 and the rear side portion 33 are the same. b is larger than a. The center frequency of the frequency range in which the convex acceleration / deceleration filter removes the vibration component is 1 / Tn . The convex acceleration / deceleration filter of the present embodiment can easily and appropriately adjust the range of the vibration damping effect by adjusting the ratio of a and b. In this embodiment, in order to make it possible to easily design a convex acceleration / deceleration filter by inputting parameters to the numerical control device 20, a mathematical expression of the convex acceleration / deceleration filter has been studied.

図4を参照し、凸型加減速フィルタを表現する数式の導出方法を説明する。図4に示すように、本実施形態は、凸型加減速フィルタを、二つの矩形状のフィルタA1とA2の足し合わせで表現することを考える。フィルタA1とA2は、何れも時間軸に対してインパルス応答を設定した矩形状フィルタである。フィルタA1は横長矩形状である。フィルタA2は、フィルタA1よりも横幅の狭い矩形状である。フィルタA1の周期の長さを2Tとしたとき、フィルタA2の周期の長さはTである。フィルタA2は、フィルタA1よりT/2時間遅れている。上記のフィルタA1とA2を足し合わせることで、凸型のフィルタを表現する。 With reference to FIG. 4, a method of deriving a mathematical formula expressing the convex acceleration / deceleration filter will be described. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, it is considered that the convex acceleration / deceleration filter is represented by the sum of two rectangular filters A1 and A2. Both the filters A1 and A2 are rectangular filters in which an impulse response is set with respect to the time axis. The filter A1 has a horizontally long rectangular shape. The filter A2 has a rectangular shape having a narrower width than the filter A1. When the cycle length of the filter A1 is 2T n , the cycle length of the filter A2 is T n . The filter A2 lags the filter A1 by Tn / 2 hours. A convex filter is expressed by adding the above filters A1 and A2.

本実施形態は、上記のフィルタA1とA2を踏まえ、凸型加減速フィルタのラプラス変換を行い、以下の数1のように定義する。

Figure 0007002072000002
F(s)は、凸型加減速フィルタの全体の面積を示している。F(s)の中括弧内の前段部分はフィルタA1の面積を示し、後段部分はフィルタA2の面積を示している。フィルタA1の面積は2Tであるが、それを2Tで割ることによって1にしている。これに対し、フィルタA2の面積をKとする。Kは、フィルタA1の面積に対するA2の面積の比率を示している。F(s)は、TとKの変数によって成り立つ式である。中括弧内の後段部分中の「-T/2」は、フィルタA2がA1に対して、T/2の遅れがあることを示している。中括弧内の面積は、1+Kとなり、それを(1+K)で割ることによって、凸型加減速フィルタの面積は最終的に1にしている。故に凸型加減速フィルタの入力量と出力量は変わらないので、本実施形態は、凸型加減速フィルタの処理の前後で、送り軸の移動量が同一となるように制御できる。K=1のとき、フィルタA1とA2の夫々の面積は等しい。 In this embodiment, based on the above filters A1 and A2, the Laplace transform of the convex acceleration / deceleration filter is performed, and the definition is as follows.
Figure 0007002072000002
F (s) indicates the total area of the convex acceleration / deceleration filter. The front part in the curly braces of F (s) shows the area of the filter A1, and the rear part shows the area of the filter A2. The area of the filter A1 is 2Tn , but it is divided by 2Tn to make it 1. On the other hand, the area of the filter A2 is K. K indicates the ratio of the area of A2 to the area of filter A1. F (s) is an expression that holds for the variables T n and K. "-T n / 2" in the latter part in the curly braces indicates that the filter A2 has a delay of T n / 2 with respect to A1. The area inside the curly braces is 1 + K, and by dividing it by (1 + K), the area of the convex acceleration / deceleration filter is finally set to 1. Therefore, since the input amount and the output amount of the convex acceleration / deceleration filter do not change, the present embodiment can be controlled so that the movement amount of the feed shaft is the same before and after the processing of the convex acceleration / deceleration filter. When K = 1, the areas of the filters A1 and A2 are equal.

次いで、数1を整理すると、凸型加減速フィルタは、以下の数2となる。

Figure 0007002072000003
Kは、凸型加減速フィルタの一段目(前側部31及び後側部33)の高さaと、二段目(中央部32)の高さbの比率を調整するパラメータである。このとき、aは、以下の数3で算出できる。
Figure 0007002072000004
Next, when the number 1 is rearranged, the convex acceleration / deceleration filter becomes the following number 2.
Figure 0007002072000003
K is a parameter for adjusting the ratio of the height a of the first stage (front side portion 31 and the rear side portion 33) of the convex acceleration / deceleration filter to the height b of the second stage (central portion 32). At this time, a can be calculated by the following number 3.
Figure 0007002072000004

bは、(a+b)T=1であることから、数3に代入して変形した以下の数4で算出できる。

Figure 0007002072000005
故に凸型加減速フィルタを設計する為のaとbは、上記数3と数4に、KとTを代入することによって夫々算出できるものとなった。 Since b is (a + b) T n = 1, it can be calculated by the following number 4 which is modified by substituting it into the number 3.
Figure 0007002072000005
Therefore, a and b for designing the convex acceleration / deceleration filter can be calculated by substituting K and Tn into the above equations 3 and 4, respectively.

図5~図8を参照し、凸型加減速フィルタの周波数応答を説明する。凸型加減速フィルタの周波数応答は、制振する周波数の範囲を決定する際に重要である。図5は、K=0.95、T=2の凸型加減速フィルタであり、図6は、K=0.95、T=2の凸型加減速フィルタの加速度の周波数応答を示している。周波数応答とは、凸型加減速フィルタで処理した信号が有する周波数ごとの力をMagnitude(又はゲイン)で示したものである。図6のボード線図の横軸は周波数(Hz)、縦軸は周波数応答の大きさの絶対値を示している。図5に示すように、K=0.95の凸型加減速フィルタは、後述するK=0.3の凸型加減速フィルタ(図7参照)に比べ、aとbの差が大きい。故に中央部32は、前側部31及び後側部33に対して上方に大きく突出している。 The frequency response of the convex acceleration / deceleration filter will be described with reference to FIGS. 5 to 8. The frequency response of the convex acceleration / deceleration filter is important in determining the range of frequencies to be damped. FIG. 5 shows a convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95 and Tn = 2, and FIG. 6 shows the frequency response of the acceleration of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95 and Tn = 2. ing. The frequency response indicates the force for each frequency of the signal processed by the convex acceleration / deceleration filter in terms of Magnitude (or gain). The horizontal axis of the Bode diagram of FIG. 6 shows the frequency (Hz), and the vertical axis shows the absolute value of the magnitude of the frequency response. As shown in FIG. 5, the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95 has a larger difference between a and b than the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3 (see FIG. 7) described later. Therefore, the central portion 32 protrudes greatly upward with respect to the front side portion 31 and the rear side portion 33.

図6に示すように、K=0.95の凸型加減速フィルタの周波数応答は、0.5(Hz)を中心とする0.4~0.6(Hz)の範囲で小さくなっている。周波数応答が小さい範囲は、制振効果のある範囲(以下「制振範囲」と呼ぶ)である。制振範囲で周波数応答が0になるのは、制振範囲の中心である0.5(Hz)と、その前後の周波数である0.4(Hz)と0.6(Hz)である。0.4~0.5の間と、0.5~0.6の間で、周波数応答は山型に若干膨らんでいる。K=0.95の凸型加減速フィルタの周波数応答では、後述するK=0.3の周波数応答(図8参照)に比べて制振範囲は狭いが、その制振範囲内における周波数応答の山が小さい。このことから、制振範囲におけるK=0.95の凸型加減速フィルタの制振効果は、K=0.3の凸型加減速フィルタに比べて高いことが分かる。 As shown in FIG. 6, the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95 is small in the range of 0.4 to 0.6 (Hz) centered on 0.5 (Hz). .. The range in which the frequency response is small is the range in which the damping effect is effective (hereinafter referred to as "vibration damping range"). The frequency response becomes 0 in the vibration suppression range at 0.5 (Hz), which is the center of the vibration suppression range, and 0.4 (Hz) and 0.6 (Hz), which are frequencies before and after the center of the vibration suppression range. Between 0.4 and 0.5 and between 0.5 and 0.6, the frequency response is slightly bulging in a chevron shape. In the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95, the vibration suppression range is narrower than the frequency response with K = 0.3 (see FIG. 8) described later, but the frequency response within the vibration suppression range is narrow. The mountains are small. From this, it can be seen that the damping effect of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95 in the damping range is higher than that with the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3.

