JPH04259011A - 送り速度制御方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【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、特に高精度の加工を行うための送り速
度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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。とくにワークの
指令通路として、コーナ部分等のように切削方向を大き
く変化する加工通路を含む加工プログラムの作成時には
、その加工通路に対応するプログラムブロックにイグザ
クトストップ命令が挿入された加工プログラムを作成し
なくてはならない。

【０００４】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の性能及びワー
クの形状等を考慮して、最適の加工速度（送り速度）を
決定する上で、イグザクトストップ命令を挿入すべきか
否かを決定する。ワークに必要とされている精度も考慮
しなければならない。

【０００５】したがって、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
いう問題が生じ易い。そこで、本願発明者等は特願昭６
３−２２４９３２号および特願平１─１５５９５号の出
願において、各軸毎のコーナ部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られた許容最大
速度差より小さくなるような送り速度を求めて、工具の
送り速度を制御する方法を提案している。この工具の送
り速度の制御方法によれば、加工プログラムから先読み
された各ブロックの指令速度は、コーナ部で工具を減速
するために必要な各ブロックの終点速度に従って決定さ
れた各軸毎の目標速度まで減速される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな工具の送り速度の制御方法で決定された各軸毎の目
標速度が指令されていても、実際の機械では、モータの
速度制御の遅れや機械のねじれなどに起因して、必ずし
も工具の実速度は各ブロックのパルス分配終了時点まで
に、その値まで減速しない。すなわち、指令速度だけが
落ちていても、実際の機械ではまだ工具がそこまで減速
されていない場合がある。そのため、充分減速しないう
ちに次のブロックの移動が始まり、加工誤差を生じると
いう問題点があった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、指令速度に対する工具の実際の送り速度の遅
れを補償して加工誤差を無くした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、
加工プログラムにより工具をピックフィードしながら指
令された通路に沿って往復させて、指令された速度で移
動制御する際に、工具が往復する通路の差によって生じ
る往復段差を無くした送り速度制御方法を提供すること
である。

【０００８】

【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、加工プログラムにより工具を指令された
通路に沿って、指令された速度で移動制御する際に、前
記工具の送り速度を前記通路のコーナ部で所定速度まで
減速する送り速度制御方法において、前記加工プログラ
ムに基づいて工具の目標速度及び減速開始時刻を求め、
前記減速開始時刻より所定時間だけ早く減速制御を開始
し、前記加工プログラムの各ブロック毎のパルス分配終
了時点における前記工具の実速度を前記目標速度まで減
速することを特徴とする送り速度制御方法が、提供され
る。

【０００９】

【作用】減速開始時刻に対して所定時間だけ早く減速制
御を開始する位置と、各ブロックのコーナ部における各
軸の適切な目標速度が求められる。所定時間だけ減速制
御が早く開始されることにより、ブロック終点より一定
時間だけ早く、或いは一定の分配距離だけ手前で減速さ
れた目標速度が指令される。これにより、加工プログラ
ムの各ブロック毎のパルス分配終了時点における工具の
実速度は、目標速度まで減速される。

【００１０】

【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。図１は、コーナ加工における速度パターンを示
す図である。この速度パターンは、加工プログラムから
同じ送り速度Ｆ１であって、工具の進行方向がそれぞれ
ブロックＮ１，Ｎ２で大きく変化する、いわゆるコーナ
加工を指令した場合の、送り速度の指令値と実速度の速
度変化とを同時に示している。ここでは、横軸は時間（
ｔ）、縦軸は工具の合成速度Ｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）である
。ブロックＮ１とＮ２のコーナでは、一般に同じ送り速
度Ｆ１が指令されていても工具の進行方向が変化するこ
とにより、工具を送る各軸毎への指令速度（分配速度）
には、大きな速度差が生じる。そのために、ブロック間
での各軸毎の許容速度差を指令される速度差と比較して
、速度を低減する方法が用いられる。

