JPH05119826A - 早送り制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多軸早送り動作のモード指定により、合成速
度の演算を自動的に行って、その制御対象機械の最大能
力で直線移動させる。 【構成】 この早送り制御装置は、最後到達軸判定手段
７と各軸速度決定手段８とを設けたものである。最後到
達軸判定手段７は、ＮＣプログラム３における多軸早送
り指令Ｎ１の各軸送り量指令値Ｌ_x ，Ｌ_y と、各軸の最
大速度ｖ_xm，ｖ_xmとから各軸Ｘ，Ｙの最短送り所要時間
ｔ_x ，ｔ_y を演算し、最短送り所要時間ｔ_x ，ｔ_y が最
大となる最後到達軸Ｘを求める。各軸速度決定手段８
は、この最後到達軸Ｘを実際に駆動する速度指令値ｖ_x
をこの軸Ｘの最大速度ｖ_xmに決定し、かつ他の各軸Ｙの
速度指令値ｖ_y を、これら各軸Ｙの送り量指令値Ｌ_y の
最後到達軸Ｘの最短送り所要時間ｔ_x による除算値に決
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロボットや、ロー
ダ、工作機械等の多軸制御を行う機械において、早送り
時の速度制御を行う早送り制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ロボットや、ローダ、工作機械等の多軸
制御を行う機械において、目標位置に到達するために複
数の軸を同時に動作させる場合に、その動作モードを指
定する方法として、基本的に２種類の方法がある。すな
わち、ａ．各軸を独立して、目標位置のみ目指して動作
させる方法と、ｂ．各軸の速度を調整し、目標位置の途
中経路を管理する方法とである。例えば、旋盤を例にと
ると、前記ａの各軸を独立して制御する方法は刃物台の
早送りに適用され、ｂの途中経路を管理する方法は、切
削送りに適用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記ａの各軸を独立し
て制御する方法は、制御が簡単であるが、例えば図５に
示すように、２軸Ｘ，Ｙ方向について、目標位置Ｑまで
移動させる場合に、何れかの軸（図示の例ではＹ軸）が
目標位置Ｑの座標に先に到達し、その後に他の軸が到達
することになる。そのため、移動経路が直線とならずに
折れ線状になり、しかもその経路の予測が難しい。この
ため、移動途中で障害物に干渉することを防止するため
には、広い安全範囲を見込んで障害物の設置を避ける必
要があり、付属機器等の配置範囲が大きく制限されるこ
とになる。

【０００４】前記ｂの移動経路を管理する方法の場合、
経路パターンは直線または円弧であるのが普通である
が、直線の場合、プログラム内で指定される速度は、現
在位置から目標位置までの直線ベクトルに対する速度と
するのが通常である。２次元での直線移動の例を図６と
共に説明すると、プログラム上の指定速度Ｖに対して、
Ｘ軸およびＹ軸の速度の合成速度が指定速度Ｖになるよ
うに、Ｘ，Ｙ軸の速度指令値Ｖ_X およびＶ_Y が演算さ
れ、出力される。

【０００５】しかし、ハンドリングロボットや、ロー
ダ、工作機械等において、移動を高速で行いたい場合
に、図７の合成速度Ｖによる指定方法では、その機械の
可能な限りの速度で動作させるためには、各動作指令毎
に合成速度を毎回人が計算して指定する必要がある。す
なわち、全ての軸につき、速度指令値がその軸の最大速
度内になるように、合成速度Ｖを計算する必要がある。
そのため、入力データの作成に時間がかかるという問題
点がある。

【０００６】この発明の目的は、多軸早送り動作のモー
ド指定により、合成速度の演算を自動的に行って、その
制御対象機械の最大能力で直線移動させることのできる
早送り制御装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。この早送り制御装置
は、最後到達軸判定手段（７）と各軸速度決定手段
（８）とを設けたものである。最後到達軸判定手段
（７）は、多軸早送り指令（Ｎ１）の各軸送り量指令値
（Ｌ_x ），（Ｌ_y ）と各軸（Ｘ），（Ｙ）の最大速度
（ｖ_xm），（ｖ_ym）とから各軸（Ｘ），（Ｙ）の最短送
り所要時間（ｔ_x ），（ｔ_y ）を演算し、最短送り所要
時間（ｔ_x ），（ｔ_y ）が最大となる最後到達軸（Ｘ）
を求める手段である。各軸速度決定手段（８）は、この
最後到達軸（Ｘ）を実際に駆動する速度指令値（ｖ_x ）
をこの軸（Ｘ）の最大速度（ｖ_xm）に決定し、かつ他の
各軸（Ｙ）の速度指令値（ｖ_y ）を、これら各軸（Ｙ）
の送り量指令値（Ｌ_y ）の最後到達軸（Ｘ）の最短送り
所要時間（ｔ_x ）による除算値に決定する手段である。
なお、参照符号は、２軸制御において、Ｘ軸が最後到達
軸となる場合につき付してある。

