JPH0769732B2 - 数値制御方法 - Google Patents

数値制御方法

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JPH0769732B2
JPH0769732B2 JP62214071A JP21407187A JPH0769732B2 JP H0769732 B2 JPH0769732 B2 JP H0769732B2 JP 62214071 A JP62214071 A JP 62214071A JP 21407187 A JP21407187 A JP 21407187A JP H0769732 B2 JPH0769732 B2 JP H0769732B2
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正人 領木
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/35Nc in input of data, input till input file format
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41192Compensation for different response times, delay of axis

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、実加工における加工誤差を非常に小さくする
ように数値制御(NC)プログラムに指令された加工形
状,送り速度等により工作機械の駆動部を制御する数値
制御方法に関する。
(技術的背景と解決すべき問題点) 数値制御工作機械ではNCプログラムにより加工形状,送
り速度,使用工具等を指定して加工を行なっているが、
実際の加工においてはサーボ系の負荷等に基づく遅れの
ため、NCプログラムで指定した径路と実際の工具径路と
の間に差(加工誤差)が生じる。特に高速の切削送り速
度の場合、加工誤差はコーナ部切削や円弧指令の時に顕
著に大きくなる。このため、NCプログラムで指定した送
り速度指令値に対して、コーナ部や円弧に対する指令で
は、コーナ部の形状や円弧指令の形状に応じて、送り速
度を下げるようにする送り速度制御方法が種々提案され
ている。
NC装置の従来技術の一例を、ブロック構成で第6図に示
して説明する。
第6図において、NCプログラム1はテープリーダ等(図
示せず)を介してNC装置内の所定のメモリ(図示せず)
に記憶される。プログラム解釈部2はメモリに記憶され
たNCプログラム1を1ブロック毎に読込み、NCプログラ
ムを実行するためのデータ(実行データ)に変換する。
ここで、プログラム解釈部2はいわゆる1ブロック先読
み処理を行ない、コーナ部の形状に基づき送り速度指令
値に対して自動的にオーバーライドをかけたり、円弧指
令において円弧半径の指令値に基づき送り速度指令値に
対して自動的にオーバーライドをかけたりすることによ
り、コーナ部や円弧指令において自動的に送り指令速度
を下げている。また、関数発生部3はプログラム解釈部
2で求められた実行データを基に、各軸毎の単位時間当
り移動量Δfを求める。そして、加減速処理部4は連続
する単位時間当り移動量Δfに対して必要な加減速処理
を施して移動量Δf′を求め、軸駆動部5は移動量Δ
f′と、モータ6に機械的に連結された位置検出器7か
らの位置検出値P0とによりフィードバック制御を行なっ
ている。これにより、NCプログラム1の指令に従ってモ
ータ6による加工が実行される。
ところで、工作機械の加工誤差の原因は主にサーボ系の
遅れによって生じるが、第7図(A)〜(D)に示す様
にコーナ部や円弧指令のとき、サーボ系の遅れ量dが小
さい場合(同図(A),(C))には加工誤差∈も小さ
くなり、サーボ系の遅れ量dが大きい場合(同図
(B),(D))には加工誤差∈も大きくなる。すなわ
ち、サーボ系の遅れ量dを制御することにより加工誤差
∈の大きさを制御することが可能であることが分る。な
お、第7図(A)〜(D)においてPCは指令値を示し、
PAは実際の検出値を示している。また、サーボ系の遅れ
量dは制御系によるもの(指令時の加減速処理等による
遅れ)、駆動系によるもの(サーボモータ,テーブル等
の特性による遅れ)の2つが考えられるが、前者は加工
形状,送り速度,サーボ系の定数等より容易に予測でき
るものである。例えば第7図(C)に示す様な円弧指令
の場合、各軸の制御系によるサーボ系の追従遅れ量d