図7は、K=0.3の凸型加減速フィルタであり、図8は、K=0.3、T=2の凸型加減速フィルタの加速度の周波数応答を示している。図7に示すように、K=0.3の凸型加減速フィルタは、上述したK=0.95の凸型加減速フィルタに比べ、aとbの差が小さい。図8に示すように、K=0.3の凸型加減速フィルタの周波数応答は、0.5(Hz)を中心とする0.32~0.68(Hz)の範囲で小さくなっている。制振範囲で周波数応答が0になるのは、制振範囲の中心である0.5(Hz)と、その前後の周波数である0.32(Hz)と0.68(Hz)である。0.32~0.5の間と、0.5~0.68の間で、周波数応答は図6に示す周波数応答に比べ、山型に大きく上方に膨らんでいる。K=0.3の凸型加減速フィルタの周波数応答では、上述したK=0.95の周波数応答(図6参照)に比べて制振範囲は広いが、その制振範囲内における周波数応答の山が大きい。これは、速度指令に含まれる制振範囲内の周波数成分が十分に除去できないことを意味し、加減速により機械に振動が発生して加工に影響を及ぼす可能性がある。但し、機械の振動しやすい周波数範囲が、K=0.95のカバーする0.4~0.6(Hz)の範囲よりも広い場合は、総合的に考えるとK=0.3の凸型加減速フィルタと比較して制振効果が高いと言える。 FIG. 7 is a convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3, and FIG. 8 shows the frequency response of the acceleration of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3 and Tn = 2. As shown in FIG. 7, the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3 has a smaller difference between a and b than the above-mentioned convex acceleration / deceleration filter with K = 0.95. As shown in FIG. 8, the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3 is small in the range of 0.32 to 0.68 (Hz) centered on 0.5 (Hz). .. The frequency response becomes 0 in the vibration suppression range at 0.5 (Hz), which is the center of the vibration suppression range, and 0.32 (Hz) and 0.68 (Hz), which are the frequencies before and after that. Between 0.32 and 0.5 and between 0.5 and 0.68, the frequency response swells greatly upward in a chevron shape as compared with the frequency response shown in FIG. In the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter with K = 0.3, the vibration suppression range is wider than the frequency response with K = 0.95 described above (see FIG. 6), but the frequency response within the vibration suppression range is wide. The mountain is big. This means that the frequency component within the vibration damping range included in the speed command cannot be sufficiently removed, and acceleration / deceleration may cause vibration in the machine to affect machining. However, if the frequency range in which the machine is prone to vibration is wider than the range of 0.4 to 0.6 (Hz) covered by K = 0.95, a convex type with K = 0.3 when considered comprehensively. It can be said that the vibration damping effect is higher than that of the acceleration / deceleration filter.

以上のことから、凸型加減速フィルタの周波数応答の制振範囲は、Kによって変化することが分かる。故に数値制御装置20は、Kを調節することによって、凸型加減速フィルタによる制振範囲を簡単に調節できる。 From the above, it can be seen that the damping range of the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter changes depending on K. Therefore, the numerical control device 20 can easily adjust the vibration damping range by the convex acceleration / deceleration filter by adjusting K.

図9~図11を参照し、パラメータKの設計方法を説明する。上記の通り、Kは、凸型加減速フィルタのaとbを規定する重要な因子である。F(s)の周波数伝達関数を求める為に、上記の数2のsをjωとし、e^-jω=cosω-jsinωを代入して整理すると、上記の数2は、以下の数5のように変形できる。大括弧内の前段部は実部R(ω)、後段部は虚部I(ω)である。

Figure 0007002072000006
The design method of the parameter K will be described with reference to FIGS. 9 to 11. As described above, K is an important factor that defines a and b of the convex acceleration / deceleration filter. In order to obtain the frequency transfer function of F (s), s of the above number 2 is set to jω, and e ^ -jω = cosω-jsinω is substituted and arranged. Can be transformed into. The front part in the brackets is the real part R (ω), and the rear part is the imaginary part I (ω).
Figure 0007002072000006

次いで、例えば、図6と図8に示すようなボード線図にて、周波数応答のゲインをA(ω)とし、A(ω)=0となる以下の数6を考える。

Figure 0007002072000007
上記の数5と数6から、A(ω)は以下の数7に変形できる。
Figure 0007002072000008
Next, for example, in the Bode diagram as shown in FIGS. 6 and 8, the following number 6 in which the gain of the frequency response is A (ω) and A (ω) = 0 is considered.
Figure 0007002072000007
From the above number 5 and number 6, A (ω) can be transformed into the following number 7.
Figure 0007002072000008

A(ω)=0となる為に、上記の数7のルート内の下線部が0になるKを求める。即ち、Kをコントロールすることによって、周波数応答が0になる周波数ωを決定することができる。数7の下線部が0となるωは、図9、図10におけるωzeroである。以下の数8と数9に示すように、ωzeroよりKを算出する。

Figure 0007002072000009
Figure 0007002072000010
ωzeroを、制振範囲の中心の角周波数ω=2π/Tと、それに対する比率αを用いて以下の数10のように表すことが出来る。
[数10]
ωzero=(2π/T)×α
上記の通り、ωは、制振範囲の中心周波数であり、数7より周波数応答が0となる周波数である。故に上記の数9に数10を代入することにより、パラメータKは、以下の数11のように表すことができる。
[数11]
K=-COS(απ) Since A (ω) = 0, K is obtained so that the underlined portion in the route of the above equation 7 becomes 0. That is, by controlling K, the frequency ω at which the frequency response becomes 0 can be determined. The ω in which the underlined portion of the equation 7 is 0 is ω zero in FIGS. 9 and 10. As shown in the following equations 8 and 9, K is calculated from ω zero .
Figure 0007002072000009
Figure 0007002072000010
ω zero can be expressed as the following equation tens using the angular frequency ω n = 2π / T n at the center of the damping range and the ratio α to it.
[Number 10]
ω zero = (2π / T n ) × α
As described above, ω n is the center frequency of the vibration damping range, and is a frequency at which the frequency response becomes 0 from Equation 7. Therefore, by substituting the number 10 into the above number 9, the parameter K can be expressed as the following number 11.
[Number 11]
K = -COS (απ)

上記の数11にαを代入することによって、パラメータKを算出できる。上記の通り、αはωzeroとωの比率であるので、作業者は、工作機械10の振動特性と、想定される工作機械10の製造過程のバラツキや積載質量の変化等に応じて、ωzeroとωを決めればよい。なお、工作機械10の振動特性は、例えば工作機械10の動作解析等の実験から求めるとよい。 The parameter K can be calculated by substituting α into the above number 11. As described above, α is the ratio of ω zero to ω n , so that the operator can change the vibration characteristics of the machine tool 10 and the assumed variation in the manufacturing process of the machine tool 10 and the load mass. ω zero and ω n may be determined. The vibration characteristics of the machine tool 10 may be obtained from an experiment such as an operation analysis of the machine tool 10.

図9を参照し、パラメータKの計算例1を説明する。図9に示す周波数特性は、T=2(sec)、ω=0.5(Hz)の周波数応答を示す。この周波数応答の特性を有する凸型加減速フィルタは、0.5(Hz)を中心とする0.4~0.6(Hz)の範囲内で周波数応答を抑制できる。ω=0.5、ωzero=0.4と0.6であるので、α=0.8又は1.2となる。上記の数11に代入すると、K=0.809となる。 A calculation example 1 of the parameter K will be described with reference to FIG. The frequency characteristics shown in FIG. 9 show a frequency response of T n = 2 (sec) and ω n = 0.5 (Hz). The convex acceleration / deceleration filter having this frequency response characteristic can suppress the frequency response in the range of 0.4 to 0.6 (Hz) centered on 0.5 (Hz). Since ω n = 0.5 and ω zero = 0.4 and 0.6, α = 0.8 or 1.2. Substituting into the above number 11, K = 0.809.

図10を参照し、パラメータKの計算例2を説明する。図10に示す周波数特性は、T=2(sec)、ω=0.5(Hz)の周波数応答を示す。この周波数応答の特性を有する凸型加減速フィルタは、0.5(Hz)を中心とする0.3~0.7(Hz)の範囲内で周波数応答を抑制できる。ωzero=0.3と0.7であるので、α=0.6又は1.4となる。上記の数11に代入すると、K=0.309となる。以上のことから、ωzeroとωの比率であるαの大きさに応じて、Kは変化する。αが大きければ大きいほど、Kも大きくなり、αが小さければ小さいほど、Kも小さくなる。 The calculation example 2 of the parameter K will be described with reference to FIG. The frequency characteristics shown in FIG. 10 show a frequency response of T n = 2 (sec) and ω n = 0.5 (Hz). The convex acceleration / deceleration filter having this frequency response characteristic can suppress the frequency response in the range of 0.3 to 0.7 (Hz) centered on 0.5 (Hz). Since ω zero = 0.3 and 0.7, α = 0.6 or 1.4. Substituting into the above number 11, K = 0.309. From the above, K changes according to the magnitude of α, which is the ratio of ω zero and ω n . The larger α is, the larger K is, and the smaller α is, the smaller K is.

