JPH06282323A - 補間後加減速に対する補正を行うサーボモータの制御方法 - Google Patents

補間後加減速に対する補正を行うサーボモータの制御方法

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JPH06282323A
JPH06282323A JP9191493A JP9191493A JPH06282323A JP H06282323 A JPH06282323 A JP H06282323A JP 9191493 A JP9191493 A JP 9191493A JP 9191493 A JP9191493 A JP 9191493A JP H06282323 A JPH06282323 A JP H06282323A
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JP
Japan
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acceleration
deceleration
interpolation
movement command
processing
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JP9191493A
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Heisuke Iwashita
平輔 岩下
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コーナ部等の加工において、機械的ショック
を小さくすると共に形状誤差も小さくする。 【構成】 補間前に加減速処理を行う(S1)と共に、
各軸に移動指令を分配した後(S2)も加減速処理を行
い各軸毎の移動指令Aを求め(S3)、その後補間後加
減速時定数による遅れを補正するように、補正処理(S
4)を行い各軸への移動指令B(S5)とする。補間後
の加減速制御を行うことによって機械的ショックを少な
くし、この補間後加減速制御の時定数による遅れをその
後の補正によって補正するので、形状誤差を小さくする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の送り軸等を
駆動するサーボモータの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】加工プログラムに基づき工作機械の送り
軸等を駆動するとき、該送り軸を駆動するサーボモータ
を急激に駆動すると機械にショックを与え振動が発生し
加工面の精度を悪くしたり工作機械の寿命を低下させる
という問題がある。そのため、急激な速度変化をなくし
て機械にショックを与えないように、移動指令に対し加
減速処理を行ってサーボモータを制御することが一般的
に行われている。
【0003】この加減速処理には、加工プログラムで指
令された移動指令を各軸毎の移動指令に分配する前に指
令の接線方向にある時定数をかけて加減速を行う補間前
加減速方式と、各軸に分配された移動指令に対してそれ
ぞれ時定数をかけて加減速を行う補間後加減速方式とが
ある。通常、補間前加減速のみでは、機械のショックが
大きいため、補間後の加減速をも併用する場合が多い。
図1は、補間前加減速および補間後加減速をも実行する
ときのCNC(コンピュータ内蔵数値制御装置)が実行
する処理のブロック図で、加工プログラムから移動指令
および指令速度を読み、設定された時定数で徐々に指令
速度になるように該指令速度に対し加減速処理(補間前
加減速)を行い、その後、各軸への分配処理を行い各軸
の送り速度を決定し、この各軸への送り速度に対し加減
速処理(補間後加減速)を行って、その出力を各サーボ
モータへの移動指令とする。なお、補間後加減速を行わ
ないときは、各軸への分配処理後の移動指令が各軸への
移動指令となる。また、補間前加減速を行わないとき
は、プログラムで指令された移動指令を直接各軸に分配
することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】補間前加減速では、加
減速が各軸平等に行われ、加減速が行われた後の移動指
令が各軸に補間分配されることになるから、加減速処理
に起因する形状誤差は生じない。また、サーボ系の遅れ
によって発生する形状誤差はフィードフォワード制御に
よって大部分をなくすことができる。しかし、補間前加
減速だけでは、コーナー加工部でのショックを完全に取
ることができず、ショックからの機械の保護と機械振動
