JPH06274229A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボ系の追従誤差を指令形状と送り速度に
より予測し、所定の軌跡誤差（トレランス量）におさま
るように速度指令を制御するとともに、指令形状を位置
補正し工作機械のサーボ系を制御する方式において一時
停止を行なっても、停止位置が指令形状で停止すること
が出来る数値制御装置を提供する。 【構成】 外部から入力される一時停止信号により、速
度指令を所定の速度に減速する減速手段と該減速と同時
に位置補正量を所定時間で減少させる位置補正減衰手段
を備え所定の時間経過後演算を停止するとともに外部か
ら入力される再起動信号により演算を再開するとき前記
位置補正量を所定の位置補正量まで所定時間で徐々に増
加させる位置補正増加手段で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械の数
値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に数値制御装置においては、加工プ
ログラムで指令される指令形状データ（位置と関数）と
送り速度指令に基づいて工作機械を駆動するよう制御さ
れる。この速度指令は指令形状データのある位置から別
のある位置までの２点間の移動速度を示すデータである
が、この２点間の間の速度は一定として指令している。
従って、停止状態からある速度ｖで移動してまた停止す
るような場合、速度指令は、速度０の状態からいきなり
速度ｖで移動して、またいきなり速度０を指令する。し
かし、現実の系においては系の慣性などが存在し、前述
のように加速度を無限大にする制御は行なえない。そこ
で、実際の工作機械においては、現実の系が実際に発生
することが出来る加速度で実現されるようにサーボ系を
制御している。この制御は、加減速処理といわれ、加速
に要する時間（時定数）を定め、この時間内に、例えば
速度０からｖまでの加速を行なうものである。

【０００３】しかし、この加減速処理の間は、実際の速
度指令と異なる速度で移動していることになり、この違
いが追従誤差と呼ばれる制御上の誤差となって現れる。
この追従誤差は、工具やアームの軌跡の誤差となって現
れ、製品の加工精度を悪化させる一因となる場合があ
る。特に昨今の高速で高精度に加工するため工作機械の
数値制御装置においては、サーボ系の追従誤差を指令形
状と送り速度により予測し、所定の軌跡誤差（トレラン
ス量）におさまるように速度指令を制御するとともに、
指令形状を位置補正し工作機械のサーボ系を制御する方
法が実現されている。

【０００４】図５は従来の装置における制御のブロック
図である。プログラム解析部２は、加工プログラム記憶
部１に記憶される加工プログラムを解析し、加工プログ
ラムで指令される高速加工に必要なトレランス量（許容
加工誤差量）、切削速度上限値等のトレランスパラメー
タをトレランスパラメータ記憶部３に記憶すると共に、
形状判定部４で加工プログラムで指令される形状指令か
ら形状を認識する。速度算出部５では形状判定部４で認
識された形状とトレランスパラメータ記憶部３に記憶さ
れたトレランスパラメータを用いて、前記トレランス量
に一定の係数をかけた加工誤差量を保証できる加工速度
が算出される。高速関数発生部６で、前記指令形状に基
づき前記加工速度に相当する関数が発生させる。さらに
該関数発生結果に基づき、加減速シミュレーション部７
で工作機械のサーボ系の追従をシミュレートする。位置
補正算出部８では、前記高速関数発生部６の関数発生結
果と前記サーボ系の追従をシミュレート結果から追従誤
差を予測し、追従誤差を補償する位置補正量が算出され
る。位置補正後の関数発生部１１では、前記高速関数発
生部６の関数発生結果に対して前記位置補正算出部８の
位置補正量を加算した位置補正後の指令値に対して前記
速度算出部５で算出された加工速度で関数発生を行な
い、軸駆動制御部１２で工作機械のサーボ系を駆動制御
する。なお機械を一時的に停止する場合はオペレータの
操作により一時停止信号を位置補正後の関数発生部１１
に送り、該一時停止信号により位置補正後の関数発生部
１１の動作を一時的に停止させている。さらに詳細に説
明するため図６の動作指令軌跡を用いて説明を補足す
る。