図9,図10に示すように、ωを中心とする制振範囲は、想定される工作機械10の製造過程のバラツキや積算質量の変化等に応じて最適な範囲にするのがよい。例えば、図9に示すように、制振範囲を狭くすると、制振範囲内における振動抑制効果は高くなるが、図10に示すように、制振範囲を広くすると、制振範囲内における振動抑制効果は低下する。作業者はこれらの性質を考慮し、αを決めるとよい。例えば、工作機械10の固有振動数ω=0.5で、条件により、0.5を中心に0.4~0.6の範囲で振動がバラつく可能性があることが実験的に分かっている場合、ωzero=0.4と0.6とすることによってα=0.8と算出でき、これによりKを求めることができる。KとTが分かれば、凸型加減速フィルタのaとbを決定できるので、制振範囲が0.4~0.6となる凸型加減速フィルタを簡単に設計できる。 As shown in FIGS. 9 and 10, the vibration damping range centered on ω n should be set to the optimum range according to the assumed variation in the manufacturing process of the machine tool 10 and the change in the integrated mass. For example, as shown in FIG. 9, when the vibration damping range is narrowed, the vibration suppression effect in the vibration damping range is enhanced, but as shown in FIG. 10, when the vibration damping range is widened, the vibration suppression in the vibration damping range is enhanced. The effect is reduced. The worker should decide α in consideration of these properties. For example, it was experimentally found that when the natural frequency ω n = 0.5 of the machine tool 10, the vibration may vary in the range of 0.4 to 0.6 around 0.5 depending on the conditions. If so, α = 0.8 can be calculated by setting ω zero = 0.4 and 0.6, and K can be obtained from this. If K and Tn are known, a and b of the convex acceleration / deceleration filter can be determined, so that a convex acceleration / deceleration filter having a vibration damping range of 0.4 to 0.6 can be easily designed.

図9を参照し、凸型加減速フィルタによる振動抑制効果の確認方法を説明する。上記の通り、凸型加減速フィルタで処理したときの周波数応答において、制振範囲内における振動抑制効果は、作業者が決める制振範囲の広さに応じて変化する。故に工作機械10の振動特性を踏まえ、制振範囲内における周波数応答の最大値が許容範囲となるように、αを決定する必要がある。例えば図9に示す周波数特性において、制振範囲内の周波数応答が最大値となる周波数ωを求める為に、以下の数12を立てる。数12は、周波数応答のゲイン関数であるA(ω)をωで微分して0になるωを求める為の数式である。

Figure 0007002072000011
このとき、数12で導出される解は、以下の数13における(A)~(G)の7つの解がある。
Figure 0007002072000012
これら(A)~(G)のうち本実施形態で求める解は(E)である。(E)は、制振範囲内で周波数応答が最大値となる周波数ωに相当する。(E)に基づき、ω(Hz)は、以下の数14のように表すことができる。
Figure 0007002072000013
このときの周波数応答の振幅は、以下の数15で算出できる。
Figure 0007002072000014
With reference to FIG. 9, a method for confirming the vibration suppression effect of the convex acceleration / deceleration filter will be described. As described above, in the frequency response when processed by the convex acceleration / deceleration filter, the vibration suppression effect within the vibration damping range changes according to the width of the vibration damping range determined by the operator. Therefore, it is necessary to determine α so that the maximum value of the frequency response within the vibration damping range is within the allowable range based on the vibration characteristics of the machine tool 10. For example, in the frequency characteristics shown in FIG. 9, the following equation 12 is set in order to obtain the frequency ω at which the frequency response within the vibration damping range becomes the maximum value. Equation 12 is a mathematical formula for obtaining ω that becomes 0 by differentiating A (ω), which is a gain function of the frequency response, with ω.
Figure 0007002072000011
At this time, the solution derived by the equation 12 has the following seven solutions (A) to (G) in the equation 13.
Figure 0007002072000012
Of these (A) to (G), the solution obtained in this embodiment is (E). (E) corresponds to the frequency ω at which the frequency response becomes the maximum value within the vibration damping range. Based on (E), ω (Hz) can be expressed as the following number 14.
Figure 0007002072000013
The amplitude of the frequency response at this time can be calculated by the following equation 15.
Figure 0007002072000014

故に本実施形態は、パラメータKとTを数15に代入することにより、制振範囲内における周波数応答の最大値Aを求めることができる。このことを利用して、数値制御装置20は、例えば、作業者が入力するパラメータKとTを受け付け、上記の数14と数15に夫々代入することにより、制振範囲内における周波数応答の最大値Aと、そのときの周波数ωを算出し、それら算出結果を表示部18に表示するとよい。作業者は、表示部18に表示した周波数応答の最大値Aと、そのときの周波数ω及び、例えば対象の機械をハンマリングするなどして得られた振動特性を参考に、適切な制振範囲を決めることができる。 Therefore, in the present embodiment, the maximum value A of the frequency response within the vibration damping range can be obtained by substituting the parameters K and Tn into the equation 15. Taking advantage of this, the numerical control device 20 receives, for example, the parameters K and Tn input by the operator and substitutes them into the above equations 14 and 15, respectively, so that the frequency response within the vibration suppression range can be obtained. It is preferable to calculate the maximum value A and the frequency ω at that time, and display the calculation results on the display unit 18. The operator refers to the maximum value A of the frequency response displayed on the display unit 18, the frequency ω at that time, and the vibration characteristics obtained by, for example, hammering the target machine, and an appropriate vibration control range. Can be decided.

例えば、図9に示すボード線図の周波数応答では、T=2(sec)、K=0.809である。数14にこれらTとKを代入することにより、制振範囲の最大値となる周波数ω=0.4435と算出できる。一方、数15にTとKを代入することにより、制振範囲の最大値A=0.0247と算出できる。 For example, in the frequency response of the Bode diagram shown in FIG. 9, Tn = 2 (sec) and K = 0.809. By substituting these T n and K into the equation 14, it can be calculated that the frequency ω = 0.4435 which is the maximum value of the vibration damping range. On the other hand, by substituting Tn and K for the equation 15, the maximum value A of the vibration damping range A = 0.0247 can be calculated.

図11,図12を参照し、速度指令を凸型加減速フィルタで処理したときの速度パターンと加速度パターンを説明する。図11に示すように、送り軸の移動時における速度パターンは、t0で移動を開始し、T1時間をかけて加速してt1で最高速度に達する。このような加速期間では、t0で移動開始後のp1で傾きがやや急になり、t1で最高速度に到達する前のp2で傾きがやや緩やかになっている。つまり、加速期間の中間部で加速度は大きくなり、その前後においては、加速度は小さくなっている。t1で最高速度に到達後、T2時間をかけて最高速度で移動する。その後、t2で減速を開始し、T3時間をかけて緩やかに減速してt3で停止する。なお、T3とT1は同じ時間である。このような減速期間でも、t2で減速開始後のp3で傾きがやや急になり、t3で停止前のp4で傾きがやや緩やかになっている。つまり、減速期間の中間部でも加速度は大きくなり、その前後においては、加速度は小さくなっている。 The speed pattern and the acceleration pattern when the speed command is processed by the convex acceleration / deceleration filter will be described with reference to FIGS. 11 and 12. As shown in FIG. 11, the speed pattern at the time of movement of the feed axis starts moving at t0, accelerates over T1 time, and reaches the maximum speed at t1. In such an acceleration period, the inclination becomes slightly steeper at p1 after the start of movement at t0, and the inclination becomes slightly gentle at p2 before reaching the maximum speed at t1. That is, the acceleration increases in the middle part of the acceleration period, and decreases before and after that. After reaching the maximum speed at t1, it will move at the maximum speed over T2 hours. After that, deceleration starts at t2, gradually decelerates over T3 time, and stops at t3. It should be noted that T3 and T1 have the same time. Even in such a deceleration period, the inclination becomes slightly steeper at p3 after the start of deceleration at t2, and the inclination becomes slightly gentle at p4 before stopping at t3. That is, the acceleration is large even in the middle part of the deceleration period, and is small before and after that.

図12に示すように、加速度は、図11の速度パターンに対応している。t0~t1までの加速期間では、p1~p2の間は最高加速度であるが、その前後であるt0~p1の間、及びp2~t1の間においては、最高加速度よりも低い加速度になっている。t2~t3までの減速期間でも、p3~p4の間は最高加速度であるが、その前後であるt2~p3の間、及びp4~t3の間においては、最高加速度よりも低い加速度になっている。数値制御装置20は、このような速度パターン及び加速度パターンで送り軸を制御することによって、送り軸に発生する振動を効果的に抑制できる。なお、最高加速度は加速度の絶対値が最も高い加速度を示す。なお、最大加速度Amaxは、入力信号の速度Fにbを乗ずることで求められる。 As shown in FIG. 12, the acceleration corresponds to the velocity pattern of FIG. In the acceleration period from t0 to t1, the maximum acceleration is between p1 and p2, but before and after that, the acceleration is lower than the maximum acceleration between t0 and p1 and between p2 and t1. .. Even in the deceleration period from t2 to t3, the maximum acceleration is between p3 and p4, but the acceleration is lower than the maximum acceleration between t2 and p3 and between p4 and t3 before and after that. .. The numerical control device 20 can effectively suppress the vibration generated in the feed shaft by controlling the feed shaft with such a speed pattern and an acceleration pattern. The maximum acceleration indicates the acceleration with the highest absolute value of acceleration. The maximum acceleration A max is obtained by multiplying the velocity F of the input signal by b.

