JPH0354605A - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JPH0354605A
JPH0354605A JP1190177A JP19017789A JPH0354605A JP H0354605 A JPH0354605 A JP H0354605A JP 1190177 A JP1190177 A JP 1190177A JP 19017789 A JP19017789 A JP 19017789A JP H0354605 A JPH0354605 A JP H0354605A
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spindle motor
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control device
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Takao Sasaki
隆夫 佐々木
Kentaro Fujibayashi
謙太郎 藤林
Yasushi Endo
恭 遠藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスピンドルモータ等のサーボ機器を適応制御す
る数値制御装置に関し、特にファジィ制御手段を有する
数値制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、スピンドルモータ等のサーボ機器を適応制御する
例として、数値制御装置に内蔵された内蔵型のＰＣ（プ
ログラマブル・コントローラ）の一種であるＰＭＣ　（
プログラマブル・マシン・コントローラ）を使用する方
法がある。
第５図はスピンドルモータの適応制御方法を説明するた
めの図である。図において、横軸は時間、縦軸はスピン
ドルモータの負荷電流である。負荷電流カーブＩｓが上
限値Ｌｕを越えた区間Ｔａでは、ＰＭＣは主軸オーバラ
イドを下げ、スピンドルモータの速度を低下させる。ま
た、下限値Ｌｓを下回る区間Ｔｂではスピンドルモータ
のオーバライドを上げて速度を上げ、スピンドルモータ
の負荷電流が基準値Ｌｒ１すなわち負荷が一定になるよ
うに適応制御している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このようなＰＭＣによる適応制御の場合、その
制御は一意的で、単純に限界値の比較だけなので頻繁に
オーバライドが変化し、返って適応制御を行うことによ
り、面粗さを悪化させる等の悪い影響がでる場合がある
。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、フ
ァジィ制御手段によってスピンドルモータの速度を滑ら
かに制御する数値制御装置を提供することを目的とする
。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記課題を解決するために、サーボ機器を適
応制御する数値制御装置において、前記サーボ機器の負
荷電流及び速度をファジィ入力として、ファジィ推論を
実行して、前記サーボ機器の速度を制御する速度制御信
号を出力するファジィ制御手段を有することを特徴とす
る数値制御装置が、提供される。
〔作用〕
スピンドルモータ等のサーボ機器の負荷電流等及び速度
を入力として、これにファジィ推論を施し、サーボ機器
の速度を制御する速度制御信号を求める。この信号でサ
ーボ機器を制御することによって、滑らかな速度制御が
可能とする。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウエアのブロック図である。
図において、１０は数値制御装置（ＣＮＣ）である。プ
ロセッサｌ１は数値制御装置（ＣＮＣ）１０全体の制御
の中心となるプロセッサであり、バス２１を介して、Ｒ
ＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを読み出し、
このシステムプログラムに従って、数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）全体の制御を実行する。ＲＡＭ１３には一時的な計
算データ、表示データ等が格納される。ＲΔＭ１３には
ＤＲＡＭが使用される。ＣＭＯＳｌ４には工具補正量、
ピッチ誤差補正量、加工プログラム及びパラメータ等が
格納される。ＣＭＯＳ１４は、図示されていないバッテ
リでバックアップされ、数値制御装置（ＣＮＣ）１０の
電源がオフされても不揮発性メモリとなっているので、
それらのデータはそのまま保持される。
インタフェース１５は外部機器用のインタフェースであ
り、紙テープリーダ、紙テープパンチャー、紙テープリ
ーダ・パンチャー等の外部機器３ｌが接続される。紙テ
ーブリーダからは加工プログラムが読み込まれ、また、
数値制御装置（ＣＮＣ）１０内で編集された加工プログ
ラムを紙テープパンチャーに出力することができる。
ＰＭＣ　（７”ログラマブル・マシン・コントローラ）
１６はＣＮＣＩＯに内蔵され、ラダー形式で作戊された
シーケンスプログラムで機械側を制御する。すなわち、
加工プログラムで指令された、Ｍ機能、Ｓ機能及びＴ機
能に従って、これらをシ一ケンスプログラムで機械側で
必要な信号に変換し、Ｉ／Ｏユニット１７から機械側に
出力する。
この出力信号は機械側のマグネット等を駆動し、油圧バ