【００１１】この図１の例でも、補間後の分配速度につ
いての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た場合を示している。そして、この
加工プログラムが指令した通路に沿って、実際に工具が
移動する送り速度も前記通路のコーナ部で所定速度Ｆ２
まで減速する送り速度制御が行われる。この減速制御に
よって、モータが過負荷になったり、機械へのショック
が大きくなりすぎないようにして、実際の加工でＮ１ブ
ロックとＮ２ブロックで、工具進行方向に大きな変化が
あっても、機械のショックや加工誤差を減らすことがで
きる。

【００１２】しかも、本発明では、指令された通路のコ
ーナ部に相当するブロックＮ１のパルス分配終了時ｔ１
　で、工具の実速度を確実に目標速度Ｆ２と一致させる
ように、減速開始時刻ｔｓを早めている。即ち、加工プ
ログラムから工具の目標速度Ｆ２及び減速開始時刻が求
められたら、更に、別途パラメータなどで設定された所
定時間（Δｔ０　）だけ減速制御が早く開始される。こ
れによってブロックＮ１の終点（パルス分配終了時ｔ１
　）より一定時間ΔＴだけ早く減速された目標速度Ｆ２
が指令され、工具の実速度は確実に目標速度まで減速さ
れる。

【００１３】更に、図１においてはブロックＮ２を実行
して工具の速度を再度、ブロックＮ１と同じ送り速度Ｆ
１まで加速している。そしてこの加速制御についても、
減速制御において指令された減速パターンから工具の実
速度がずれる大きさと一致するように、加速パターンを
指令している。ここでは、上記パラメータなどで設定さ
れた同じ時間（Δｔ０　）だけ加速制御を遅く開始する
ことによって、ブロックＮ１の終点、即ちブロックＮ２
のパルス分配開始時ｔ１　より一定時間ΔＴだけ遅れて
指令速度Ｆ１へ向けた加速が指令されている。その結果
、工具の実速度が確実に目標速度Ｆ２まで減速されるだ
けでなく、加工プログラムの２つのブロック間でパルス
分配終了時の前後に上記目標速度による定速制御時間が
等しく指令されることになる。したがって、加工プログ
ラムにより工具をピックフィードしながら指令された通
路に沿って往復させて、指令された速度で移動制御する
際に、コーナ部で所定速度まで減速し、その後に加速さ
れる工具の送り速度のパターンは、往復方向で一致して
、いわゆる往復段差を防止できる。

【００１４】図２には、従来の減速制御の方法（Ａ）と
の比較で本発明の減速パターン（Ｂ）を示している。図
２の（Ａ）に示すように、実速度はコーナ部で所定速度
まで減速されず、速度誤差ΔＦが生じる。ここで、コー
ナ部で減速されるべき速度Ｆ２を、当初からこの速度誤
差ΔＦを見越して設定することも考えられるが、そのよ
うにした場合にも、なお、次のブロックＮ２のパルス分
配開始時ｔ１０から遅れて加速が開始されるために、そ
の後に加速される工具の送り速度のパターンを、往復方
向で一致させることが困難になる。

【００１５】図２の（Ｂ）では、従来の減速制御の方法
における減速開始時刻より所定時間Δｔ０　だけ早い減
速制御の開始時刻ｔｓが設定されている。機械は指令速
度通りには動かないが、コーナ部分においては充分減速
されているので、大きな加工誤差を生じない。そして、
減速制御の終点からパルス分配終了時ｔ１　までの一定
時間ΔＴだけ、図の斜線部分の面積に相当する移動距離
Ｌが補償される。これによって、所定時間Δｔ０　だけ
早く減速制御が開始され、目標速度Ｆ２による定速制御
が行われるので、その後に加速される工具の送り速度の
パターンに定速制御時間を等しく指令して、加速パター
ンから工具の実速度がずれる大きさを一致させて、往復
方向で加工する際の加工段差を無くすことができる。