図13を参照し、CPU21が実行するフィルタ設定処理を説明する。上記のように、数値制御装置20は、図2に示す主処理の加減速処理(S5)にて、上記機能を有する凸型加減速フィルタを用いて、送り軸の加減速制御を行う。工作機械10の振動特性に対応する凸型加減速フィルタを設計するには、パラメータであるTとαが必要である。作業者は、工作機械10の固有振動数からTを決定し、制振範囲を決めてαを算出する。作業者は、Tとαを入力する為に、操作盤16の表示部18に表示したメニュー画面からフィルタ設定を選択する。CPU21は、フィルタ設定の選択を受け付けると、ROM22からフィルタ設定プログラムを読出し、本処理を実行する。 A filter setting process executed by the CPU 21 will be described with reference to FIG. As described above, the numerical control device 20 controls the acceleration / deceleration of the feed shaft by using the convex acceleration / deceleration filter having the above function in the acceleration / deceleration process (S5) of the main process shown in FIG. In order to design a convex acceleration / deceleration filter corresponding to the vibration characteristics of the machine tool 10, the parameters Tn and α are required. The operator determines Tn from the natural frequency of the machine tool 10, determines the vibration damping range, and calculates α. The operator selects a filter setting from the menu screen displayed on the display unit 18 of the operation panel 16 in order to input T n and α. When the CPU 21 accepts the selection of the filter setting, the CPU 21 reads the filter setting program from the ROM 22 and executes this process.

CPU21は、表示部18に入力画面を表示する(S11)。入力画面は、パラメータであるTとαの入力欄を備える。作業者は、入力部17を用いて、各入力欄にTとαを夫々入力する。入力するTとαは、例えば工作機械10の振動特性、及び想定される工作機械10の製造過程のバラツキや積載質量の範囲等に基づいて決めるのがよい。CPU21は、Tとαの入力が完了したか否か判断する(S12)。作業者は、例えば各入力欄にTとαの夫々の数値を入力し、決定ボタンを押下する。決定ボタンの押下を受け付けるまでは(S12:NO)、CPU21はS12に戻って待機する。決定ボタンの押下を受け付けた場合、CPU21はTとαの入力が完了したと判断し(S12:YES)、入力したTとαを確定してRAM23に記憶する(S13)。 The CPU 21 displays an input screen on the display unit 18 (S11). The input screen includes input fields for parameters T n and α. The operator uses the input unit 17 to input T n and α into each input field, respectively. The T n and α to be input are preferably determined based on, for example, the vibration characteristics of the machine tool 10, the variation in the assumed manufacturing process of the machine tool 10, the range of the loaded mass, and the like. The CPU 21 determines whether or not the input of Tn and α is completed (S12). For example, the operator inputs the numerical values of T n and α in each input field, and presses the enter button. Until the press of the enter button is accepted (S12: NO), the CPU 21 returns to S12 and waits. When the press of the enter button is accepted, the CPU 21 determines that the input of T n and α is completed (S12: YES), confirms the input T n and α, and stores them in the RAM 23 (S13).

CPU21は、RAM23に記憶するαを上記の数10に代入することにより、Kを算出する(S14)。CPU21はTと算出したKを上記の数3と数4に代入することにより、aとbを算出する(S15)。CPU21は、a、bの算出結果を表示部18に表示する(S16)。作業者は、表示部18に表示した算出結果を確認することにより、K、a、bが適切であるか否かの判断ができる。なお、a、bを算出した結果、それらの値が不適切であった場合、CPU21は表示部18にエラー表示を行い、再度S11に戻ってパラメータの入力を再度受け付けるとよい。 The CPU 21 calculates K by substituting the α stored in the RAM 23 into the above number 10 (S14). The CPU 21 calculates a and b by substituting K calculated as T n into the above equations 3 and 4 (S15). The CPU 21 displays the calculation results of a and b on the display unit 18 (S16). The operator can determine whether or not K, a, and b are appropriate by checking the calculation result displayed on the display unit 18. If the values a and b are calculated and the values are inappropriate, the CPU 21 may display an error on the display unit 18, return to S11 again, and accept the input of the parameter again.

CPU21は、算出したa、bと、RAM23に記憶するTを、凸型加減速フィルタに設定する(S17)。凸型加減速フィルタの構築は完了する。CPU21は構築した凸型加減速フィルタの情報(例えば、a、b、T)を記憶装置24に記憶し(S18)、本処理を終了する。故にCPU21は、図2に示す主処理の加減速処理(S5)を実行する際に、記憶装置24に記憶する凸型加減速フィルタを用いて速度指令を処理できる。 The CPU 21 sets the calculated a and b and the Tn stored in the RAM 23 in the convex acceleration / deceleration filter (S17). Construction of the convex acceleration / deceleration filter is completed. The CPU 21 stores the information (for example, a, b, Tn ) of the constructed convex acceleration / deceleration filter in the storage device 24 (S18), and ends this process. Therefore, when the acceleration / deceleration process (S5) of the main process shown in FIG. 2 is executed, the CPU 21 can process the speed command by using the convex acceleration / deceleration filter stored in the storage device 24.

次に、凸型加減速フィルタの制振効果を確認する為、凸型加減速フィルタを用いたテーブル移動のシミュレーションを行った。 Next, in order to confirm the damping effect of the convex acceleration / deceleration filter, a simulation of table movement using the convex acceleration / deceleration filter was performed.

実験条件を説明する。実験には、テーブル移動可能な縦型の工作機械10を用いた。本実験では、工作機械10は、テーブルの固有振動数がテーブル上の積載質量によって40~50Hzの範囲で変化することが分かっている場合を想定した。よって、凸型加減速フィルタの制振範囲を40~50Hzとし、比較例として従来のFIRフィルタを用いてシミュレーションで比較した。各フィルタの詳細は以下の通りである。
・従来型フィルタ:通常のFIRフィルタであり、20ms(50Hz)と25ms(40Hz)の二段のFIRフィルタ(移動平均)を用いた。
・凸型加減速フィルタ:T=22.2ms(約45Hz)とした。40Hzは、45×0.888であることから、α=0.888である。Kは、上記の数11より、0.939である。
なお、従来型フィルタの時定数は、25ms+20ms=45msである。これに対し、凸型加減速フィルタの時定数は、T+2(T/2)=2Tであり、T=22.2msであるから、2×22.2ms=44.4msである。即ち、従来型フィルタの時定数と、凸型加減速フィルタの時定数はほぼ同じに設定されている。それ故、何れのフィルタで速度指令を処理した場合も、テーブルの移動時間はほぼ同じである。
The experimental conditions will be explained. In the experiment, a vertical machine tool 10 that can move the table was used. In this experiment, it is assumed that the machine tool 10 is known to change the natural frequency of the table in the range of 40 to 50 Hz depending on the loaded mass on the table. Therefore, the vibration damping range of the convex acceleration / deceleration filter was set to 40 to 50 Hz, and a conventional FIR filter was used as a comparative example for comparison by simulation. The details of each filter are as follows.
-Conventional filter: A normal FIR filter, using a two-stage FIR filter (moving average) of 20 ms (50 Hz) and 25 ms (40 Hz).
-Convex acceleration / deceleration filter: Tn = 22.2 ms (about 45 Hz). Since 40 Hz is 45 × 0.888, α = 0.888. K is 0.939 from the above number 11.
The time constant of the conventional filter is 25 ms + 20 ms = 45 ms. On the other hand, the time constant of the convex acceleration / deceleration filter is T n + 2 (T n / 2) = 2T n , and T n = 22.2 ms, so that 2 × 22.2 ms = 44.4 ms. .. That is, the time constant of the conventional filter and the time constant of the convex acceleration / deceleration filter are set to be substantially the same. Therefore, the movement time of the table is almost the same regardless of which filter processes the speed command.

実験では、テーブルを図14に示す移動経路に沿って移動するときの速度指令を、上記二つのフィルタで夫々処理し、その処理後の速度指令でテーブルを移動したときの振動を解析して比較した。移動経路は、X軸方向に10mmの直線経路である。振動は、テーブルの残留振動とした。残留振動とは、X軸方向に移動した後、停止中の振動である。工作機械10の機械モデルは、ζ=0.01の二次遅れ系とした。 In the experiment, the speed commands when the table is moved along the movement path shown in FIG. 14 are processed by the above two filters, respectively, and the vibration when the table is moved by the speed commands after the processing is analyzed and compared. did. The movement path is a straight path of 10 mm in the X-axis direction. The vibration was the residual vibration of the table. Residual vibration is vibration that is stopped after moving in the X-axis direction. The machine model of the machine tool 10 is a secondary lag system with ζ = 0.01.