x(t),dy(t)は、 但し、R:円弧の半径(指令値) ω:角速度 τxy:各軸のサーボ系の定数 となり、これらよりサーボ系の追従遅れ量d(t)は で求められる。これに対し、後者はサーボモータ、テー
ブル等の機械的な特性によるもので、動的なものである
ために予測し難いものである。
すなわち従来の数値制御方法では、NCプログラムに指定
された加工形状,送り速度或いはサーボ系の定数等よ
り、そのNCプログラムを用いて加工を行なう際に生じる
加工誤差を予測し、その加工誤差を小さくするようにNC
装置の送り速度を制御するものであるため、サーボモー
タ,テーブル等が有する加工誤差に与える動的要因を全
く考慮していなかった。その結果、正確に加工誤差を制
御することが困難であった。
(発明の目的) 本発明は上記欠点を解消するためになされたものであ
り、NC装置の送り速度を決定する際に、工作機械の駆動
部に取付けられた位置検出器からの位置検出値により実
際のサーボ追従遅れ量を算出し、そのサーボ追従遅れ量
に基づいて送り速度指令値の補正を行ない、各軸毎の単
位時間当りの移動量の補正を行なうことにより、正確な
加工誤差の制御が可能な送り速度の決定を行なう数値制
御方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、NCプログラムに指令された加工形状,送り速
度等により工作機械の駆動部を制御する数値制御方法に
関するもので、本発明の上記目的は、加工時の送り速度
指令値を生成する際、前記数値制御プログラムに指令さ
れた加工形状に基づいて、加工誤差が加工における公差
以内となるように算出された許容サード追従遅れ量と、
前記工作機械の駆動部に取付けられた位置検出器からの
位置検出値および指令された移動量から算出された実際
のサーボ追従遅れ量を比較し、実際のサーボ追従遅れ量
が前記許容サーボ追従遅れ量より大きい場合に、該許容
サーボ追従遅れ量以内に収まるように送り速度指令値の
補正を行ない、この補正された送り速度指令値により前
記駆動部の制御を行なうことによって達成される。
(発明の作用) 本発明は、従来予測が非常に困難であった駆動系を含め
たサーボ系の追従遅れ量を、工作機械の駆動部に取付け
た位置検出器からの位置検出値をもとに算出することに
より予測ではなく正確に把握し、その追従遅れ量に基づ
いて工作機械の加工誤差を制御している。このため、加
工誤差を正確に把握,制御することが可能であり、加工
精度の高いNC加工を実現することができる。
(発明の実施例) 第1図は本発明方法を実施する装置の構成を第6図に対
応させて示しており、NCプログラム1の1ブロック毎の
データを読込むプログラム解釈部2は、複数ブロックデ
ータの先読み処理を可能にするためのデータバッファ21
を有しており、さらに関数発生部3はプログラム解釈部
2からのNCプログラムに指令された送り速度指令値に対
し、後述する送り速度補正量算出部10からの送り速度補
正量ΔFを加味した送り速度を新らたな送り速度指令値
とし、該送り速度指令値に基づき、各軸毎の単位時間当
りの移動量Δfを求める。
ここに、本発明の特徴は送り速度補正量算出部10を設け
たことにあるので、送り速度補正量算出部10の詳細を第
2図に示して説明する。すなわち、プログラム解釈部2
で求められたバッファリングデータBDは加工形状評価部
11に入力され、評価データは公差∈と共に許容遅れ量
算出部12に入力され、算出された許容遅れ量dtは比較処
理部13に入力される。また、位置検出器7からの位置検
出値P0は関数発生部3からの移動量Δfと共に追従遅れ
量算出部14に入力され、求められた追従遅れ量dpは比較
処理部13に入力され、比較処理部13で求められた差Δd
は補正量算出部15に入力されている。
このような構成において、送り速度補正量算出部10の処
理動作の流れは第3図に示すようになっており、加工形
状評価部11はプログラム解釈部2にバッファリングされ
ているデータBDを読込み(ステップS1)、NCプログラム
1の指令形状が直線であるか又は円弧であるかを判別す
る(ステップS2,S3)。そして、許容遅れ量算出部12に
おいて、直線と判断された場合は第4図に示すようにブ
ロック間コーナ部において、加工誤差がオペレータの指
定する加工における公差(以下、加工公差という)∈
以内となるような許容遅れ量(指令値Pcと実際の検出値
PAの差)dtを求める(ステップS4)。また、円弧と判断
された場合も、第5図に示すように円弧指令中において
加工誤差がオペレータの指定する加工公差∈以内とな
るような許容遅れ量dtを求める(ステップS7)。ここ
で、許容遅れ量dtは加工公差∈t,形状データ(直線の場
合はコーナ部角度であり、円弧の場合は指令半径であ
