JPH0384604A - 数値制御装置の送り速度制御方法 - Google Patents
数値制御装置の送り速度制御方法Info
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- JPH0384604A JPH0384604A JP1221963A JP22196389A JPH0384604A JP H0384604 A JPH0384604 A JP H0384604A JP 1221963 A JP1221963 A JP 1221963A JP 22196389 A JP22196389 A JP 22196389A JP H0384604 A JPH0384604 A JP H0384604A
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- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- G05B2219/43129—Speed as function of curvature, in curves, corners smaller than in straight line
-
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- G05B2219/43203—Limitation of speed, permissible, allowable, maximum speed
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。
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〕
本発明は数値制御装置の送り速度制御方法に関し、適切
な送り速度を自動的に求める数値制御装置の送り速度制
御方法に関する。
な送り速度を自動的に求める数値制御装置の送り速度制
御方法に関する。
数値制御装置(CNC)では、加工プログラムによって
指令された加工通路上を指令された速度で工具を移動さ
せることによってワークを所望の形状に加工している。
指令された加工通路上を指令された速度で工具を移動さ
せることによってワークを所望の形状に加工している。
ところで、このような加工を効率よく、かつ高精度に行
うためには、加工形状やモータの最大トルク、機械への
ショックの度合い等を考慮して各ブロックにおける加工
速度を決定する必要がある。
うためには、加工形状やモータの最大トルク、機械への
ショックの度合い等を考慮して各ブロックにおける加工
速度を決定する必要がある。
特にワークの指令通路コーナ部分等のように切削方向が
大きく変化する加工通路上では加工プログラム作成時に
その加工通路上にイブザクトストップ命令を挿入するな
どして、加工プログラムの作成を行っていた。
大きく変化する加工通路上では加工プログラム作成時に
その加工通路上にイブザクトストップ命令を挿入するな
どして、加工プログラムの作成を行っていた。
しかし、このようなプログラムを作成するには相当の熟
練度が要求されると共に、多大な労力が要求される。即
ち、プログラマは工作機械及び工作物の形状等を考慮し
て最適の加工速度(送り速度)を決定しなければならな
い。
練度が要求されると共に、多大な労力が要求される。即
ち、プログラマは工作機械及び工作物の形状等を考慮し
て最適の加工速度(送り速度)を決定しなければならな
い。
また、プログラム作成時に加工速度が工作機械の性能に
比べて必要以上に遅い加工速度に設定された場合、工作
機械の性能を充分に発揮できないという問題が生じる。
比べて必要以上に遅い加工速度に設定された場合、工作
機械の性能を充分に発揮できないという問題が生じる。
そこで、本願発明者等は特願昭63−224932号に
おいて、各平葺のコーナ邪における速度変化が予め設定
されている許容最大トルクから求めた許容最大速度差よ
り小さくなるような送り速度を求め、速度を制御する方
法を提案している。
おいて、各平葺のコーナ邪における速度変化が予め設定
されている許容最大トルクから求めた許容最大速度差よ