図15を参照し、上記二つのフィルタの周波数応答とその特性を説明する。図15の図表の上段は、上記二つのフィルタの周波数応答を示すボード線図、下段は、周波数に対する位相の変化を示している。図15のゲインの単位はdB(デシベル)である。点線は、従来型フィルタ、実線は凸型加減速フィルタを示している。従来型フィルタでは、(A)40Hzと(E)50Hzでゲインが小さくなっており、その間にゲインの一山が形成されている。これに対し、凸型加減速フィルタでは、(A)40Hz、(C)45Hz、(E)50Hzでゲインが小さくなっており、(A)と(C)の間、(C)と(E)の間において、夫々ゲインの一山が形成されている。凸型加減速フィルタでは、制振範囲である(A)~(E)の間において、常に従来型フィルタよりもゲインが小さくなっていることから制振効果が優れていると言える。一方で、周波数が50Hzを超えると、凸型加減速フィルタのゲインが従来型のフィルタと比較して大きいため、50Hzを超える周波数においては制振効果が劣ると言える。 With reference to FIG. 15, the frequency response of the above two filters and their characteristics will be described. The upper part of the chart of FIG. 15 shows the board diagram showing the frequency response of the above two filters, and the lower part shows the change of the phase with respect to the frequency. The unit of gain in FIG. 15 is dB (decibel). The dotted line shows the conventional filter, and the solid line shows the convex acceleration / deceleration filter. In the conventional filter, the gain is small at (A) 40 Hz and (E) 50 Hz, and a peak of gain is formed between them. On the other hand, in the convex acceleration / deceleration filter, the gain is small at (A) 40 Hz, (C) 45 Hz, and (E) 50 Hz, and between (A) and (C), (C) and (E). A mountain of gain is formed between them. It can be said that the convex acceleration / deceleration filter has an excellent vibration damping effect because the gain is always smaller than that of the conventional filter in the vibration damping range (A) to (E). On the other hand, when the frequency exceeds 50 Hz, the gain of the convex acceleration / deceleration filter is larger than that of the conventional filter, so that it can be said that the vibration damping effect is inferior at the frequency exceeding 50 Hz.

以上の検討を踏まえ、本実験は、図15に示す(A)~(E)の制振範囲内である5つの周波数で、テーブル移動時に生じる振動を比較することにした。5つの周波数とは、(A)40Hz、(B)42.5Hz、(C)45Hz、(D)47.5Hz、(E)50Hzである。 Based on the above studies, in this experiment, we decided to compare the vibrations generated when the table is moved at the five frequencies within the vibration control range of (A) to (E) shown in FIG. The five frequencies are (A) 40 Hz, (B) 42.5 Hz, (C) 45 Hz, (D) 47.5 Hz, and (E) 50 Hz.

図16~図20を参照し、5つの周波数ごとのテーブルの振動結果を説明する。三つの図表のうち、上段は位置指令の波形図、中段はテーブルに生じた振動の波形図、下段は加速度指令の波形図である。点線は、従来型フィルタ、実線は、凸型加減速フィルタを示している。テーブルの位置の波形図は、テーブルに生じた振動を示している。 The vibration results of the table for each of the five frequencies will be described with reference to FIGS. 16 to 20. Of the three charts, the upper row is the waveform diagram of the position command, the middle row is the waveform diagram of the vibration generated in the table, and the lower row is the waveform diagram of the acceleration command. The dotted line indicates a conventional filter, and the solid line indicates a convex acceleration / deceleration filter. The waveform diagram of the table position shows the vibration generated in the table.

-周波数=40Hz-
図16に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタ及び凸型加減速フィルタの何れにおいても、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、振動は生じていなかった。従って、40Hzにおいては、テーブルに振動は生じておらず、振動はほぼ0に抑制されていることが分かった。
-Frequency = 40Hz-
As shown in FIG. 16, looking at the waveform diagram in the middle stage, vibration did not occur in either the conventional filter or the convex acceleration / deceleration filter after the table reached 10 (mm) and stopped. Therefore, at 40 Hz, no vibration was generated in the table, and it was found that the vibration was suppressed to almost zero.

-周波数=42.5Hz-
図17に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、大きく振動していることから、振動を抑制できていないことが分かった。これに対し、凸型加減速フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、小さく振動しているが、従来型フィルタに比べてその振幅ははるかに小さかった。従って、42.5Hzにおいては、従来型フィルタに比較して、凸型加減速フィルタで処理した場合においては、テーブルの振動が抑制されていることが分かった。
-Frequency = 42.5Hz-
As shown in FIG. 17, looking at the waveform diagram in the middle stage, it can be seen that the conventional filter cannot suppress the vibration because the table vibrates greatly after reaching 10 (mm) and stopping. Do you get it. On the other hand, in the convex acceleration / deceleration filter, after the table reaches 10 (mm) and stops, it vibrates slightly, but its amplitude is much smaller than that of the conventional filter. Therefore, at 42.5 Hz, it was found that the vibration of the table was suppressed when treated with the convex acceleration / deceleration filter as compared with the conventional filter.

-周波数=45Hz-
図18に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、42.5Hzの時よりも大きく振動していることから、振動を抑制できていないことが分かった。これに対し、凸型加減速フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、振動は生じていなかった。凸型加減速フィルタは、制振範囲の中心周波数を45Hzに設定しているので、テーブルに振動は生じておらず、振動はほぼ0に抑制されていることが分かった。
-Frequency = 45Hz-
As shown in FIG. 18, looking at the waveform diagram in the middle stage, in the conventional filter, after the table reaches 10 (mm) and stops, it vibrates more than at 42.5 Hz, so it vibrates. It turned out that it could not be suppressed. On the other hand, in the convex acceleration / deceleration filter, vibration did not occur after the table reached 10 (mm) and stopped. Since the convex acceleration / deceleration filter sets the center frequency of the vibration damping range to 45 Hz, it was found that no vibration was generated in the table and the vibration was suppressed to almost zero.

-周波数=47.5Hz-
図19に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、大きく振動していることから、振動を抑制できていないことが分かった。これに対し、凸型加減速フィルタでは、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、小さく振動しているが、従来型フィルタに比べてその振幅ははるかに小さかった。従って、47.5Hzにおいても、従来型フィルタに比較して、凸型加減速フィルタで処理した場合においては、テーブルの振動が抑制されていることが分かった。
-Frequency = 47.5Hz-
As shown in FIG. 19, looking at the waveform diagram in the middle stage, it can be seen that the conventional filter cannot suppress the vibration because the table vibrates greatly after reaching 10 (mm) and stopping. Do you get it. On the other hand, in the convex acceleration / deceleration filter, after the table reaches 10 (mm) and stops, it vibrates slightly, but its amplitude is much smaller than that of the conventional filter. Therefore, it was found that even at 47.5 Hz, the vibration of the table was suppressed when the convex acceleration / deceleration filter was used as compared with the conventional filter.

-周波数=50Hz-
図20に示すように、中段の波形図を見ると、従来型フィルタ及び凸型加減速フィルタの何れにおいても、テーブルが10(mm)に到達して停止した後、振動は生じていなかった。従って、50Hzにおいては、テーブルに振動は生じておらず、振動はほぼ0に抑制されていることが分かった。
-Frequency = 50Hz-
As shown in FIG. 20, looking at the waveform diagram in the middle stage, vibration did not occur in either the conventional filter or the convex acceleration / deceleration filter after the table reached 10 (mm) and stopped. Therefore, at 50 Hz, no vibration was generated in the table, and it was found that the vibration was suppressed to almost zero.

以上のシミュレーション結果より、従来型フィルタは、40Hzと50Hzの二つの周波数の移動平均フィルタであるので、それら二つの周波数においては振動をほぼ0に抑制できるが、それ以外の周波数においては振動を抑制できないことが分かった。これに対し、本発明の凸型加減速フィルタでは、40Hz、45Hz、50Hzで振動をほぼ0に抑制できることに加え、夫々の周波数の間である42.5Hz、47.5Hzにおいても振動を抑制できていることが分かった。従って、凸型加減速フィルタでは、45Hzを中心とする40~50Hzの制振範囲において効果的に制振できることがシミュレーションにより確認された。また、図16~図20の下段に示した加速度波形を見ると、凸型加減速フィルタを通した後の加速度指令波形の最大値は、従来型フィルタと比較して小さい。これは、モータ、駆動回路などを変更すること無しに従来型フィルタを凸型加減速フィルタに置き換え可能であることを意味する。 From the above simulation results, since the conventional filter is a moving average filter with two frequencies of 40 Hz and 50 Hz, vibration can be suppressed to almost 0 at those two frequencies, but vibration is suppressed at other frequencies. I found that I couldn't. On the other hand, the convex acceleration / deceleration filter of the present invention can suppress vibration to almost 0 at 40 Hz, 45 Hz, and 50 Hz, and can also suppress vibration at 42.5 Hz and 47.5 Hz, which are between the respective frequencies. It turned out that. Therefore, it was confirmed by simulation that the convex acceleration / deceleration filter can effectively suppress vibration in the vibration control range of 40 to 50 Hz centered at 45 Hz. Looking at the acceleration waveforms shown in the lower part of FIGS. 16 to 20, the maximum value of the acceleration command waveform after passing through the convex acceleration / deceleration filter is smaller than that of the conventional filter. This means that the conventional filter can be replaced with a convex acceleration / deceleration filter without changing the motor, drive circuit, or the like.