【０００８】

【作用】この発明の構成によると、多軸早送り指令（Ｎ
１）があると、その各軸送り量指令値（Ｌ_x ），
（Ｌ_y ）と予め設定されている各軸の最大速度
（ｖ_xm），（ｖ_ym）とから、各軸（Ｘ），（Ｙ）の最短
送り所要時間（ｔ_x ），（ｔ_y ）が演算され、最後到達
軸（Ｘ）が求められる。この最後到達軸（Ｘ）を実際に
駆動する速度指令値（ｖ_x ）は、この軸（Ｘ）の最大速
度（ｖ_xm）に決定される。他の各軸（Ｙ）の速度指令値
（ｖ_y ）は、これら各軸（Ｙ）の送り量指令値（Ｌ_y ）
を前記最後到達軸（Ｘ）の最短送り所要時間（ｔ_x ）で
除算した値に決定される。そのため、制御対象機械は最
大能力で直線移動することになる。

【０００９】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明する。図１（Ａ）は、この早送り制御装置を備
えたＮＣ装置の概念図である。ＮＣ装置１は、ＮＣプロ
グラム記憶部２に記憶されたＮＣプログラム３を演算制
御部４で実行し、Ｘ軸およびＹ軸のサーボコントローラ
５，６に速度指令を与える装置であり、ＮＣプログラム
３に含まれるシーケンスコードを実行するプログラマブ
ルコントローラ部（図示せず）を備えている。

【００１０】前記演算制御部４の一部の機能手段とし
て、最後到達軸判定手段７および各軸速度決定手段８か
らなる合成速度演算手段９が設けられている。これらの
手段７〜９の機能は、後に図２と共に説明する。ＮＣ装
置１のメモリ装置の一部で構成される各種パラメータ記
憶部１０には、Ｘ軸最大速度ｖ_xmの記憶領域と、Ｙ軸最
大速度ｖ_ymの設定領域とが設けられる。また、速度指令
値記憶部１１には、各軸速度決定手段８で決定されたＸ
軸速度指令値ｖ_x およびＹ軸速度指令値ｖ_y を記憶する
記憶領域が設定される。

【００１１】図３は、図１のＮＣ装置で制御される工作
機械の一例であり、主軸１２の側方に、タレット１３を
設置したタレット旋盤からなる。タレット１３は、レー
ル１４上をＸ軸方向に移動するタレットスライド１５上
に、Ｙ軸方向に進退自在に設置され、Ｘ軸サーボモータ
１６およびＹ軸サーボモータ１７により、ボールねじを
介してＸ，Ｙ方向に進退駆動される。これらサーボモー
タ１６，１７は、各々図１のサーボコントローラ５，６
により制御される。

【００１２】上記構成の制御動作を説明する。図１のＮ
Ｃプログラムは、図３の旋盤による加工に必要な各指令
をブロックで記述したものであり、タレット１３を図４
に実線で示す現在位置Ｏ（原点位置）から鎖線で示す目
標位置Ｐ（加工準備位置）に早送りする多軸早送り指令
Ｎ１が記述されている。多軸早送り指令Ｎ１は、準備コ
ードを示すアドレス「Ｇ」およびこれに続く「０」の数
字と、Ｘ軸およびＹ軸の送り量指令値Ｌ_x ，Ｌ_y とから
なる。切削送り指令Ｎ２は、準備コードを示すアドレス
「Ｇ」およびこれに続く「１」の数字と、Ｘ軸およびＹ
軸の送り量指令値と、両軸の合成速度の速度指令値Ｆと
で記述されている。この切削送り指令Ｎ２は、前述の従
来例と同様に演算制御部４で実行され、合成速度の速度
指令値から各軸Ｘ，Ｙの速度指令値が演算されて出力さ
れる。

【００１３】次に、多軸早送り指令Ｎ１の制御動作を図
２および図１（Ｂ）に従って説明する。ＮＣプログラム
３の多軸早送り指令Ｎ１が演算制御部４に入力されると
（ステップＳ１）、各軸Ｘ，Ｙの最短送り所要時間
ｔ_x ，ｔ_y が演算される（Ｓ２）。

【００１４】これら最短送り所要時間ｔ_x ，ｔ_y は、多
軸早送り指令Ｘ，Ｙ軸の送り量指令値Ｌ_x ，Ｌ_y を、各
種パラメータ記憶部１０に登録されたＸ軸最大速度ｖ_xm
およびＹ軸最大速度ｖ_ymで除算した値であり、各々 ｔ_x ＝Ｌ_x ／ｖ_xm ｔ_y ＝Ｌ_y ／ｖ_ym となる。この後、いずれの軸の最短送り所要時間ｔ_x ，
ｔ_y が長いかを判定する（Ｓ３）。これらステップＳ
２，Ｓ３により、図１（Ａ）の最後到達軸判定手段７が
構成される。