り小さくなるような送り速度を求め、速度を制御する方
法を提案している。
また、関連する発明として、微小な分配距離のブロック
が連続する場合のサーボモータの加減速の繰り返しによ
る負担を軽減する方法として、特願平1−15595号
において、加減速を制限する方法を提案している。
が連続する場合のサーボモータの加減速の繰り返しによ
る負担を軽減する方法として、特願平1−15595号
において、加減速を制限する方法を提案している。
しかし、この特願昭63−224932号で提案した方
法は角度の変化が大きいコーナでは有効であるが、自由
曲線等を直線で近似した場合等のように、一つ一つの速
度変化は小さいけれどもそれが短い間隔で連続している
ために実際の平葺の加速度は大きくなっているという場
合には、適切な送り速度は求めることができず、機械の
ショックが大きくなったり、サーボモータに過大な負荷
がかかることとなる。
法は角度の変化が大きいコーナでは有効であるが、自由
曲線等を直線で近似した場合等のように、一つ一つの速
度変化は小さいけれどもそれが短い間隔で連続している
ために実際の平葺の加速度は大きくなっているという場
合には、適切な送り速度は求めることができず、機械の
ショックが大きくなったり、サーボモータに過大な負荷
がかかることとなる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、機
械へのショックを軽減した数値制御装置の送り速度制御
方法を提供することを目的とする。
械へのショックを軽減した数値制御装置の送り速度制御
方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は微小な分配距離が連続する加
工プログラムでの機械へのショックあるいはサーボモー
タへの過負荷を防止する数値制御装置の送り速度制御方
法を提供することである。
工プログラムでの機械へのショックあるいはサーボモー
タへの過負荷を防止する数値制御装置の送り速度制御方
法を提供することである。
本発明では上記課題を解決するために、指令された加工
通路に沿って移動する工具の送り速度を加工プログラム
に沿って制御する数値制御装置の送り速度制御方法にお
いて、各軸の前後のブロックの速度変化と、前後のブロ
ックの分配距離と速度から、前記各軸の加速度を求め、
前記各軸の加速度が許容加減速より大のときは、各平葺
に前記許容加速度と前記加速度との第1の比を求め、前
記各軸の第1の比のなかの最小の第1の比を選択し、前
記指令速度に前記最小の第1の比の平方根を乗じて実際
の送り速度を求めることを特徴とする数値制御装置の送
り速度制御方法が、提供される。
通路に沿って移動する工具の送り速度を加工プログラム
に沿って制御する数値制御装置の送り速度制御方法にお
いて、各軸の前後のブロックの速度変化と、前後のブロ
ックの分配距離と速度から、前記各軸の加速度を求め、
前記各軸の加速度が許容加減速より大のときは、各平葺
に前記許容加速度と前記加速度との第1の比を求め、前
記各軸の第1の比のなかの最小の第1の比を選択し、前
記指令速度に前記最小の第1の比の平方根を乗じて実際
の送り速度を求めることを特徴とする数値制御装置の送
り速度制御方法が、提供される。
各ブロックのコーナ部において、速度変化とそのコーナ
前後のブロックの分配距離から、軸毎の加速度を求め、
それが許容最大加速度よりも小さくなるような送り速度
を求めて送り速度の制御を行う。
前後のブロックの分配距離から、軸毎の加速度を求め、
それが許容最大加速度よりも小さくなるような送り速度
を求めて送り速度の制御を行う。
これによって、曲線を直線近似した場合のように、微小
な分配距離が連続するブロックでの機械のショックを低
減し、サーボモータへの過負荷を低減する。
な分配距離が連続するブロックでの機械のショックを低
減し、サーボモータへの過負荷を低減する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第3図は実際の加工通路の例を示す図である。
図のN1〜N7は各ブロック毎の加工通路である。
ここでは、加工通路はxY平面上にあり、指令速度は一
