JPH06274220A - Nc装置 - Google Patents

Nc装置

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JPH06274220A
JPH06274220A JP6382393A JP6382393A JPH06274220A JP H06274220 A JPH06274220 A JP H06274220A JP 6382393 A JP6382393 A JP 6382393A JP 6382393 A JP6382393 A JP 6382393A JP H06274220 A JPH06274220 A JP H06274220A
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JP
Japan
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speed
acceleration
deceleration
allowable
unit time
Prior art date
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Withdrawn
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JP6382393A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Tsumura
憲治 津村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06274220A publication Critical patent/JPH06274220A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多ブロックに亘って機械にショックを与える
ことなく精度の良い加工を行ない得るNC装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 分配前加減速Iの内部に、記憶器1、記憶管
理器2、停止距離演算器3、目標速度演算器4、変速演
算器5及び速度演算器6を有し、多ブロックに亘る2次
関数型加減速で代表される加速度の変化率を許容値以下
に抑えてショックレスな軸送り制御を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はNC装置に関し、特にロ
ボット、三次元測定機及び倣い制御装置に適用して有用
なものである。
【0002】
【従来の技術】図2はNC装置の送り軸制御系を示すブ
ロック図である。同図では、一例としてX軸,Y軸の二
軸に関する制御系として示したが、サーボ器16,17
及びモータ18,19の組を並列に増設することにより
軸数に対応する制御系を構成することができる。
【0003】図2に示すように、NCデータ読込器11
は、加工NCデータを読込む。NCデータ解釈器12
は、前記加工NCデータを解釈し、送り軸制御に関して
各ブロック毎の指令速度下、各軸の方向を含んだ移動量
である指令位置及び補間方法の情報を得る。
【0004】許容速度演算器13は、各ブロックの形状
によって定まる形状許容速度fB とブロック間の継目に
おける継目許容速度fC を演算する。かくして、各ブロ
ックの指令速度F及び形状許容速度fB のうち小さい方
を許容速度fとし、f=min (F,fB )を得る。
【0005】加減速に必要な情報は、各ブロックの合成
距離l,許容速度f,継目許容速度fC があれば良く、
図3に示すように、第1,第2,…,第(i−1),第
i番目の情報として得られる。これより単位時間当りの
移動量Δlを演算して出力する(詳細は後述する)。
【0006】次に、単位時間当りの移動量Δlを分配器
15で各軸に配分する。図2の場合にはΔx,Δyの2
軸に分配する。指令が直線であれば分配比は一定値と
し、曲線であれば分配比を変化させるか、または曲線を
微小線分に分割し、すべてを直線とみなして処理する。
【0007】曲線指令と直線指令は、合成送りに関する
加減速には何ら差異が無いので、以下すべて直線指令と
して説明する。Δx,Δyの各軸の単位時間当りの移動
量はサーボ器16,17に与えられ、モータ18,19
を駆動して軸を動かす。
【0008】分配前加減速器14は、加減速パターン
を、多ブロックにまたがる場合は、直線形で行ってい
る。許容加速度をα0 ,現在の速度をF0 ,停止までの
距離をl 0 ,停止時間をt0 とすると、 F0 =α0 0 ,l0 =1/2α0 0 2 により、l0 が求まり、仮にl0 の範囲内で減速停止す
る場合の速度F(t)と移動量l(t)は F(t)=F0 −α0 t(0≦t≦t0 ) l(t)=F0 t−1/2α0 2 となる。
【0009】図4にl(t)のパターンをPまたはP′
で示す。パターンPでは、最初のブロックですでにLの
合成位置にあり、速度はF,パターンP′では、L′の
合成位置で速度はF′である場合の減速パターンであ
る。Pのパターンではまだ最初のブロック内で停止する
ことが可能なので、減速の必要性はなく、ブロックの許
容速度f1 まで加速し、単位時間Δt後の速度は F(t+Δt)=F(t)+α0 Δt となる。
【0010】パターンP′では、最初のブロックの継ぎ
目において、継目許容速度fC1となるので、減速を開始
し F(t+Δt)=F(t)−α0 Δt となる。すなわち仮に停止するとした場合の減速パター