発生によって生じる加工精度の低下を防止することがで
きない。そのため補間後の加減速も同時に実施しなけれ
ばならないのが実情である。
【0005】ところが、補間後加減速では、各軸ごとに
加減速処理が実行されるから、形状誤差が生じる。例え
ば、コーナーの加工において、X軸方向への移動速度の
変化はないが、Y軸方向への移動速度の変化がある場
合、補間後加減速によるX軸方向への加減速処理では、
速度変化がないから、加減速処理を実行してもX軸方向
の移動速度は変化しない。しかし、Y軸方向は速度変化
があるから加減速されて、加減速前と後ではその速度が
異なる。このことは、X軸は指令どおり移動しY軸は指
令どおり移動しない部分があることを意味し、形状誤差
発生の原因となる。このようにショックをなくすことと
形状誤差の低減を両立することは補間前および後の加減
速処理だけでは難しい。そのため、従来は、補間後の加
減速処理による形状誤差を加工プログラムの解析の時点
で想定することによってプログラム軌跡を補正して形状
誤差を軽減する方法も採用されているが、このような方
法をオンラインで行うにはアルゴリズムが複雑になって
しまう。
【0006】そこで、本発明の目的は、補間後加減速処
理を行っても、機械的ショックを少なくし、形状誤差の
発生を小さくするサーボモータの制御方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】工作機械の送り軸等の被
駆動体各軸を駆動するサーボモータの制御方法におい
て、本発明は、移動指令を各軸に分配した後加減速処理
を行い加減速処理後の移動指令を求める。該加減速処理
後の移動指令に、この加減速処理後の移動指令の変化分
に比例する値をに補正して、サーボモータへの移動指令
とする。特に、上記加減速処理後の移動指令の変化分に
比例する値は、移動指令の変化量に上記加減速処理の時
定数の2乗の値を乗じた値に比例する値とする。
【0008】また、n番目の分配周期における上記加減
速処理後の移動指令をA(n)、該n番目の周期より1
つ前の分配周期における加減速処理後の移動指令をA
(n−1)、分配周期をTs、上記加減速処理の加減速
時定数をTa、比例定数をkとすると、各分配周期毎、
次の式の演算を行い、 B(n)=A(n)+k・{A(n)−A(n−1)}
・(Ta/Ts)2 この演算を行って得られる値B(n)をサーボモータへ
の移動指令とする。また、補間前の加減速処理行い、さ
らには上述した補間後の加減速処理およびその補正を行
ってサーボモータを制御する。
【0009】
【作用】補間後の各軸毎移動指令に対し加減速処理を行
い、得られた移動指令に対し、この加減速処理後の移動
指令の変化分に比例する値を補正する。そのため、加減
速処理で移動指令の変化が大きければ、大きいほど上記
補正値は大きくなり、補間後加減速処理後の移動指令は
大きく補正される。補間後加減速処理後の移動指令の変
化量が大きいということは、加減速前の移動指令と加減
速処理後の移動指令の差が大きいことを意味するので、
これを上述したように補正することになるから、加減速
処理後の移動指令が加減速前の移動指令に近づくことを
意味し、その分形状誤差を小さくする。
【0010】
【実施例】図2は、本発明の方法を実施する工作機械の
CNCが実行するサーボ系への移動指令の分配処理の機
能ブロック図である。図1に示す従来の方法と異なる点
は、補間後の加減速処理を行って得られた移動指令を図
1では直接サーボ系へ移動指令として出力していたが、
本発明では、この補間後加減速処理後、さらに、補正処
理を行って補正した移動指令をサーボ系に出力するよう
にしている。
【0011】この補正処理は次の1式の演算を行うもの
であるる。すなわち、補間後加減速処理によって出力さ
れる分配周期n番目の移動指令をA(n)、該n番目の
周期より1つ前の周期において、補間後加減速処理によ
って求められた移動指令をA(n−1)、補間後加減速
処理の時定数をTa、分配周期をTs、設定された定数
をkとすると、次の1式で示される処理を行って求めら
れる値B(n)を当該分配周期におけるサーボ系への移
動指令として出力するものである。
【0012】 B(n)=A(n)+k・{A(n)−A(n−1)}(Ta/Ts)2 …(1) 図3はCNCのプロセッサが本発明に関係して実施する
処理のフローチャートで、各軸への移動指令の分配周期
毎に該処理を実行する。なお、CNC工作機械の構成は
従来のCNC工作機械の構成と同一でありその構成の説
明は省略する。そして、従来の処理と相違点は、上述し
たように、補間後の加減速処理後にさらに補正処理が実