図21~図24を参照し、Kの値と制振可能な周波数との関係について説明する。上記の通り、Kは、凸型加減速フィルタの一段目の高さaと、二段目の高さbの比率を調整するパラメータである。Kに正の値を設定した場合と、負の値を設定した場合とで、凸型加減速フィルタの制振可能な周波数は変化する。 The relationship between the value of K and the frequency at which vibration damping is possible will be described with reference to FIGS. 21 to 24. As described above, K is a parameter for adjusting the ratio of the height a of the first stage and the height b of the second stage of the convex acceleration / deceleration filter. The vibration-damping frequency of the convex acceleration / deceleration filter changes depending on whether a positive value is set for K or a negative value is set.

図21のボード線図は、Kに正の値を設定した場合の凸型加減速フィルタの周波数応答を示している。Kに0、0.1、0.2、0.3を夫々設定し、夫々のKに対応する凸型加減速フィルタの周波数応答を比較した。周波数が低いほうから一つ目の谷の部分に着目すると、K=0の波形図に対し、Kに正の値を設定した場合の谷の周波数は、Kが正の方向に大きくなればなるほど高周波側にシフトしている。逆に、周波数が低いほうから三つ目の谷の部分は、逆Kが大きくなればなるほど低周波数側にシフトしている。図22は、Kに正の値を設定したときの凸型加減速フィルタで処理した加速度パターンの図表である。K=0の波形は、長方形状で突出部を持たないが、Kに正の値を設定したときは、波形の中央部が上方向に突出する凸型であり、Kの絶対値が大きくなればなるほど突出する部分が大きくなっている。 The Bode diagram of FIG. 21 shows the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter when a positive value is set for K. K was set to 0, 0.1, 0.2, and 0.3, respectively, and the frequency responses of the convex acceleration / deceleration filters corresponding to each K were compared. Focusing on the first valley part from the lowest frequency, the frequency of the valley when a positive value is set for K with respect to the waveform diagram of K = 0, the larger K becomes in the positive direction, the more It is shifting to the high frequency side. On the contrary, the portion of the third valley from the lower frequency shifts to the lower frequency side as the inverse K becomes larger. FIG. 22 is a chart of the acceleration pattern processed by the convex acceleration / deceleration filter when a positive value is set for K. The waveform of K = 0 is rectangular and has no protrusion, but when a positive value is set for K, the center of the waveform is a convex shape that protrudes upward, and the absolute value of K can be increased. The more the protruding part becomes larger.

ここまで、Kは正の値の例について例を示してきたが、Kは負の値とすることも可能である。図23のボード線図は、Kに負の値を設定した場合の凸型加減速フィルタ(凹型加減速フィルタ)の周波数応答を示している。Kに0、-0.1、-0.2、-0.3を夫々設定し、夫々のKに対応する加減速フィルタの周波数応答を比較した。周波数が低いほうから一つ目の谷の部分に着目すると、K=0の波形図に対し、Kに負の値を設定した場合の谷の周波数は、Kが負の方向に大きくなればなるほど低周波側にシフトしている。逆に、周波数が低いほうから三つ目の谷の部分は、逆Kが大きくなればなるほど高周波数側にシフトしている。図24は、Kに負の値を設定したときの凸型加減速フィルタで処理した加速度パターンの図表である。Kに負の値を設定したときは、波形の中央部が窪んだ凹型であり、Kの絶対値が大きくなればなるほど窪んだ部分が小さくなっている。ここで、一つ目の谷の周波数について、Kに負の値を設定した場合は、同じ時定数を持つ従来型の加減速フィルタが制振する周波数と比較して低くなることが分かった。例えば、上記の凸型加減速フィルタは、T=0.0222msであるから時定数=0.0444msである。移動平均に基づく従来型の加減速フィルタにおいて、周波数応答における周波数が低いほうから一つ目の谷の周波数(制振周波数)は22.5Hzである。しかし図23に示したとおり、Kに負の値を設定した場合の凸型加減速フィルタの、周波数応答における周波数が低い方から一つ目の谷の周波数は明らかに22.5Hzよりも低い。よって、Kに負の値を設定すると従来型の加減速フィルタよりも低い周波数の振動を抑制できるので、時定数を伸ばさずに低い周波数の振動を抑制できる。 So far, K has shown an example of a positive value, but K can be a negative value. The Bode diagram of FIG. 23 shows the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter (concave acceleration / deceleration filter) when a negative value is set for K. K was set to 0, -0.1, -0.2, and -0.3, respectively, and the frequency responses of the acceleration / deceleration filters corresponding to each K were compared. Focusing on the first valley part from the lowest frequency, the frequency of the valley when a negative value is set for K with respect to the waveform diagram of K = 0, the larger K becomes in the negative direction, the more It is shifting to the low frequency side. On the contrary, the portion of the third valley from the lower frequency shifts to the higher frequency side as the inverse K becomes larger. FIG. 24 is a chart of the acceleration pattern processed by the convex acceleration / deceleration filter when a negative value is set for K. When a negative value is set for K, the central portion of the waveform is recessed, and the larger the absolute value of K, the smaller the recessed portion. Here, it was found that when a negative value is set for K for the frequency of the first valley, the frequency is lower than the frequency controlled by the conventional acceleration / deceleration filter having the same time constant. For example, in the above-mentioned convex acceleration / deceleration filter, since Tn = 0.0222 ms, the time constant = 0.0444 ms. In the conventional acceleration / deceleration filter based on the moving average, the frequency (vibration damping frequency) of the first valley from the lowest frequency in the frequency response is 22.5 Hz. However, as shown in FIG. 23, the frequency of the first valley from the lower frequency in the frequency response of the convex acceleration / deceleration filter when K is set to a negative value is clearly lower than 22.5 Hz. Therefore, when a negative value is set for K, vibration at a lower frequency than that of the conventional acceleration / deceleration filter can be suppressed, so that vibration at a low frequency can be suppressed without extending the time constant.

以上説明したように、本実施形態の数値制御装置20のCPU21は、工作機械10を駆動するサーボモータの速度指令に対し、凸型加減速フィルタで処理することにより、サーボモータの加減速制御を行う。凸型加減速フィルタは、入力信号に対するインパルス応答を規定したFIRフィルタであり、時間軸における中央部においてインパルス応答が凸状に大きくなる二段の凸型フィルタである。速度指令を凸型加減速フィルタで処理することにより、例えば工作機械10の固有振動数を中心とする周波数の範囲内で、送り軸の移動時に発生する振動を抑制できる。凸型加減速フィルタは、前側部31、中央部32、後側部33を備える。 As described above, the CPU 21 of the numerical control device 20 of the present embodiment controls the acceleration / deceleration of the servomotor by processing the speed command of the servomotor that drives the machine tool 10 with the convex acceleration / deceleration filter. conduct. The convex acceleration / deceleration filter is an FIR filter that defines an impulse response to an input signal, and is a two-stage convex filter in which the impulse response becomes convexly large in the central portion of the time axis. By processing the speed command with the convex acceleration / deceleration filter, it is possible to suppress the vibration generated when the feed shaft moves, for example, within the frequency range centered on the natural frequency of the machine tool 10. The convex acceleration / deceleration filter includes a front side portion 31, a central portion 32, and a rear side portion 33.

CPU21はフィルタ設定処理を実行し、作業者からパラメータTとαの入力を受け付ける。Tとαは、工作機械10の固有振動数を中心とする制振範囲を規定する為のパラメータである。Tは、固有振動数の逆数であって、固有振動数の周期である。αは、ωzeroとωの比率である。ωは、制振範囲の中心周波数であり、本実施形態では固有振動数である。ωzeroは、制振範囲内で周波数応答が0になるω以外の周波数であって、制振範囲の広さを決める二つの境界値である。 The CPU 21 executes the filter setting process and accepts the inputs of the parameters Tn and α from the operator. T n and α are parameters for defining the vibration damping range centered on the natural frequency of the machine tool 10. T n is the reciprocal of the natural frequency and is the period of the natural frequency. α is the ratio of ω zero to ω n . ω n is the center frequency of the vibration damping range, and is the natural frequency in this embodiment. ω zero is a frequency other than ω n at which the frequency response becomes 0 within the damping range, and is two boundary values that determine the width of the damping range.

CPU21は、作業者から受け付けたTとαに基づき、パラメータKを求める。Kは、凸型加減速フィルタの一段目(前側部31及び後側部33)の高さaと、二段目(中央部32)の高さbの比率を調整するパラメータである。CPU21は、求めたKに基づき、凸型加減速フィルタのaとbを設定する。故に数値制御装置20は、工作機械10の固有振動数の周辺にある一定の幅を持った範囲の制振を行うことができる。数値制御装置20は、機械の制振を行う範囲を作業者が入力するパラメータTとαで簡単に最適化できるので、想定される工作機械10の製造過程のバラツキや積載質量の範囲に応じて最適な凸型加減速フィルタを簡単に設計できる。 The CPU 21 obtains the parameter K based on T n and α received from the operator. K is a parameter for adjusting the ratio of the height a of the first stage (front side portion 31 and the rear side portion 33) of the convex acceleration / deceleration filter to the height b of the second stage (central portion 32). The CPU 21 sets a and b of the convex acceleration / deceleration filter based on the obtained K. Therefore, the numerical control device 20 can suppress vibration within a range having a certain width around the natural frequency of the machine tool 10. Since the numerical control device 20 can easily optimize the range of vibration suppression of the machine by the parameters Tn and α input by the operator, it depends on the expected variation in the manufacturing process of the machine tool 10 and the range of the loaded mass. The optimum convex acceleration / deceleration filter can be easily designed.