る),サーボ系の定数等から求められる量であり、加工
形状により算出される加工誤差が加工公差∈となるよ
うな場合の遅れ量である。また、本実施例では許容遅れ
量∈はNCプログラム1で指定されるが、NCプログラム
以外にもパラメータ設定のキーボードなどの入力装置に
よる指定も考えられる。そして、許容遅れ量算出部12は
直線指令時にそのデータブロックの移動量を求め、移動
量がコーナ部の許容遅れ量に基づく所定設定値以下か否
かをチェックし(ステップS5)、設定値以下の場合はそ
のブロックと前後の数ブロックのデータを基に形状変化
に対応した仮想円弧を考え(ステップS6)、その仮想円
弧に対して円弧指令時と同様な処理を行なう。次に追従
遅れ量算出部14は、関数発生部3からの各軸毎の移動量
Δfと位置検出器7からの各軸毎の検出値P0から求めら
れる各軸毎の追従遅れ量を合成して実際の追従遅れ量dp
を求める(ステップS8)。そして、比較処理部13は、許
容遅れ量算出部12で求めた許容遅れ量dtと追従遅れ量算
出部14で求めた追従遅れ量dpとの差Δd(=dp−dt)を
求め(ステップS9)、補正量算出部15は上記差Δdの値
に基づいて送り速度補正量ΔFを求める。すなわち、Δ
d>0の場合には差Δdを小さくすべく、送り速度を下
げるように送り速度補正量ΔFを決定する(ステップS1
0)。また、Δd≦0の場合にはΔF=0とし、送り速
度の補正を行なわない。なお、本実施例では行なってい
ないが、Δd<0の場合には送り速度を上げることが可
能であるから、送り速度を上げるような送り速度補正量
ΔFを決定することも考えられる。
ここで、前記の許容サーボ追従遅れ量および実際のサー
ボ追従遅れ量は、ベクトル量として処理されるものであ
るが、スカラー量とし処理を行っても問題はない。た
だ、ベクトル量を用いた方がより正確な送り速度指令値
の補正が可能である。
以上のように、NCプログラムの指令形状,送り速度,許
容誤差量等より求められる許容遅れ量と実際の追従遅れ
量を比較し、追従遅れ量が許容遅れ量以内に収まるよう
に送り速度指令に補正を与えることにより、加工誤差を
正確に制御することが可能となる。
(発明の効果) 本発明によれば、加工誤差の原因となるサーボ系の追従
遅れ量を常に監視し、実際の追従遅れ量に基づいてNCプ
ログラムの送り速度指定値を補正しているため、加工誤
差を小さくできるばかりでなく、確実に把握,制御する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する装置のブロック構成図、
第2図はその一部を詳細に示すブロック構成図、第3図
は本発明に用いる送り速度補正量算出部の動作例を示す
フローチャート、第4図及び第5図は本発明を説明する
ための図、第6図は従来の数値制御方式による装置例を
示すブロック構成図、第7図(A)〜(D)はその動作
を説明するための図である。 1……NCプログラム、2……プログラム解釈部、3……
関数発生部、4……加減速処理部、5……軸駆動部、6
……モータ、7……位置検出器、10……送り速度補正量
算出部、11……加工形状評価部、12……許容遅れ量算出
部、13……比較処理部、14……追従遅れ量算出部、15…
…補正量算出部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】数値制御プログラムに指令された加工形
    状,送り速度等により工作機械の駆動部を制御する数値
    制御方法において、加工時の送り速度指令値を生成する
    際、前記数値制御プログラムに指令された加工形状に基
    づいて、加工誤差が加工における公差以内となるように
    算出された許容サード追従遅れ量と、前記工作機械の駆
    動部に取付けられた位置検出器からの位置検出値および
    指令された移動量から算出された実際のサーボ追従遅れ
    量を比較し、実際のサーボ追従遅れ量が前記許容サーボ
    追従遅れ量より大きい場合に、該許容サーボ追従遅れ量
    以内に収まるように送り速度指令値の補正を行ない、こ
    の補正された送り速度指令値により前記駆動部の制御を
    行なうようにしたことを特徴とする数値制御方法。
  2. 【請求項2】前記許容サーボ追従遅れ量及び前記実際の
    サーボ追従遅れ量が共にスカラー量である特許請求の範
    囲第1項に記載の数値制御方法。
  3. 【請求項3】前記許容サーボ追従遅れ量及び前記実際の
    サーボ追従遅れ量が共にベクトル量である特許請求の範
    囲第1項に記載の数値制御方法。
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