ンに対し各ブロックの継目における速度FC1,FC2,…
と各許容速度f2 ,f3 ,…、継目許容速度fC1
c2,…を比較し、 FC1<min (f2 ,fC1),FC2<min (f3
c2),…,FCi-1<min (fi ,fCi-1) を満たせば加速可能とし、1つでも満たさなければ減速
する。比較の範囲は、仮に停止するとした場合に関係す
るブロックであれば良い。すなわち
【0011】
【数1】 を満たすiの最小値を求め(i=1,2,…iの範囲で
良い)、加速可能と判断された時は、F(t)と許容速
度f1 と比較し、 F(t)<f1 であれば加速し、 F(t)=f1 であれば同じ速度を保持する。すなわち、加速度αとし
てα0 ,0,−α0 の3値のみを用いれば自動的に直線
加減速となる。
【0012】速度が決定できれば、 Δl=F(t+Δt)・Δt により他に時間当りの移動量として出力する。
【0013】以上の方法で多ブロックに亘る直線形加減
速が可能となる。速度が決定できれば、 Δl=F(t+Δt)・Δt により単位時間当りの移動量として出力する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図5は、上述の制御系
を有するNC装置における多ブロックに亘る直線加減速
の速度下、加速度α及び加速度αの変化率(以下加々速
度と称す)βの時間変化を示す特性図である。同図に示
すように、速度の変化開始時点で加々速度βは正または
負の無限大の値となり、これが機械にショックを与え
る。
【0015】したがって、このショックを柔らげるた
め、サーボ器16,17内に、軸毎の加減速を入れるな
ど、精度を犠牲にしても緩衝のための手段を講じる必要
があった。従って精度の良い制御ができなかった。
【0016】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
多ブロックに亘って機械にショックを与えることなく精
度の良い加工を行ない得るNC装置を提供することを目
的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、与えられたNC加工データを読込む
NCデータ読込器と、このNCデータ読込器が読込んだ
NC加工データの指令速度、指令位置及び補間方法等の
指令を解釈するNCデータ解釈器と、このNCデータ解
釈器の出力情報に基づき各ブロックの制御する機械の許
容速度及び各ブロックの継ぎ目における許容速度を演算
する許容速度演算器と、この許容速度演算器の出力情報
に基づき複数の送り軸の合成送りに対する加減速を行な
う単位時間当りの合成送り方向移動量を演算する分配前
加減速器と、この分配前加減速器の出力情報に基づき各
軸の単位時間当りの移動量を演算する分配器と、この分
配器の出力情報に基づき各軸をそれぞれ移動するサーボ
器及びモータとを有するNC装置において、前記分配前
加減速器は、現在速度、現在加速度及び許容される加速
度の変化率の値に基づき、単位時間当りの合成送り方向
移動量を演算するように構成したことを特徴とする。
【0018】
【作用】上記構成の本発明によれば、分配前加減速器
は、許容される加々速度を加味して単位時間当りの合成
送り方向移動量を演算し、これを出力するので、送り軸
は所定の加々速度以下で加減速される。
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
【0020】本実施例は図2に示す制御系における分配
前加減速器14の構成を工夫したもので、他の構成は図
2に示す制御系と同様である。そこで、本実施例に係る
分配前加減速器Iを抽出して詳細に示す図1に基づきこ
の分配前加減速器Iを説明する。
【0021】同図に示すように、記憶器1は、各ブロッ
クの指令速度F1 ,F2 ,…Fi 、形状許容速度fB1
B2,…fBi、継目許容速度fC1,fC2,…fCi、合成
移動量l1 ,l2 ,…li を記憶する。記憶管理器2
は、単位時間当りの合成移動量Δlを積算し、先頭のブ
ロックの合成移動量l1 の値以上となり、情報が不必要
となった場合には記憶器1からそのブロックの情報を消
去し、合成移動量Δlの積算から合成移動量l1 を除く
ように更新する。停止距離演算器3は現在速度F
(t)、現在加速度α(t)から停止に必要な距離S
(t)を算出し、制御に必要なブロックの範囲を決定す
る。目標速度演算器4は制御範囲のブロックの指令速度
1 〜Fi 、形状許容速度fB1〜fBi、継目許容速度f
C1〜fCiの最低値を刻々の目標速度Va (t)として決
定する。変速演算器5は目標速度Va (t)と、現在速
度f(t)、現在加速度α(t)から、変速情報として
加々速度βの値を出力する。速度演算器6は現在速度V
(t)、現在加速度α(t)と変速情報により単位時間
後の速度V(t+Δt)、加速度α(t+Δt)を決定
し、単位時間当りの移動量Δl(t)を出力する。
【0022】かくして分配前加減速器Iから出力される
出力情報は加々速度βを許容値以内に制限した加減速情
報を含むものとなる。
【0023】図6に一般的な2次関数型加減速パターン
の特性図を示す。同図に示すように領域A〜Gに分類で
きるが、加々速度βは、許容加々速度β0 とすると、β
はβ 0 ,0、−β0 の3値しかとらず |β|≦β0 となって機械にショックを与えない。またβがβ0
0、−β0 の3値しかとらない事により自動的に2次関
数型加減速となる。従ってサーボ器16,17は精度を