上記説明にて、工作機械10は本発明の機械の一例である。図2に示す主処理のS5の処理を実行するCPU21は、本発明の加減速制御部の一例である。図13に示すフィルタ設定処理のS12の処理を実行するCPU21は、本発明の受付部の一例である。S14の処理を実行するCPU21は、本発明の算出部の一例である。S17の処理を実行するCPU21は、本発明の設定部の一例である。パラメータTとαは本発明の範囲情報の一例である。 In the above description, the machine tool 10 is an example of the machine of the present invention. The CPU 21 that executes the process of S5 of the main process shown in FIG. 2 is an example of the acceleration / deceleration control unit of the present invention. The CPU 21 that executes the process of S12 of the filter setting process shown in FIG. 13 is an example of the reception unit of the present invention. The CPU 21 that executes the process of S14 is an example of the calculation unit of the present invention. The CPU 21 that executes the process of S17 is an example of the setting unit of the present invention. The parameters T n and α are examples of the range information of the present invention.

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態のCPU21は、NCプログラムを解釈して生成した内部指令である速度指令を、凸型加減速フィルタで処理しているが、位置指令を凸型加減速フィルタで処理しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。凸型加減速フィルタを加速度指令、加加速度指令など位置指令に対して高次の微分を行った指令に対して適用可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways. The CPU 21 of the above embodiment processes the speed command, which is an internal command generated by interpreting the NC program, with the convex acceleration / deceleration filter, but the above implementation even if the position command is processed with the convex acceleration / deceleration filter. The same effect as the morphology can be obtained. The convex acceleration / deceleration filter can be applied to commands such as acceleration commands and jerk commands that perform higher-order differentiation with respect to position commands.

上記実施形態のCPU21は、凸型加減速フィルタを用いて速度指令を処理し、加速度の時間変化が凸型となるようにしているが、凸型加減速フィルタ以外の方法で処理してもよく、例えば、凸型形状となるような加速度の時間変化を直接算出するようにしてもよい。 The CPU 21 of the above embodiment processes the speed command using the convex acceleration / deceleration filter so that the time change of the acceleration becomes convex, but it may be processed by a method other than the convex acceleration / deceleration filter. For example, the time change of the acceleration so as to have a convex shape may be directly calculated.

上記実施形態のフィルタ設定処理(図13参照)において、CPU21は、操作盤16の入力部17において、パラメータαの入力を受け付けているが、例えば、ωとωzeroの入力を受け付け、それら用いてαを算出するようにしてもよい。 In the filter setting process (see FIG. 13) of the above embodiment, the CPU 21 accepts the input of the parameter α in the input unit 17 of the operation panel 16, but for example, it accepts the inputs of ω n and ω zero and uses them. You may try to calculate α.

上記実施形態の工作機械10は、主軸がZ軸方向に延びる立型工作機械であるが、水平方向に延びる横型工作機械であってもよい。 The machine tool 10 of the above embodiment is a vertical machine tool whose spindle extends in the Z-axis direction, but may be a horizontal machine tool whose spindle extends in the horizontal direction.

上記実施形態の凸型加減速フィルタは、制振範囲の中心周波数ωを機械の固有振動数に設定しているが、それ以外の振動数に設定してもよい。 In the convex acceleration / deceleration filter of the above embodiment, the center frequency ω n of the vibration damping range is set to the natural frequency of the machine, but other frequencies may be set.

上記実施形態のCPU21は、主処理の加減速処理(S5)にて、速度指令を一つの凸型加減速フィルタで処理しているが、例えば、制振範囲の異なる複数の凸型加減速フィルタで処理してもよい。この場合、一つの凸型加減速フィルタで処理する場合に比べ、より広い周波数範囲で制振できる。 The CPU 21 of the above embodiment processes the speed command with one convex acceleration / deceleration filter in the acceleration / deceleration process (S5) of the main process. For example, a plurality of convex acceleration / deceleration filters having different vibration damping ranges. May be processed with. In this case, vibration can be suppressed in a wider frequency range as compared with the case of processing with one convex acceleration / deceleration filter.

上記実施形態のフィルタ設定処理(図13参照)において、CPU21は、操作盤16の入力部17において、パラメータαの入力を受け付けているが、例えば、別途PC等を用いて、例えば、パラメータα、ωとωzeroの入力を受け付け、凸型加減速フィルタを表すパラメータ、例えば、a、b、Tnを計算し、直接入力部17より入力しても良い。 In the filter setting process (see FIG. 13) of the above embodiment, the CPU 21 accepts the input of the parameter α in the input unit 17 of the operation panel 16, but for example, using a separate PC or the like, for example, the parameter α, Inputs of ω n and ω zero may be accepted, parameters representing the convex acceleration / deceleration filter, for example, a, b, and Tn may be calculated and directly input from the input unit 17.

本実施形態はCPU21の代わりに、マイクロコンピュータ、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等を、プロセッサとして用いてもよい。移動制御処理は、複数のプロセッサによって分散処理してもよい。プログラムを記憶するROM22と記憶装置24は、例えばHDD及び又は記憶装置等の他の非一時的な記憶媒体で構成してもよい。非一時的な記憶媒体は、情報を記憶する期間に関わらず、情報を留めておくことが可能な記憶媒体であればよい。非一時的な記憶媒体は、一時的な記憶媒体(例えば伝送される信号)を含まなくてもよい。上昇行程制御プログラム、下降行程制御プログラム、NCプログラム等の各種プログラム、凸型加減速フィルタを表すパラメータは、例えば、図示外のネットワークに接続されたサーバからダウンロードして(即ち、伝送信号として送信され)、フラッシュメモリ等の記憶装置等に記憶してもよい。この場合、プログラムは、サーバに備えられたHDDなどの非一時的な記憶媒体に保存していればよい。 In this embodiment, instead of the CPU 21, a microcomputer, an ASIC (Application Specific Integrated Circuits), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like may be used as a processor. The movement control process may be distributed by a plurality of processors. The ROM 22 and the storage device 24 for storing the program may be composed of other non-temporary storage media such as an HDD and / or a storage device. The non-temporary storage medium may be any storage medium capable of retaining information regardless of the period for storing the information. The non-temporary storage medium may not include a temporary storage medium (eg, a signal to be transmitted). Various programs such as an ascending stroke control program, a descending stroke control program, an NC program, and parameters representing a convex acceleration / deceleration filter are downloaded (that is, transmitted as a transmission signal) from, for example, a server connected to a network (not shown). ), May be stored in a storage device such as a flash memory. In this case, the program may be stored in a non-temporary storage medium such as an HDD provided in the server.

10 工作機械
20 数値制御装置
11 Z軸モータ
13 X軸モータ
14 Y軸モータ
16 操作盤
21 CPU
10 Machine tool 20 Numerical control device 11 Z-axis motor 13 X-axis motor 14 Y-axis motor 16 Operation panel 21 CPU

Claims (6)