【０００５】Ｐ１〜Ｐ８は高速関数発生部６により発生
された関数の示す軌跡である。ｐ７〜ｐ１４はトレラン
ス量に一定の係数をかけた加工誤差量を保証しうる加工
速度に基づき高速関数発生部６によって関数発生させ、
この結果に基づいて加減速シミュレーション部７で工作
機械のサーボ系の追従をシミュレートさせた結果による
予測軌跡を示す。ｌ１〜ｌ８はサーボ系の追従誤差を予
測し結果から軌跡誤差を予測したスカラ量（Ｐ１−ｐ
７、・・・・、Ｐ８−ｐ１４）を示している。ここで予
測した軌跡誤差を補正するために、前記スカラ量（軌跡
誤差）に所定の係数（本例では１／２）を乗じた軌跡誤
差量を前記関数発生軌跡に対して位置補正を加えた位置
補正後の指令軌跡Ｐ１’〜Ｐ８’が作成される。この位
置補正後の指令軌跡Ｐ１’〜Ｐ８’に基づいて工作機械
のサーボ系を駆動制御すると工作機械の動作軌跡はｐ
７’〜ｐ１４’となり、許容加工誤差量内の動作軌跡と
なるように制御されることを示している。なおｐ８→Ｐ
８は、サーボ系の時定数による追従誤差量を示してい
る。

【０００６】このような数値制御装置において、一時停
止が行なわれると加工速度は図７のタイムチャートに記
載したように、速度指令Ｖは直ちに０が指令される。こ
の時の軌跡動作を示したものが図８であり、軌跡Ｌ０は
加工プログラムで指令される指令形状であり、軌跡Ｌ１
は位置補正後の関数発生軌跡、軌跡Ｌ２は、実際の工作
機械の動作軌跡を示している。一時停止信号Ｔが入力さ
れると、速度指令が０となるため、位置補正後の関数発
生軌跡は、位置Ｐａで即停止されるが工作機械の動作軌
跡は、前記サーボ系の加減速による時定数による追従誤
差を持っているから一時停止信号Ｔが入力された時に
は、位置Ｐｂにあり前記時定数を経過後、位置Ｐａに到
達する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の制御に
よれば、一時停止が行なわれると位置補正後の位置で停
止するので指令形状とは異なる位置に停止してしまう。
このため加工形状に対して食い込みあるいは突起形状が
著しく発生する。この食い込み傷や突起を修正するため
加工後の補修作業が著しく発生するという問題があっ
た。

【０００８】従って、加工時に一時停止を極力行なわな
いように操作する配慮が必要があったが、切削上での切
粉の巻きつきあるいは安全上での停止操作が必要な場合
があり一時停止操作を全くなくすことは出来ない。よっ
て上述した問題を解決する必要があった。

【０００９】本発明の目的は、上述の問題点に鑑みサー
ボ系の追従誤差を指令形状と送り速度により予測し、所
定の軌跡誤差（トレランス量）におさまるように速度指
令を制御するとともに、指令形状を位置補正し工作機械
のサーボ系を制御する方法において一時停止を行なって
も、停止位置が指令形状で停止することが出来る数値制
御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】加工プログラムの指令形
状データと送り速度指令に従い演算動作する数値制御装
置であって、送り軸モータを駆動する駆動制御部が持つ
加減速時定数による軌跡誤差を前記指令形状データと送
り速度指令と加減速時定数から予測し、該軌跡誤差が所
定の値以内となるような補正量を算出し、この補正量に
より指令位置を補正する位置補正制御を行なう数値制御
装置において、外部から一時停止信号を入力する一時停
止信号入力手段と、前記一時停止信号が入力されると、
前記速度指令の速度を徐々に減速させ第１の所定時間後
に０となるように減速制御する減速制御手段と、前記一
時停止信号が入力されると、前記指令位置補正量を徐々
に減少させ前記第１所定時間後に０となるように減少制
御する補正量減衰手段と、外部から再起動信号を入力す
る再起動信号入力手段と、前記再起動信号が入力される
と、前記速度指令の速度を徐々に増速させ第２の所定時
間後に当初の速度指令となるようにする速度増加手段
と、前記再起動信号が入力されると、前記指令位置補正
量を０より徐々に増加させ第２の所定時間後に当初の補
正量となるようにする補正量増加手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１１】さらには、前記第１および第２の所定時間
は、前記加減速時定数に基づき算出されることを特徴と
する。