【００１５】図１（Ｂ）において、破線の移動経路ｂは
両軸を最大速度で駆動した場合の経路を示しており、こ
の場合はＹ軸が先に目標座標に到達する。すなわち、Ｘ
軸が最後到達軸であり、ｔ_x ＞ｔ_y となる。このとき
は、ステップＳ４に示すように、Ｘ軸の速度指令値ｖ_x
およびＹ軸の速度指令値ｖ_y は、各々 ｖ_x ＝ｖ_xm ｖ_y ＝Ｌ_y ／ｔ_x ＝Ｌ_y ・ｖ_xm／Ｌ_x として演算決定され、速度指令値記憶部１１に記憶され
る。

【００１６】ステップＳ３の判断時に、ｔ_x ＜ｔ_y であ
った場合、すなわちＹ軸が最後到達軸であった場合は、
ステップＳ６のように各軸の速度指令値ｖ_x ，ｖ_y は、
各々 ｖ_x ＝Ｌ_x ／ｔ_y ＝Ｌ_x ・ｖ_ym／Ｌ_y ｖ_y ＝ｖ_ym として演算決定され、速度指令値記憶部１１に記憶され
る。これらステップＳ４，Ｓ６により、図１の各軸速度
決定手段８が構成される。

【００１７】このように速度指令値ｖ_x ，ｖ_y を決定し
て記憶しておき、適宜の条件が整ったときに、その速度
指令値ｖ_x ，ｖ_y を各軸サーボモータ５，６に出力する
（Ｓ５）。

【００１８】これにより、図１（Ａ）および図３に移動
経路ａを示すように、Ｘ，Ｙの２軸方向にタレット１３
が最大の早送り速度で直線移動する。このように直線移
動するため、タレット１３の移動経路が容易に予測で
き、そのため障害物との干渉防止が行い易い。しかも、
機械の可能な限りの最大速度で早送りするため、サイク
ルタイムの短縮が図れる。また、送り量指令値Ｌ_x ，Ｌ
_y を含む多軸早送り指令Ｎ１にモード指定するだけで良
く、人手による速度計算を行って入力データを作成する
必要がないため、入力データの作成が容易である。

【００１９】図４は、図１の早送り制御装置を適用する
他の機械の例を示す。同図は、図３のタレット旋盤に付
設したガントリーローダ１９を示し、架設レール１８に
走行自在に設置した走行台２０に、前後移動台２１を介
して昇降ロッド２２が設置されている。昇降ロッド２２
の下端に、ワークを保持するローダチャック２３が設け
てある。

【００２０】このような構成のガントリーローダ１９に
おいて、同図に実線で示す現在位置Ｏ（ワーク受取位
置）から、鎖線で示す目標位置Ｐ（待機位置）へＸ，Ｙ
方向に多軸早送りを行う場合に、図１のＮＣ装置１によ
る早送り制御装置が、前記実施例と同様に適用される。

【００２１】なお、この早送り制御装置は、前記実施例
の旋盤やローダに限らず、各種のハンドリングロボット
等にも適用することができる。また、前記各実施例は２
軸の同時送りを行う場合につき説明したが、この発明は
３軸の同時送りの場合にも適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明の早送り制御装置は、最後到達
軸判定手段と各軸速度決定手段とを設け、各軸を最大速
度で駆動した場合の最後到達軸を求めると共に、その最
後到達軸を実際に駆動する速度指令値をこの軸の最大速
度に決定し、かつ他の各軸の速度指令値については、そ
の軸の送り量指令値の最後到達軸の最短送り所要時間に
よる除算値に決定するようにしたため、多軸早送り指令
を与えるだけで、合成速度の演算を自動的に行って、そ
の制御対象機械の最大能力で直線移動させることができ
る。このように直線移動するため、経路の予測ができ
て、障害物との干渉を防止し易く、しかも前記のように
多軸早送り指令を与えるだけで、合成速度が自動的に演
算されるため、入力データの作成が容易という効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、この発明の一実施例にかかる早送り
制御装置の概念構成を示すブロック図、（Ｂ）は同早送
り制御装置による移動経路を示す説明図である。

【図２】その早送り制御装置の制御動作を示す流れ図で
ある。

【図３】同実施例の早送り制御装置による制御対象とな
る旋盤の平面図である。

【図４】他の実施例の早送り制御装置の制御対象となる
ガントリーローダの正面図である。

【図５】従来の早送り制御方法の説明図である。

【図６】従来の切削送りの制御方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…ＮＣ装置、３…ＮＣプログラム、４…演算制御部、
７…最後到達軸判定手段、８…各軸速度決定手段、９…
合成速度演算手段、１０…各種パラメータ記憶部、１２
…主軸、１３…タレット、１９…ガントリーローダ、Ｌ
_x ，Ｌ_y …送り量指令値、Ｎ１…多軸早送り指令、Ｏ…
現在位置、Ｐ…目標位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多軸早送り指令の各軸の送り量指令値と
   各軸の最大速度とから各軸の最短送り所要時間を演算
   し，最短送り所要時間が最大となる最後到達軸を求める
   手段と、この最後到達軸を駆動する速度指令値をこの軸
   の前記最大速度に決定し，かつ他の各軸の速度指令値
   を，その軸の送り量指令値の最後到達軸の最短送り所要
   時間による除算値に各々決定する手段とを備えた早送り
   制御装置。