施される点のみである。
【0013】まず、加工プログラムから読み出された移
動指令に基づいて補間前の加減速処理を行い加減速処理
後の移動指令を求め(ステップS1)、該移動指令に基
づいて各軸へ移動指令を分配する(ステップS2)。分
配された各軸への移動指令に対し、補間後の加減速処理
を実行し、各軸毎に補間後加減速処理後の移動指令Aを
求める(ステップS3)。次に各軸毎に上記1式の演算
を行い補正された移動指令Bを求める(ステップS
4)。なお、1式において、A(n)は当該分配周期の
各軸の移動指令であるから、ステップS3で求めた各軸
の移動指令Aが用いられ、A(n−1)は当該周期より
1つ前の周期の各軸の移動指令であるから、後述するよ
うにステップS6で1周期前の各軸への移動指令Aをそ
れぞれ格納したレジスタR(A)に記憶する値を用い、
1式の演算を行うことにより当該周期の移動指令Bを求
める。こうして求められた補正された各軸毎の移動指令
Bをそれぞれ各軸のサーボ系へ出力する(ステップS
5)。そして、ステップS3で求めた各軸毎の補間後加
減速処理後の移動指令Aを次の周期の処理で1つ前の周
期の移動指令として使用するためにそれぞれレジスタR
(A)に格納し(ステップS6)、当該分配周期の処理
を終了する。
【0014】図4〜図12は本発明の実効をみるために
行った実験結果を表す図である。補間前の加減速の時定
数はすべて同一とし、50msecで4000mm/分
までに上昇させるものとしている。また、位置のフィー
ドフォワード制御(移動指令の微分値に係数をかけて速
度指令に加算する処理)を実施し、その時のフィードフ
ォワード係数を98%としている。そして、図4〜図6
は補間後時定数を16msec(目標指令値までに16
msecかかって達成させる)とし、補間後加減速に対
する補正を行わない場合であり、図7〜図9は補間後時
定数を40msecとし、補間後加減速に対する補正を
行わない場合、図10〜図12は補間後時定数を40m
secとし、補間後加減速に対する補正を650{=k
・(Ta/Ts)2 でTa=40mcec、Ts=4m
sec、k=6.5としたとき}とした場合(本発明の
適用)である。また、図4,図7,図10は、半径10
mmの円を速度4000mm/分で切削した場合ワーク
形状、図5,図8,図11は、半径5mmの1/4の円
弧を切削する円弧部分のワーク形状、図6,図9,図1
2は、1軸のみ速度を6000mm/分までの加速し、
次に「0」まで減速したときの速度、トルク指令、加速
度を表す図である。これらの条件を表にすると次のよう
になる。なお、図4,図5,図7,図8,図10,図1
1は切削面の精度をみるために、半径方向に拡大されて
いる。
【0015】 半径10mm 半径5mmの 速度6000mm の円弧 1/4の円弧 までの加減速 補間後加減速時定数;小 補間後加減速に対する補正 図4 図5 図6 なし 補間後加減速時定数;大 補間後加減速に対する補正 図7 図8 図9 なし 補間後加減速時定数;大 補間後加減速に対する補正 図10 図11 図12 あり(=650) 図4と図7および図5と図8を比較すると、補間後加減
速時定数が大きいほど形状誤差が大きくでている(図
7,図8の方が図4,図5よりそれぞれ大きく形状誤差
がでている)。しかし、図6と図9を比較すると、図6
の方、すなわち、補間後加減速時定数が小さいほど加速
度変化が大きく、大きなショックが機械に発生している
ことがわかる。このことは、補間後加減速を行うとショ
ックは小さくできるが、加工における形状誤差を大きく
することを示している。
【0016】一方、本願発明を適用した図10,図11
と図4,図7および図5,図8を比較すると、図10,
図11に示される形状誤差は図4,図5よりも大きい
が、図7,図8よりも小さい。また、図12と図6,図
9を比較すると、図12の加速度変化は図9と同程度で
あり、図6の加速度変化に比べ小さくなっている。この
ことより、本願発明を適用すれば、加速度変化を小さく
して機械に発生するショックを小さくし、かつ加工形状
誤差をも小さくすることができることがわかる。
【0017】
【発明の効果】本発明は、補間後加減速の後に、該補間
後加減速時定数による遅れが回復するように補正するこ
とによって、補間後加減速時定数による遅れから発生す
る加工形状誤差を小さくし、かつ、加減速時に生する機
械的ショックを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】補間前および補間後の加減速制御を行うCNC
の移動指令分配の機能ブロック図である。