ルブ、空圧バルブ及び電気アクチュエイタ等を作動させ
る。また、機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤の
スイッチ等の信号を受けて、必要な処理をして、プロセ
ッサ１目こ渡す。
グラフィック制御回路１８は各軸の現在位置、アラーム
、パラメータ、画像データ等のディジタルデー夕を画像
信号に変換して出力する。この画像信号はＣＲＴ／ＭＤ
Ｉユニット２５の表示装置２６に送られ、表示装置２６
に表示される。インタフェースｌ９はＣＲＴ／ＭＤＩユ
ニット２５内のキーボード２７からのデータを受けて、
プロセッサ１１に渡す。
インタフェース２０は手動パルス発生器３２に接続され
、手動パルス発生器３２からのパルスを受ける。手動パ
ルス発生器３２は機械操作盤に実装され、手動で機械稼
働部を精密に移動させるのに使用される。
軸制御回路４１〜４４はプロセッサ１１からの各軸の移
動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ５１〜５４
に出力する。サーボアンプ５１〜５４はこの移動指令を
受けて、各軸のサーボモータ６１〜６４を駆動する。サ
ーボモータ６１〜６４には位置検出用のバルスコーダが
内蔵されており、このバルスコーダから位置信号がパル
ス列としてフィードバックされる。場合によっては、位
置検出器として、リニアスケールが使用される。
また、このパルス列をＦ／Ｖ　（周波数／速度）変換す
ることにより、速度信号を生或することができる。さら
に、速度検出用にタコジェネレー夕が使用される場合も
ある。図ではこれらの位置信号のフィードバックライン
及び速度フィードバックは省略してある。
スピンドル制御回ｉｉ！８７１はスピンドル回転指令及
びスピンドルのオリエンテーション等の指令を受けて、
スピンドルアンプ７２にスピンドル速度信号を出力する
。スピンドルアンプ７２はこのスピンドル速度信号を受
けて、スピンドルモータ７３を指令された回転速度で回
転させる。
ファジィ制御手段８０はスビドルアンプ７２からスピン
ドルモータ７３の負荷電流Ｌｎを受け、スピンドルモー
タ７３に内蔵されているタコジェネレータ（図示されて
いない）から速度信号Ｖｎを受ける。この負荷電流Ｌｎ
と速度信号Ｖｎでファジィ推論を行って、スピンドルモ
ータのオーバライドを制御するオーバライド制御信号Ｃ
ｎｇを出力する。スピンドル制御回路７１はプロセッサ
１１か与のスピンドル速度信号に才一バライド制御信号
Ｃｎを加味して、実際のスピンドルモータの指令速度を
スピンドルアンブ７２に指令する。
また、オーバライド制御信号Ｃｎｇは一旦ＰＭＣｉ６に
送り、Ｐ？ｖｉＣｉ６からのオーバライド信号としてス
ピンドル制御回路７１に与えてもよい。
ファジィ制御手段８０は専用のファジィコントローラを
数値制御装置ＩＯ内に設けることもできるし、また、Ｒ
ＯＭ１２に格納され数値制御装置のシステムプログラム
に組み込んでもよい。これらの選択は、制御をより精密
に実行したいときは専用のファジィコントローラが有利
であり、それほど精密な処理を必要としないときは、シ
テスムプログラムに組み込んだ方が安価にできる。
第２図はファジィルールの例を示す図である。
ここでは、ファジィルールはＲ１からＲ５までの５個の
ルールがある。
第１のルールＲｌは「スピンドルモータ７３の速度Ｖｎ
が大き＜（Ｂｉｇ）、負荷電流Ｌｎが大きい（Ｂｉｇ）
ときは、オーバライド制御信号Ｃｎを大きく減らす（Ｂ
ｉｇ　　Ｍｉｎｕｓ）Ｊ　ことを意味する。括弧内のＡ
ｌｌ、Ａ１２、Ｂ１は後述するメンバーシップ関数に対
応する。
第２のルールＲ２は「速度Ｖｎが中くらいで（Ｍｅ　ｄ
　ｉ　ｕｍ）　、負荷電流Ｌ　ｎが大きい（Ｂｌｇ）と
きは、オーバライド制御信号Ｃｎを中くらいに減少させ
る（Ｍｅｄｉｕｍ　　Ｍｉｎｕｓ）Ｊ二とを意味する。
第３のルールＲ３は「速度Ｖｎが小さ＜　　（Ｓｍａｌ
ｌ）、負荷電流Ｌｎが大きい（Ｂｉｇ）ときは、才一バ
ライド制御信号Ｃｎを少し減少させる（Ｍｅｄ　ｉｕｍ
　　Ｍｉｎｕｓ）Ｊことを意味する。
第４のルールＲ４は「速度Ｖｎが中くらいで（Ｍｅ　ｄ
　ｉ　ｕｍ）　、負荷電流Ｌｎが小さい（Ｓｍａ１１）
ときは、オーバライド制御信号Ｃｎを大きく増加（Ｂｉ
ｇ　　Ｐｌｕｓ）させる」ことを意味する。
第５のルールＲ５は「速度Ｖｎが太き＜（Ｂｉｇ）、負
荷電流Ｌｎが小さい（Ｓｍａ　］　Ｉ）ときは、オーバ
ライド制御信号Ｃｎを少し増加（Ｂｉｇ　　Ｐｌｕｓ）
させる」ことを意味する。
第３図はファジィルールに対応するメンバーシップ関数
を表す図である。メンバーシップ関数Ａｌｌ、Ａ２１、
Ａ３１、Ａ４１及びＡ５１のメンバーシップ関数の横軸
はスピンドルモータ７３の速度Ｖｎであり、縦軸は適合
度である。
メンバーシップ関数Ａ１２、Ａ２２、Ａ３２、Ａ４２及
びＡ５２のメンバーシップ関数の横軸はスピンドルモー
タ７３の負荷電流Ｌｎであり、縦軸は適合度である。
メンバーシップ関数Ｂｌ，Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４及びＢ５の
メンバーシップ関数の横軸はオーバライド制御信号Ｃｎ
であり、縦軸は適合度である。
このように、スピンドルモータ７３の速度Ｖｎと負荷電
流Ｌｎを入力として、第２図に示すファジィルールと第
３図に示すメンバーシップ関数に従って、ファジィ推論
を実行し、オーバライド制御信号Ｃｎに相当するメンバ
ーシップ関数Ｂ１〜Ｂ５を求める。