機械を駆動するサーボモータの速度指令又は位置指令に対し、時間軸に対する加速度又は速度の変化を所与の加減速パターンに基づき算出して適用することにより、前記サーボモータの加減速制御を行う加減速制御部を備えた数値制御装置において、
前記加減速パターンは、前記時間軸における中央部において前記加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の凸型加減速パターンであって、前記速度指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記加速度の変化を示し、前記位置指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記速度の変化を示すものであって、
前記加減速制御部は、
前記機械を制振する周波数の範囲を示す範囲情報の入力を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた前記範囲情報に基づき、前記凸型加減速パターンにおける一段目の前記加速度または速度の大きさと、当該一段目よりも大きい二段目の前記加速度または速度の大きさとの比率を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記比率に基づき、前記凸型加減速パターンの前記一段目と前記二段目の夫々の大きさを設定する設定部と
を備えたこと
を特徴とする数値制御装置。
Acceleration / deceleration control of the servomotor is performed by calculating and applying the change in acceleration or speed with respect to the time axis based on a given acceleration / deceleration pattern to the speed command or position command of the servomotor that drives the machine. In a numerical control device equipped with a deceleration control unit,
The acceleration / deceleration pattern is a two-stage convex acceleration / deceleration pattern in which the acceleration or speed increases convexly in the central portion of the time axis , and when applied to the speed command, the acceleration / deceleration pattern is relative to the time axis. It indicates the change in acceleration, and when applied to the position command, it indicates the change in speed with respect to the time axis.
The acceleration / deceleration control unit
A reception unit that accepts input of range information indicating the range of frequencies that suppress the vibration of the machine, and
Based on the range information received by the reception unit, the ratio of the magnitude of the acceleration or velocity of the first stage in the convex acceleration / deceleration pattern to the magnitude of the acceleration or velocity of the second stage larger than the first stage is determined. The calculation unit to calculate and
A numerical control device including a setting unit for setting the size of each of the first stage and the second stage of the convex acceleration / deceleration pattern based on the ratio calculated by the calculation unit.
前記凸型加減速パターンの前記中央部の周期を、前記機械を制振する周波数の範囲の中央値の逆数であるTとした場合、
前記凸型加減速パターンの前記中央部よりも前側である前側部と、後ろ側である後側部との夫々の周期はT/2であること
を特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
When the period of the central portion of the convex acceleration / deceleration pattern is Tn , which is the reciprocal of the median of the frequency range for damping the machine.
The numerical value according to claim 1, wherein the period of each of the front side portion which is the front side of the central portion and the rear side portion which is the rear side of the convex acceleration / deceleration pattern is T n / 2. Control device.
前記凸型加減速パターンの前記一段目の前記加速度または速度の大きさをa、前記二段目の前記加速度又は速度の大きさをbとした場合、
a≠bであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の数値制御装置。
When the magnitude of the acceleration or velocity in the first stage of the convex acceleration / deceleration pattern is a and the magnitude of the acceleration or velocity in the second stage is b.
The numerical control device according to claim 1 or 2, wherein a ≠ b.
前記加減速制御部は、前記凸型加減速パターンに対応するフィルタを有し、当該フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理することにより、前記サーボモータの前記加減速制御を行うこと
を特徴とする請求項1から3の何れかに記載の数値制御装置。
The acceleration / deceleration control unit has a filter corresponding to the convex acceleration / deceleration pattern, and the filter performs the acceleration / deceleration control of the servomotor by processing the speed command or the position command. The numerical control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the numerical control device is characterized.
前記フィルタを、前記一段目の前記加速度または速度の大きさaを有する矩形状の第一フィルタと、前記二段目の前記加速度または速度の大きさbを有する矩形状の第二フィルタとを足し合わせて表現される凸型フィルタと仮定し、
前記凸型加減速パターンの前記中央部の周期を、前記制振する周波数の範囲の中央値の逆数であるT、aとbの比率をK、前記凸型フィルタの面積をラプラス変換してTとKによって成り立つ式をF(s)としたとき、
Figure 0007002072000015
であって、
前記フィルタで、前記速度指令又は前記位置指令を処理したときに前記制振する周波数の範囲で振動が0になる周波数と、当該範囲の中心周波数との比率をαとしたとき、
K=-COS(απ)
であること
を特徴とする請求項4に記載の数値制御装置。
To the filter, a rectangular first filter having the acceleration or velocity magnitude a in the first stage and a rectangular second filter having the acceleration or velocity magnitude b in the second stage are added. Assuming a convex filter that is also expressed together,
The period of the central portion of the convex acceleration / deceleration pattern is transformed by Laplace transforming the ratio of T n , a and b, which are the reciprocals of the median of the frequency range to be damped, to K, and the area of the convex filter. When the equation consisting of T n and K is F (s),
Figure 0007002072000015
And
When the ratio of the frequency at which the vibration becomes 0 in the frequency range of the vibration damping frequency when the speed command or the position command is processed by the filter and the center frequency of the range is α.
K = -COS (απ)
The numerical control device according to claim 4, wherein the numerical control device is characterized by the above.
機械を駆動するサーボモータの速度指令又は位置指令に対し、時間軸に対して加速度または速度の大きさを所与の加減速パターンに基づき処理することにより、前記サーボモータの加減速制御を行う加減速制御ステップを備えた数値制御装置の制御方法において、
前記加減速パターンは、前記時間軸における中央部において前記加速度又は速度が凸状に大きくなる二段の凸型加減速パターンであって、前記速度指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記加速度の変化を示し、前記位置指令に対して適用する場合は、前記時間軸に対する前記速度の変化を示すものであって、
前記加減速制御ステップは、
前記機械の固有振動数を中心として前記機械を制振する周波数の範囲を示す範囲情報の入力を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けた前記範囲情報に基づき、前記凸型加減速パターンにおける一段目の前記加速度または速度の大きさと、当該一段目よりも大きい二段目の前記加速度または速度の大きさとの比率を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出した前記比率に基づき、前記凸型加減速パターンの前記一段目と前記二段目の夫々の大きさを設定する設定ステップと
を備えたこと
を特徴とする制御方法。
Acceleration / deceleration control of the servomotor is performed by processing the magnitude of acceleration or speed with respect to the time axis based on a given acceleration / deceleration pattern in response to the speed command or position command of the servomotor that drives the machine. In the control method of the numerical control device provided with the deceleration control step,
The acceleration / deceleration pattern is a two-stage convex acceleration / deceleration pattern in which the acceleration or speed increases convexly in the central portion of the time axis , and when applied to the speed command, the acceleration / deceleration pattern is relative to the time axis. It indicates the change in acceleration, and when applied to the position command, it indicates the change in speed with respect to the time axis.
The acceleration / deceleration control step is
A reception step that accepts input of range information indicating the range of frequencies that suppress the vibration of the machine centered on the natural frequency of the machine.
Based on the range information received in the reception step, the ratio of the magnitude of the acceleration or velocity of the first stage in the convex acceleration / deceleration pattern to the magnitude of the acceleration or velocity of the second stage larger than the first stage is determined. Calculation steps to calculate and
A control method comprising: a setting step for setting the size of each of the first stage and the second stage of the convex acceleration / deceleration pattern based on the ratio calculated in the calculation step.
JP2017208713A 2017-10-30 2017-10-30 Numerical control device and control method Active JP7002072B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017208713A JP7002072B2 (en) 2017-10-30 2017-10-30 Numerical control device and control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017208713A JP7002072B2 (en) 2017-10-30 2017-10-30 Numerical control device and control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019082771A JP2019082771A (en) 2019-05-30
JP7002072B2 true JP7002072B2 (en) 2022-01-20

Family

ID=66669561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017208713A Active JP7002072B2 (en) 2017-10-30 2017-10-30 Numerical control device and control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7002072B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113110186A (en) * 2021-04-19 2021-07-13 华东交通大学 Magneto-rheological damper controller capable of being adjusted along with road surface excitation for automobile suspension system
JP2023146304A (en) * 2022-03-29 2023-10-12 Ntn株式会社 Control device of industrial apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312339A (en) 2007-06-14 2008-12-25 Panasonic Corp Controller for motors
WO2015087455A1 (en) 2013-12-13 2015-06-18 三菱電機株式会社 Numerical control device and numerical control method
JP2017102532A (en) 2015-11-30 2017-06-08 ブラザー工業株式会社 Numerical controller and method of controlling numerical controller

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02227709A (en) * 1989-02-28 1990-09-10 Omron Tateisi Electron Co Acceleration/deceleration controller
JP2551868B2 (en) * 1991-01-11 1996-11-06 日立精機株式会社 Method and apparatus for controlling acceleration and deceleration of machine tool
US5859395A (en) * 1996-11-21 1999-01-12 Otis Elevator Company Method for generating velocity profiles for elevator car doors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312339A (en) 2007-06-14 2008-12-25 Panasonic Corp Controller for motors
WO2015087455A1 (en) 2013-12-13 2015-06-18 三菱電機株式会社 Numerical control device and numerical control method
JP2017102532A (en) 2015-11-30 2017-06-08 ブラザー工業株式会社 Numerical controller and method of controlling numerical controller

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019082771A (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5762625B2 (en) Trajectory control device
CN105807721B (en) Numerical controller and control method thereof
JP6693013B2 (en) Vibration suppressing device and vibration suppressing method
JP5956619B2 (en) Automatic parameter adjustment device that adjusts parameters according to machining conditions
JP5566469B2 (en) Numerical control method
JP5229396B2 (en) Positioning control device
JP6878378B2 (en) Numerical control device
JP6017595B2 (en) Motor control device that suppresses vibration
WO2016067392A1 (en) Tool path generation method and machine tool
CN108375957B (en) Numerical controller and control method
JP7002072B2 (en) Numerical control device and control method
JP2009110492A (en) Position controller
US20090088891A1 (en) Method and control device for guiding the movement of a movable machine element of a machine
DE102018221127A1 (en) robot system
JP6380119B2 (en) Numerical control device and control method
JP7020649B2 (en) Vibration suppression device and vibration suppression method
US8082048B2 (en) Position controlling device
JP7230872B2 (en) Numerical controller and numerical control method
JP5573664B2 (en) Numerical control apparatus, movement control method, movement control program, and storage medium
JP6356658B2 (en) Numerical control device with easy press adjustment
JP2018060242A (en) Numerical control unit
JP7390643B2 (en) Vibration suppression method and vibration suppression device
CN113467379B (en) Numerical controller and numerical control method
JP2019175027A (en) Numerical value control device and control method
JP7238673B2 (en) Numerical controller and control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200924

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210921

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211130

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7002072

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150