定でも、各軸の速度は大きく変化する。例えば、X軸の
速度はブロックN1では小さいが、ブロックN2では加
工通路のX軸に対する角度が小さくなるので、X軸の速
度は大きくなる。
定でも、各軸の速度は大きく変化する。例えば、X軸の
速度はブロックN1では小さいが、ブロックN2では加
工通路のX軸に対する角度が小さくなるので、X軸の速
度は大きくなる。
第4図は一定の指令送り速度で加工を行った場合のX軸
の速度を表したグラフである。ここでは、横軸は時間(
t)、縦軸はX軸の速度Vxである。
の速度を表したグラフである。ここでは、横軸は時間(
t)、縦軸はX軸の速度Vxである。
ブロックN1とN2のコーナでは大きな速度差があるた
めに、従来の方法、すなわちブロック間の許容速度差と
速度差を比較して、速度を低減する方法を用いた場合、
速度差が許容速度差よりも大きいので減速する必要があ
ると判断される。
めに、従来の方法、すなわちブロック間の許容速度差と
速度差を比較して、速度を低減する方法を用いた場合、
速度差が許容速度差よりも大きいので減速する必要があ
ると判断される。
一方、ブロックN2とN3、ブロックN3とN4等のコ
ーナ部では、速度変化が許容速度差よりも小さいために
、従来の方法では減速する必要はないと判断される。し
かし、実際にはブロックN2からN7までの間には、大
きな速度変化がある。
ーナ部では、速度変化が許容速度差よりも小さいために
、従来の方法では減速する必要はないと判断される。し
かし、実際にはブロックN2からN7までの間には、大
きな速度変化がある。
例えば、ブロックNlとN2との速度差、すなわち加速
度は破線L1で表すことができる。これに対して、ブロ
ックN2とN3、ブロックN3とN4の間での速度変化
、すなわち加速度は破線L2で表すことができ、破線L
Lで表す加速度より大である。このため、モータが過負
荷になったり、機械へのショックが大きくなりすぎる場
合がある。
度は破線L1で表すことができる。これに対して、ブロ
ックN2とN3、ブロックN3とN4の間での速度変化
、すなわち加速度は破線L2で表すことができ、破線L
Lで表す加速度より大である。このため、モータが過負
荷になったり、機械へのショックが大きくなりすぎる場
合がある。
そこで、速度変化の大きさ以外にも速度の変化率、即ち
加速度が許容値以下になるようにする必要がある。この
加速度は以下の式によって求める。
加速度が許容値以下になるようにする必要がある。この
加速度は以下の式によって求める。
α= (Vm−Vn)/mi n ((j!m/Fm)
、(j!n/Fn)) X軸、Y軸、Z軸の加速度をA (X) 、A (Y)
、A (Z)として、許容最大加速度をAp(X)、
Ap (Y)、Ap (Z)とすると、コーナにおけ
る実際の送り速度Fは以下の式で□求める。
、(j!n/Fn)) X軸、Y軸、Z軸の加速度をA (X) 、A (Y)
、A (Z)として、許容最大加速度をAp(X)、
Ap (Y)、Ap (Z)とすると、コーナにおけ
る実際の送り速度Fは以下の式で□求める。
F=Fc (min (Ap (X)/A (X)。
Ap (Y)/A (Y)、Ap (Z)/A (Z)
) ”” この送り速度Fと従来の方法で求めた送りの小さい方を
コーナでの送り速度となるように制御することにより、
機械のショックやモータへの負担が大きすぎること等が
ない、なめらかで高精度な加工を行うことができる。
) ”” この送り速度Fと従来の方法で求めた送りの小さい方を
コーナでの送り速度となるように制御することにより、
機械のショックやモータへの負担が大きすぎること等が
ない、なめらかで高精度な加工を行うことができる。
第1図(a)、第1図(b)は本発明の数値制御装置の
送り速度制御方法の処理のフローチャートである。図に
おいて、Sに続く数値はステップ番号を示す。なお、実
際は各軸ごとに許容速度差と速度差の比、許容加速度と
加速度の比を求めて、その最小値を選択するのであるが
、このフローチャートでは簡単のために、X軸の比につ
いてのみ説明している。
送り速度制御方法の処理のフローチャートである。図に
おいて、Sに続く数値はステップ番号を示す。なお、実