【００１６】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。図３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。プロセッサ１１はＲＯＭ１
２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。ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭあるい
はＥＥＰＲＯＭが使用される。ＲＡＭ１３には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には加工プログラム１４ａや、加減速制御を開始
する時刻を早め、或いは遅くする所定時間（Δｔ０　）
などのパラメータ等が記憶される。この不揮発性メモリ
１４はバッテリバックアップされたＣＭＯＳ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。なお、この不揮発性メモリ１４には、ブロック
間での各軸毎の許容加速度αｍａｘ、許容速度差ΔＶｍ
ａｘ等のパラメータも格納される。

【００１７】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、Ｔ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。

【００１８】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。

【００１９】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２
１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。パルスコーダ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１軸分のみ表してある。

【００２０】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。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２
３は通常機械操作盤に実装される。

【００２１】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
は省略してある。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。上記の
説明では、所定時間だけ早く減速制御を開始する位置を
修正しているが、所定時間に代えて、工具の加減速時に
設定される分配距離を変更することによって、加速開始
時刻又は減速開始時刻を変更することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、指令速
度に対する工具の実際の送り速度の遅れを補償して加工
誤差を無くすことができ、補間前加減速制御される工作
機械のモータや付加に起因する工具位置の遅れの影響に
よるコーナでの加工誤差を軽減できる。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
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法によるコーナ加工における速度パタ
ーンを示す図である。

【図２】本発明（Ｂ）の従来の減速制御の方法（Ａ）と
の比較図である。

【図３】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。

【符号の説明】

１１　　プロセッサ １２　　ＲＯＭ １３　　ＲＡＭ １４　　不揮発性メモリ １４ａ　　加工プログラム １５　　ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントロー
ラ） １５ａ　　シーケンスプログラム １６ａ　　表示装置 １７　　キーボード １８　　軸制御回路 １９　　サーボアンプ ２０　　サーボモータ ２１　　パルスコーダ ２２　　入出力回路 ２３　　手動パルス発生器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加工プログラムにより工具を指令され
   た通路に沿って、指令された速度で移動制御する際に、
   前記工具の送り速度を前記通路のコーナ部で所定速度ま
   で減速する送り速度制御方法において、前記加工プログ
   ラムに基づいて工具の目標速度及び減速開始時刻を求め
   、前記減速開始時刻より所定時間だけ早く減速制御を開
   始し、前記加工プログラムの各ブロック毎のパルス分配
   終了時点における前記工具の実速度を前記目標速度まで
   減速することを特徴とする送り速度制御方法。
2. 【請求項２】　　加工プログラムにより工具をピックフ
   ィードしながら指令された通路に沿って往復させて、指
   令された速度で移動制御する際に、前記工具の送り速度
   を前記通路のコーナ部で所定速度まで減速し、その後に
   加速する送り速度制御方法において、前記加工プログラ
   ムに基づいて工具の目標速度及び加減速開始時刻を求め
   、前記減速開始時刻より所定時間だけ早く減速制御を開
   始し、前記加速開始時刻より前記所定時間だけ遅く加速
   制御を開始して、前記加工プログラムの各ブロック間に
   前記目標速度による定速制御時間をパルス分配終了時の
   前後で等しく指令するとともに、前記工具の実速度の、
   加減速制御においてそれぞれ指令された減速パターン及
   び加速パターンからずれる大きさを一致させたことを特
   徴とする送り速度制御方法。
3. 【請求項３】　　前記所定時間に代えて、前記工具の加
   減速時に設定される分配距離を変更することによって、
   加速開始時刻又は減速開始時刻を変更することを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の送り速度制御方法。
4. 【請求項４】　　前記加工プログラムにより工具の目標
   速度及び減速開始時刻を求める際に、前記加工プログラ
   ムから先読みされた複数のブロックにより指令される速
   度の変化と、隣接するブロックの分配距離及び速度デー
   タに基づいて、各ブロックのパルス分配終了時点におけ
   る前記工具の目標速度及び加減速開始時刻を求めること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送り速度制
   御方法。