【００１２】

【作用】外部から入力される一時停止信号により、速度
指令を所定の速度に減速する減速手段と該減速と同時に
位置補正量を所定時間で減少させる位置補正減衰手段を
備え、所定の時間経過後演算を停止するようにしたか
ら、停止時には位置補正量がなくなり、指令軌跡上で機
械を停止することが出来る。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。図１
は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、従来技
術と同等なものについては同符号をつけその説明を省略
する。図１において、速度算出部５で算出された加工速
度は、速度指令加減速部９で一時停止／再起動信号によ
り速度加減速処理が行なわれ、位置補正算出部８で算出
された位置補正量を位置補正量増減部１０で一時停止／
再起動信号により増減し位置補正後の関数発生部１１へ
送出する。位置補正後の関数発生部１１は、前記増減さ
れた位置補正量を加算した位置補正後の指令値に対して
前記速度加減速処理が行なわれた加工速度で関数発生が
行なわれ、軸駆動制御部１２で工作機械のサーボ系を駆
動制御する。

【００１４】さらに図３のフローチャートを用い本発明
により追加される速度指令加減速部９および位置補正量
増減部１０の動作を説明する。一時停止処理中フラッグ
を判定し（ステップＳ１）、一時停止処理中でなけれ
ば、オペレータの操作により一時停止信号（一時停止
釦）が入力されたかを判定し（ステップＳ２）、一時停
止信号が入力されていなければ、ステップＳ２０へ進
む。一時停止信号が入力されると一時停止処理中フラッ
グをＯＮ（ステップＳ３）し、ワーキングカウンタＷを
カウントアップ（ステップＳ６）しワーキングカウンタ
Ｗが、所定の回数Ｔｔ／Ｔａ（Ｔｔはサーボ系の時定数
でありＴａは関数発生制御周期）に達していれば、ワー
キングカウンタＷを（Ｔｔ／Ｔａ）にセットすると共に
加工速度Ｖおよび位置補正量εをゼロにして処理を終了
し（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０）、ワーキングカウン
タＷが所定の回数Ｔｔ／Ｔａに達していなければ、速度
算出部５で算出された加工速度Ｖｃに対して加減速処理
した加工速度Ｖを式（１）で算出（ステップＳ１１）す
る。

【００１５】 Ｖ＝Ｖｃ×（Ｔｔ−Ｗ×Ｔａ）／Ｔｔ・・・・・式（１） さらに加減速処理した加工速度Ｖが、速度算出部５で算
出された加工速度Ｖｃに所定の係数Ｋを乗じた値より小
さくなる時は、加工速度Ｖを加工速度Ｖｃに所定の係数
Ｋを乗じた値にクランプする（ステップＳ１２、Ｓ１
３）。なお加工速度Ｖを加工速度Ｖｃに所定の係数Ｋを
乗じた値にクランプするのは、加工速度を極端に減速す
ると、サーボ系の時定数の遅れにより停止時の工作機械
の動作軌跡が乱れるためスムースに停止させるべく実測
的に決定され本実施例では１／２の速度でクランプする
ようにしている。さらに位置補正量についても、位置補
正算出部８で算出された位置補正量εｃに対して増減処
理した位置補正量εを式（２）で算出する（ステップＳ
１４）。