際は各軸ごとに許容速度差と速度差の比、許容加速度と
加速度の比を求めて、その最小値を選択するのであるが
、このフローチャートでは簡単のために、X軸の比につ
いてのみ説明している。
また、32〜S6は許容速度差と速度差の比を求めるた
めの処理であり、37〜310は許容加速度と加速度の
比を求める処理であり、311で両者の小さい方を選択
して、実際の送り速度を決定している。
めの処理であり、37〜310は許容加速度と加速度の
比を求める処理であり、311で両者の小さい方を選択
して、実際の送り速度を決定している。
〔S1〕変数MKIと、変数MK2を1に設定する。変
数MK1は速度比であり、変数MK2は加速度の比であ
る。
数MK1は速度比であり、変数MK2は加速度の比であ
る。
〔S2〕指令速度Fに対応するX軸の速度Vxを求める
。これはXY平面上の加工通路の場合は、加工通路がX
軸となす角度をθとすれは、Vx=Fcosθ で求めることができる。
。これはXY平面上の加工通路の場合は、加工通路がX
軸となす角度をθとすれは、Vx=Fcosθ で求めることができる。
〔S3〕ブロック間の速度の差ΔVxを次の式から求め
る。
る。
ΔVx=Vxm−Vxn
ここで、Vxmは前のブロックのX軸の速度、Vxnは
今のブロックのX軸の速度である。
今のブロックのX軸の速度である。
〔S4〕ブロック間の速度差ΔVxが許容速度差ΔVx
ma xより大か調べる。大であれば速度を低減する必
要がありS5へ進み、そうでなければS7へ進む。
ma xより大か調べる。大であれば速度を低減する必
要がありS5へ進み、そうでなければS7へ進む。
〔S5〕許容速度差ΔVxmaxと速度差ΔVxの比を
求め、それをに1とする。このに1は速度を低減すべき
数値である。
求め、それをに1とする。このに1は速度を低減すべき
数値である。
[S6]Klを変数MKIに代入する。
〔S7〕加速度αを次の式から求める。
α=ΔVx/m i n ((j2m/Fm) 、
(j2 n/Fn)) 但し、 ΔVx:コーナにおけるX軸の速度差 lm=前のブロックの移動距離 1n:今のブロックの移動距離 また、min ()は括弧内の要素の小さい方をとるこ
とを意味する。
(j2 n/Fn)) 但し、 ΔVx:コーナにおけるX軸の速度差 lm=前のブロックの移動距離 1n:今のブロックの移動距離 また、min ()は括弧内の要素の小さい方をとるこ
とを意味する。
〔S8〕求めた加速度αが許容加速度αmaxより大か
調べ、大であればS9へ進み、そうでなければSllへ
進む。
調べ、大であればS9へ進み、そうでなければSllへ
進む。
〔S9〕許容加速度αmaxと加速度αの平方根を求め
る。
る。
K2= (αmax/α)”’
このに2は、加速度から計算された、送り速度を低減す
べき比である。
べき比である。
〔S10〕変数MK2に比に2を代入する。
[S11]実際の指令送り速度に、速度差から求めた比
MKI (Kl)と、加速度の比から求めた比MK2
(K2)の小さい方を選択し、それを指令送り速度F
cに乗じて、実際の送り速度Fを求める。
MKI (Kl)と、加速度の比から求めた比MK2
(K2)の小さい方を選択し、それを指令送り速度F
cに乗じて、実際の送り速度Fを求める。
このようにして、送り速度を低減することにより、機械
のショックやサーボモータへの過大な負荷を防止するこ
とができ、加工精度が向上する。
のショックやサーボモータへの過大な負荷を防止するこ
とができ、加工精度が向上する。
第2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である。
)のハードウェアのブロック図である。
プロセッサ11はROM12に格納されたシステムプロ
グラムに従って、数値制御装置全体を制御する。ROM
12にはEPROMあるいはEEPROMが使用される
。RAM13はDRAMが使用され、各種のデータが格
納される。不揮発性メモリ14は加工プログラム14a
1パラメータ等が記憶され、バッテリバックアップされ
たCMO8等が使用されるので、数値制御装置の電源切
断後もその内容が保持される。また、不揮発性メモリ1