【図2】本発明の一実施例のCNCの移動指令分配の機
能ブロック図である。
【図3】本発明の一実施例における移動指令分配周期毎
実施する加減速制御処理のフローチャートである。
【図4】補間前加減速制御を行うと共に時定数が小さい
補間後加減速制御を行って半径10mmの円弧を切削し
た時の加工形状を示す図である。
【図5】補間前加減速制御を行うと共に時定数が小さい
補間後加減速制御を行って半径5mmの1/4の円弧を
切削した時の加工形状を示す図である。
【図6】補間前加減速制御を行うと共に時定数が小さい
補間後加減速制御を行って1つの軸を速度6000mm
/分まで加速し、その後速度「0」に減速した時の速
度、トルク指令、加速度を表す図である。
【図7】補間前加減速制御を行うと共に時定数が大きい
補間後加減速制御を行って半径10mmの円弧を切削し
た時の加工形状を示す図である。
【図8】補間前加減速制御を行うと共に時定数が大きい
補間後加減速制御を行って半径5mmの1/4の円弧を
切削した時の加工形状を示す図である。
【図9】補間前加減速制御を行うと共に時定数が大きい
補間後加減速制御を行って1つの軸を速度6000mm
/分まで加速し、その後速度「0」に減速した時の速
度、トルク指令、加速度を表す図である。
【図10】補間前加減速制御を行うと共に時定数が大き
い補間後加減速制御を行いかつ、補間後加減速に対する
補正を行って半径10mmの円弧を切削した時の加工形
状を示す図である。
【図11】補間前加減速制御を行うと共に時定数が大き
い補間後加減速制御を行いかつ、補間後加減速に対する
補正を行って半径5mmの1/4の円弧を切削した時の
加工形状を示す図である。
【図12】補間前加減速制御を行うと共に時定数が大き
い補間後加減速制御を行いかつ、補間後加減速に対する
補正を行って1つの軸を速度6000mm/分まで加速
し、その後速度「0」に減速した時の速度、トルク指
令、加速度を表す図である。
【符号の説明】
A 補間後加減速処理後の移動指令 B 補間後加減速に対する補正を行った後の移動指令 Ta 補間後加減速の時定数 Ts 分配周期 k 係数

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の送り軸等の被駆動体各軸を駆
    動するサーボモータの制御方法において、移動指令を各
    軸に分配した後加減速処理を行い、該加減速処理後の移
    動指令の変化分に比例する値を上記加減速処理後の移動
    指令に補正して、サーボモータへの移動指令とする補間
    後加減速に対する補正を行うサーボモータの制御方法。
  2. 【請求項2】 上記加減速処理後の移動指令の変化分に
    比例する値は、移動指令の変化量に上記加減速処理の時
    定数の2乗の値を乗じた値に比例する値である補間後加
    減速に対する補正を行うサーボモータの制御方法。
  3. 【請求項3】 n番目の分配周期における上記加減速処
    理後の移動指令をA(n)、該n番目の周期より1つ前
    の分配周期における加減速処理後の移動指令をA(n−
    1)、分配周期をTs、上記加減速処理の加減速時定数
    をTa、比例定数をkとすると、各分配周期毎、次の式
    の演算を行い、 B(n)=A(n)+k・{A(n)−A(n−1)}
    ・(Ta/Ts)2 この演算を行って得られる値B(n)をサーボモータへ
    の移動指令とする請求項1記載の補間後加減速に対する
    補正を行うサーボモータの制御方法。
  4. 【請求項4】 プログラムで指令された移動指令を各軸
    に分配する前に加減速処理をも行う請求項1,請求項2
    または請求項3記載の補間後加減速に対する補正を行う
    サーボモータの制御方法。
JP9191493A 1993-03-29 1993-03-29 補間後加減速に対する補正を行うサーボモータの制御方法 Pending JPH06282323A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012234390A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Mitsubishi Electric Corp 軌跡制御装置
JP2013069123A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Fanuc Ltd コーナ部の許容内回り量による速度制御を行う数値制御装置

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