【００１６】 ε＝εｃ×（Ｔｔ−Ｗ×Ｔａ）／Ｔｔ・・・・・式（２） 一方ステップＳ１で、一時停止処理中と判定されれば、
オペレータの操作により再起動信号（再起動釦）が入力
されたかを判定し（ステップＳ４）再起動信号が入力さ
れていれば、再起動中フラッグをＯＮ（ステップＳ１
５）し、後述するステップＳ１６以降で再起動処理が行
なわれる。また再起動中フラッグを判定し（ステップＳ
５）再起動中であれば同様後述するステップＳ１６以降
で再起動処理が行なわれる。再起動中でなければ上述し
たステップＳ６以降の動作を繰り返し一時停止処理を継
続する。次にステップＳ４、Ｓ５で再起動信号が入力あ
るいは再起動中と判定され再起動処理が開始されるとワ
ーキングカウンタＷをカウントダウン（ステップＳ１
６）され、ワーキングカウンタＷがゼロまたは負となる
まで、上述したステップＳ１１〜Ｓ１４で加工速度Ｖの
加速処理および位置補正量εの増加処理が行なわれる。
ワーキングカウンタＷがゼロまたは負となると一時停止
処理中および再起動中をＯＦＦし（ステップＳ１８、ス
テップＳ１９）ワーキングカウンタＷをクリア（ステッ
プＳ２０）するとともに、速度算出部５で算出された加
工速度Ｖｃおよび位置補正算出部８で算出された位置補
正量εｃをそのまま加工速度Ｖおよび位置補正量εとし
て出力する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。なお位置補正
後の関数発生部１１はこの加工速度Ｖおよび位置補正量
εを用いて関数発生制御される。上記動作は図２のタイ
ムチャートに記載される動作となり一時停止が行なわれ
ると加工速度Ｖは所定の値まで減速処理すると共に位置
補正量εが減少され、サーボ系の時定数Ｔの時間経過後
停止する。再起動が行なわれると加工速度Ｖは所定の値
で起動したのち加速が行なわれるとともに位置補正量ε
は増加している。この時の軌跡動作を示したものが図４
であり、軌跡Ｌ０は加工プログラムで指令される指令形
状であり、軌跡Ｌ１は位置補正後の関数発生軌跡、軌跡
Ｌ２は、実際の工作機械の動作軌跡を示している。一時
停止信号Ｔが入力されると、加工速度の減速と共に位置
補正後の関数発生軌跡は、位置補正量が減少してくるた
め位置Ｐａから位置Ｐａｔ（指令軌跡上の点）に変化し
停止する。再起動が行なわれると加工速度の増速ととも
に位置補正量が増加し再起動処理の完了時には、通常加
工状態に復帰する。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、指令形状を位置補正し
工作機械のサーボ系を制御する方式において、外部から
入力される一時停止信号により工作機械を一時停止する
際位置補正量を減衰させて停止するようにしたから、停
止位置は指令形状上で停止するため、加工形状に対して
食い込みあるいは突起形状が軽減され加工後の補修作業
に要する工数が著しく改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる数値制御装置の実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】本実施例における一時停止動作タイムチャート
である。

【図３】本実施例のフローチャートである。

【図４】本実施例における一時停止動作軌跡を示す図で
ある。

【図５】従来装置のブロック図である。

【図６】指令形状を位置補正させる補正動作を示す図で
ある。

【図７】従来装置における一時停止動作タイムチャート
である。

【図８】従来装置における一時停止動作軌跡を示す図で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工プログラムの指令形状データと送り
   速度指令に従い演算動作する数値制御装置であって、送
   り軸モータを駆動する駆動制御部が持つ加減速時定数に
   よる軌跡誤差を前記指令形状データと送り速度指令と加
   減速時定数から予測し、該軌跡誤差が所定の値以内とな
   るような補正量を算出し、この補正量により指令位置を
   補正する位置補正制御を行なう数値制御装置において、 外部から一時停止信号を入力する一時停止信号入力手段
   と、 前記一時停止信号が入力されると、前記速度指令の速度
   を徐々に減速させ第１の所定時間後に０となるように減
   速制御する減速制御手段と、 前記一時停止信号が入力されると、前記指令位置補正量
   を徐々に減少させ前記第１所定時間後に０となるように
   減少制御する補正量減衰手段と、 外部から再起動信号を入力する再起動信号入力手段と、 前記再起動信号が入力されると、前記速度指令の速度を
   徐々に増速させ第２の所定時間後に当初の速度指令とな
   るようにする速度増加手段と、 前記再起動信号が入力されると、前記指令位置補正量を
   ０より徐々に増加させ第２の所定時間後に当初の補正量
   となるようにする補正量増加手段と、 を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の数値制御装置であって、
   前記第１および第２の所定時間は、前記加減速時定数に
   基づき算出されることを特徴とする数値制御装置。