犠牲にするような軸毎の加減速手段を有することはなく
精度の良い切削等、所定の動作が可能となる。
【0024】図7に直線加減速部分が全くない2次関数
型加減速パターンの特性図を示す。本実施例では図7の
パターンにおける計算式を使用するが、図6のパターン
は各演算式が複雑になるだけで本質的差はない。また、
他の加減速パターンとして、3次以上の多次関数型、シ
グモイド関数型などは演算式が異なるだけである。
【0025】ここで図7における2次関数型加減速にお
いて、現在速度をf(t)、現在加速度をα(t)、許
容加々速度をβ0 、停止距離をS(t)とすると、
【0026】
【数2】
【0027】停止距離演算器4はこの演算を単位時間毎
に行う。記憶管理器2は単位時間毎の移動量Δlを積算
し、出力済合成移動量l(t)として管理し、 l(t)≧l1 のチェックを行ない、式が成立すれば記憶器1の情報を
消去すると共に、l(t)の値をl1 だけ減じる。した
がって、停止距離範囲内のブロックは、
【0028】
【数3】 を満たすiを求め、i=1,2,…iまでが制御対象ブ
ロックとなる。
【0029】目標速度演算器5は、この制御対象ブロッ
ク内の各ブロックの許容速度f1 ,f2 ,…,fi と継
目許容速度fC1,fC2,…,fCi-1の最低速度を目標速
度V a (t)とする。すなわちVa (t)=min
(f1 ,f2 ,…,fi ,fC1,fC2,…,fCi-1)で
ある。ここでfCiを除いたのは、i番目の終端速度規定
なので、停止距離を確保しており、i番目の終端速度を
越えないようになっているからである。
【0030】変速演算器6は、
【数4】
【0031】速度演算器7は、サンプリングタイムΔt
後の新しい速度f(t+Δt)と加速度α(t+Δt)
を f(t+Δt)=f(t)+α(t+Δt)、α(t+
Δt)=α(t)+β(t) とし、単位時間当りの移動量として Δl(t)=f(t+Δt)・Δt を出力する。
【0032】以上のように、本実施例は加々速度βをβ
0 ,0、−β0 の3値しかとらないので、ショックがな
く、かつ自動的に2次関数型加減速となる。また現在の
速度、加速度と許容加々速度からの停止に必要な距離の
範囲内における各ブロックの指令速度、許容速度、継目
速度の最低速度値を常に目標値として定めているので、
速度の制約条件を越えることなく加減速できる。
【0033】以上説明した分配前加減速器Iにおける一
連の処理手順を図8のフローチャートに示す。
【0034】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、多ブロックに亘り許容加々速度
以下の加々速度で分配前加減速値を演算するので、原理
的に機械的ショックがなく、後段のサーボ器において、
軸固有の加減速を持つなどの精度を犠牲にしてショック
を柔らげる必要がなく、精度の良い加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る分配前加減速器を抽出し
て詳細に示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例を適用するNC装置の一般的な
送り軸制御系を示すブロック図である。
【図3】NCプログラムの各ブロックにおける合成移動
量と速度制限情報とを示す説明図である。
【図4】図3に、さらに直線加減速におけるパターンを
追加した説明図である。
【図5】直線型加減速における、速度、加速度及び加々
速度を示す特性図である。
【図6】2次関数型加減速における、速度、加速度及び
加々速度を示す特性図(許容加速度制限に達したパター
ン)である。
【図7】2次関数型加減速における、速度、加速度及び
加々速度を示す特性図(許容加速度制限に達しないパタ
ーン)である。
【図8】本発明の実施例に係る分配前加減速器の処理手
順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
I 分配前加減速器 1 記憶器 2 記憶管理器 3 停止距離演算器 4 目標速度演算器 5 変速演算器 6 速度演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えられたNC加工データを読込むNC
    データ読込器と、このNCデータ読込器が読込んだNC
    加工データの指令速度、指令位置及び補間方法等の指令
    を解釈するNCデータ解釈器と、このNCデータ解釈器
    の出力情報に基づき各ブロックの制御する機械の許容速
    度及び各ブロックの継ぎ目における許容速度を演算する
    許容速度演算器と、この許容速度演算器の出力情報に基
    づき複数の送り軸の合成送りに対する加減速を行なう単
    位時間当りの合成送り方向移動量を演算する分配前加減
    速器と、この分配前加減速器の出力情報に基づき各軸の
    単位時間当りの移動量を演算する分配器と、この分配器
    の出力情報に基づき各軸をそれぞれ移動するサーボ器及
    びモータとを有するNC装置において、 前記分配前加減速器は、現在速度、現在加速度及び許容
    される加速度の変化率の値に基づき、単位時間当りの合
    成送り方向移動量を演算するように構成したことを特徴
    とするNC装置。
JP6382393A 1993-03-23 1993-03-23 Nc装置 Withdrawn JPH06274220A (ja)

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