ここでは各ファジィルールＲ１〜Ｒ５の前提条件は積（
ＡＮＤ）の形式になっているので、例えばＲ１を例にと
ると、メンバーシップ関数Ａ３１速度Ｖａに対する適合
度が０．　　４であり、メンバーシップ関数Δ３２で負
荷電流Ｌａに対する適合度が０．５とすると、低い適合
度０．４をとり、メンバーシップ関数Ｂ３を０．４でカ
ットした下半分（斜線で示す）が求めるＢ３のメンバー
シップ関数である。このようにして各ファジィルールＲ
１〜Ｒ５に対応するメンバーシップ関数Ｂｌ〜Ｂ５を求
める。ここでは、メンバーシップ関数Ｂ１、Ｂ４、Ｂ５
の値はゼロである。
次にこのメンバーシップ関数Ｂ１〜Ｂ５の和をとる。和
は各適合度の大きい値をとる。第４図はメンバーシップ
関数８１〜Ｂ５の和を示す図である。第４図のメンバー
シップ関数の重心の値をＣｎｇを求め、これをオーバラ
イド制御信号とする。
これによって、スピンドルモータ７３のオーバライド制
御を滑らかに制御することができる。また、メンバーシ
ップ関数関数Ｂ１〜Ｂ５の和の中心値をオーバライド制
御信号とすることもできる。
なお、上記の例ではサーボ機器としてスピンドルモータ
の速度を制御することで説明したが、サーボモータの速
度も同様に制御することができる。
また、これらのファジィルールとメンバーシップ関数を
予め実行し易い推論データベースに変換しておき、ファ
ジィ推論はこのデータベースを使用して実行するように
することもできる。
さらに、これらのデータベースを加工物に応じて、複数
の推論データベースとして格納し、加工物に応じて、選
択するようにすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、数値制御装置にファジ
ィ制御手段を組み込んで、スピンドルモータ等のサーボ
機器の速度をファジィ制御するようにしたので、滑らか
な速度制御が可能となり、加工速度を上げて、かつ滑ら
かな加工面をえられる。
また、ファジィルール及びメンバーシッフ関数を推論デ
ータベースとし、複数個の推論データベース設けるよう
にしたので、ユーザは加工物に応じて、推論データベー
ス等を選択して、最適なファジィ制御を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウェアのブロック図、第２図はファジィルー
ルの例を示ス図、第３図はファジィルールに対応するメ
ンバーシップ関数を表す図、 第４図はメンバーシップ関数８１〜Ｂ５（７）和を示す
図、 第５図はスピンドルモータの適応制御を説明するための
図である。 ｌ７ ｌ８ １９ ２０ ２ｌ ４　１〜４４ ５　ｌ〜５４ ６　１〜６４ ７１ プロセッサ ＲＯＭ ＲＡＭ Ｃ　Ｍ　Ｏ　Ｓ インタフェース ＰＭＣ　（プログラマプル・マ シン・コントローラ） Ｉ／Ｏユニット グラフィック制御回路 インタフェース インタフェース ノくス 軸制御回路 サーボアンプ サーボモータ スピンドル制御回路 ７２ ７３ ８０ Ｃｎｇ Ｌｎ Ｖｎ スピンドルアンプ スピンドルモータ ファジィ制御手段 オーバライド制御信号 負荷電流 速度信号

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）サーボ機器を適応制御する数値制御装置において
    、 前記サーボ機器の負荷電流及び速度をファジィ入力とし
    て、ファジィ推論を実行して、前記サーボ機器の速度を
    制御する速度制御信号を出力するファジィ制御手段を有
    することを特徴とする数値制御装置。
  2. （２）前記サーボ機器はスピンドルモータであり、速度
    制御信号はオーバライド制御信号として出力することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数値制御装置。
  3. （３）前記サーボ機器はサーボモータであり、速度制御
    信号はオーバライド制御信号として出力することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の数値制御装置。
  4. （４）前記ファジィ制御手段内のファジィルールとメン
    バーシップ関数を予め実行し易い推論データベースに変
    換しておき、ファジィ推論を前記推論データベースで実
    行することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数
    値制御装置。
  5. （５）前記推論データベースを複数個用意しておき、加
    工物に応じて選択できるように構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の数値制御装置。
  6. （６）前記ファジィ制御手段は独立したファジィコント
    ローラを数値制御装置内部に設けたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の数値制御装置。
  7. （７）前記ファジィ制御手段は数値制御装置のソフトウ
    ェアで処理することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の数値制御装置。
JP1190177A 1989-07-21 1989-07-21 数値制御装置 Pending JPH0354605A (ja)

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