4には、許容加速度αmax、許容速度差ΔVmax等
のパラメータも格納される。
グラムに従って、数値制御装置全体を制御する。ROM
12にはEPROMあるいはEEPROMが使用される
。RAM13はDRAMが使用され、各種のデータが格
納される。不揮発性メモリ14は加工プログラム14a
1パラメータ等が記憶され、バッテリバックアップされ
たCMO8等が使用されるので、数値制御装置の電源切
断後もその内容が保持される。また、不揮発性メモリ1
4には、許容加速度αmax、許容速度差ΔVmax等
のパラメータも格納される。
PMC(プログラマブル・マシン・コントローラ)15
はM機能、S機能、7機能等の指令を受けて、シーケン
スプログラム15aによってこの指令を解読処理し、工
作機械を制御する出力信号を出力する。また、機械側か
らのリミットスイッチの信号あるいは機械操作盤からの
スイッチ信号を受けて、シーケンス・プログラム15a
で処理し、機械側を制御する出力信号を出力し、数値制
御装置で必要な信号はバス25を経由してRAM13に
転送され、プロセッサ11によって、読み取られる。
はM機能、S機能、7機能等の指令を受けて、シーケン
スプログラム15aによってこの指令を解読処理し、工
作機械を制御する出力信号を出力する。また、機械側か
らのリミットスイッチの信号あるいは機械操作盤からの
スイッチ信号を受けて、シーケンス・プログラム15a
で処理し、機械側を制御する出力信号を出力し、数値制
御装置で必要な信号はバス25を経由してRAM13に
転送され、プロセッサ11によって、読み取られる。
グラフィック制御回路16は各軸の現在位置、移動量等
のRAM13に格納されたデータを表示信号に変換し、
表示装置16aに送り、表示装置16aはこれを表示す
る。表示装置16aはCRT、液晶表示装置等が使用さ
れる。キーボード17は各種のデータを入力するのに使
用される。
のRAM13に格納されたデータを表示信号に変換し、
表示装置16aに送り、表示装置16aはこれを表示す
る。表示装置16aはCRT、液晶表示装置等が使用さ
れる。キーボード17は各種のデータを入力するのに使
用される。
軸制御回路18はプロセッサ11から位置指令を受けて
、サーボモータ20を制御するための速度指令信号をサ
ーボアンプ19に出力する。サーボアンプ19はこの速
度指令信号を増幅し、サーボモータ20を駆動する。サ
ーボモータ20には位置帰還信号を出力するパルスコー
ダ21が結合されている。パルスコーダ21は位置帰還
パルスを軸制御回路18にフィードバックする。バルス
コーダ21の他にリニアスケール等の位置検出器を使用
する場合もある。これらの要素は軸数分だけ必要である
が、各要素の構成は同じであるので、ここではl軸分の
み表しである。
、サーボモータ20を制御するための速度指令信号をサ
ーボアンプ19に出力する。サーボアンプ19はこの速
度指令信号を増幅し、サーボモータ20を駆動する。サ
ーボモータ20には位置帰還信号を出力するパルスコー
ダ21が結合されている。パルスコーダ21は位置帰還
パルスを軸制御回路18にフィードバックする。バルス
コーダ21の他にリニアスケール等の位置検出器を使用
する場合もある。これらの要素は軸数分だけ必要である
が、各要素の構成は同じであるので、ここではl軸分の
み表しである。
入出力回路22は機械側との入出力信号の授受を行う。
すなわち機械側のリミットスイッチ信号、機械操作盤の
スイッチ信号を受け、これをPMC15が読み取る。ま
た、PMC15からの機械側の空圧アクチュエイタ等を
制御する出力信号を受けて、機械側に出力する。
スイッチ信号を受け、これをPMC15が読み取る。ま
た、PMC15からの機械側の空圧アクチュエイタ等を
制御する出力信号を受けて、機械側に出力する。
手動パルス発生器23は回転角度に応じて、各軸を精密
に移動させるパルス列を出力し、機械位置を精密に位置
決めするために使用される。手動パルス発生器23は通
常機械操作盤に実装される。
に移動させるパルス列を出力し、機械位置を精密に位置
決めするために使用される。手動パルス発生器23は通
常機械操作盤に実装される。
図ではスピンドルを制御するためのスピンドル制御回路
、スピンドルアンプ、スピンドルモータ等は省略しであ
る。
、スピンドルアンプ、スピンドルモータ等は省略しであ
る。
また、ここではプロセッサは1個であるが、システムに
応じて複数のプロセッサを使用したマルチ・プロセッサ
システムにすることもできる。
応じて複数のプロセッサを使用したマルチ・プロセッサ
システムにすることもできる。
以上説明したように本発明では、ブロック間の加速度と
許容加速度から送り速度を低減するようにしたので、機
械のショックが大きすぎることや、モータが指令につい
ていけなくて加工誤差が生じることがなくなる。このた
め、加工精度を向上し、機械の信頼性を向上させること
ができる。
許容加速度から送り速度を低減するようにしたので、機
械のショックが大きすぎることや、モータが指令につい
ていけなくて加工誤差が生じることがなくなる。このた
め、加工精度を向上し、機械の信頼性を向上させること
ができる。
第1図(a)、第1図(b)は本発明の数値制御装置の
送り速度制御方法の処理のフローチャート、 第2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3図は実際の加工通
路の例を示す図、第4図は一定の指令送り速度で加工を
行った場合のX軸の速度を表したグラフである。 1 2 3 4 4a プロセッサ OM AM 不揮発性メモリ 加工プログラム 5a 6a 7 8 9 0 1 2 3 5 PMC(プログラマブル・マシン ・コントローラ) シーケンスプログラム 表示装置 キーボード 軸制御回路 サーボアンプ サーボモータ パルスコーダ 入出力回路 手動パルス発生器 ノイズ
送り速度制御方法の処理のフローチャート、 第2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3図は実際の加工通
路の例を示す図、第4図は一定の指令送り速度で加工を
行った場合のX軸の速度を表したグラフである。 1 2 3 4 4a プロセッサ OM AM 不揮発性メモリ 加工プログラム 5a 6a 7 8 9 0 1 2 3 5 PMC(プログラマブル・マシン ・コントローラ) シーケンスプログラム 表示装置 キーボード 軸制御回路 サーボアンプ サーボモータ パルスコーダ 入出力回路 手動パルス発生器 ノイズ
Claims (3)
- (1)指令された加工通路に沿って移動する工具の送り
速度を加工プログラムに沿って制御する数値制御装置の
送り速度制御方法において、 各軸の前後のブロックの速度変化と、前後のブロックの
分配距離と速度から、前記各軸の加速度を求め、 前記各軸の加速度が許容加減速より大のときは、各軸毎
に前記許容加速度と前記加速度との第1の比を求め、 前記各軸の第1の比のなかの最小の第1の比を選択し、 前記指令速度に前記最小の第1の比の平方根を乗じて実
際の送り速度を求めることを特徴とする数値制御装置の
送り速度制御方法。 - (2)各軸の前後のブロックの速度差と許容速度差を比
較し、その速度差が許容速度差より大のときは、各軸毎
に前記許容速度差と前記速度差の第2の比を求め、 前記各軸の第2の比のなかから最小の第2の比を選択し
、 前記第1の比と、前記第2の比の小さい比を指令送り速
度に乗じて実際の送り速度を求め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の送り速度制御
方法。 - (3)前記各軸の加速度αを以下の式によって求め、 α=(Vm−Vn)/min{(lm/Fm)、(ln
/Fn)} (但し、(Vm−Vn):コーナにおける軸毎の速度差 lm:前のブロックの移動距離 ln:今のブロックの移動距離) 前記加速度αが別途設定された許容最大加速度αmax
より大きい場合は以下の式、 F=Fc×(αmax/α)^1^/^2 (但し、αmax:許容最大加速度 α:加速度) によって実際の送り速度Fを求め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の送り速度制御
方法。
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