JPH0850504A - 極座標補間の速度制御を行う数値制御装置 - Google Patents

極座標補間の速度制御を行う数値制御装置

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JPH0850504A
JPH0850504A JP20456294A JP20456294A JPH0850504A JP H0850504 A JPH0850504 A JP H0850504A JP 20456294 A JP20456294 A JP 20456294A JP 20456294 A JP20456294 A JP 20456294A JP H0850504 A JPH0850504 A JP H0850504A
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JP
Japan
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coordinate system
block
minute
speed
end speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP20456294A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiko Iida
明子 飯田
Toshifumi Takeuchi
利文 竹内
Shusuke Oba
秀典 大場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0850504A publication Critical patent/JPH0850504A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 複数のサーボ軸で極座標系を構成するサーボ
システムを、直交座標系で指定されたプログラムに従っ
て制御する場合でも、分割された微小ブロック内および
微小ブロック間における加速度が許容限界をオーバーす
ることのない数値制御装置を提供する。 【構成】 直交座標系で指令された各ブロックの直線移
動距離を、一定の微小距離に分割して微小ブロックを作
成し、位置情報と速度情報とを有するデータを作成する
微小ブロック分割手段22、複数先読み手段23、及び
隣接する微小ブロック間又はブロック内移動中発生する
加速度が夫々第一及二の上限値を超えないように各ブロ
ック終了速度を演算24又は修正演算する手段25、終
了速度の条件を満すよう直交座標系で補間演算26し、
これを極座標系に変換する手段27等により構成し、当
変換された補間データに基づきサーボアンプ29X,2
9Yを介してサーボモータ30X,30Yを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は数値制御装置に於ける速
度制御に関し、特に複数のサーボ軸で極座標系を構成す
るサーボシステムの速度を、直交座標系で指定されたプ
ログラムに従って制御する数値制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】数値制御装置では、加工プログラムによ
って指令された軌跡上を指令された速度で工具を移動さ
せることによって、ワークを所望の形状に加工してい
る。このような加工を効率よく、かつ高精度に行うため
には、加工プログラムによって指定された軌跡のコーナ
部分において加工形状や機械へのショック等を考慮して
加工中に発生する加速度の上限値を制限することが必要
である。従来、この問題を解決するため、複数のブロッ
ク各々に指定された位置、および速度情報を先読みし、
サーボシステムに発生する加速度が指定された加速度上
限値を越えないようにブロック終了点速度、および補間
データを演算する速度制御方法をとっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では
直交座標系での速度制御方法しかできず、極座標系では
実現できないという問題があった。図2のような直線を
切削する場合を考えると、直交座標系ではX方向の切削
速度成分Vx、Y方向の切削速度成分Vyは切削中変化
しないが、極座標系では、半径方向の切削速度成分V
r、接線方向の切削速度成分Vθは刻々と変化するた
め、直交座標系で指令されたプログラムで極座標軸を駆
動する場合、ブロック内でも軸当たりに発生する加速度
が許容限界を超過する場合が生じるという問題があっ
た。本発明では、このような従来の問題を解決し、複数
のサーボ軸で極座標系を構成するサーボシステムを、直
交座標系で指定されたプログラムに従って制御する場合
でも、各サーボ軸に発生する加速度が許容限界をオーバ
ーすることのない数値制御装置を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、複数のサーボ軸で極座標系を構成するサ
ーボシステムの速度を、直交座標系で指定されたプログ
ラムに従って制御する数値制御装置において、直交座標
系で指令された各ブロックの直線移動距離を、予め定め
られた一定の微小距離に分割して微小ブロックを作成
し、前記微小ブロック位置情報と分割前の前期ブロック
と同じ速度情報とを有する微小ブロックデータを作成す
る微小ブロック分割手段と、前記微小ブロックの位置情
報および速度情報を、複数先読みする微小ブロック情報
先読み手段と、隣接する前記微小ブロック間で発生する
加速度が、上限値として予め定められた第一の加速度上
限値を超えないよう、先読みした各微小ブロックの終了
点における終了速度を演算する微小ブロック終了速度演
算手段と、各微小ブロック内移動中に発生する加速度
が、上限値として予め定められた第二の加速度上限値を
超えないよう、前記終了速度を演算し直す微小ブロック
終了速度修正演算手段と、前記第二の加速度上限値、指
令送り速度、および前記微小ブロック終了速度修正演算
手段によって決定された終了速度の条件を満足するよう
直交座標系で補間演算を行う補間演算手段と、前記直交
座標系で補間演算された補間データを極座標系に変換す
る座標系変換手段と、前記変換された補間データで極座
標軸を持つサーボシステムの駆動を行うサーボシステム
駆動手段とを備えるようにした。
【0005】
【作用】上記手段により、ブロック内の速度変化を監視
できるので、直交座標系で指定されたプログラムで極座
標軸を持つサーボシステムを駆動する場合でも、機械へ
のショックも少なく、効率良く、精度の良い加工を行う
ことができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は本発明の1実施例を用いた数値制御装置のブ
ロック図である。簡単のため2軸仕様の例を示す。図に
おいて、NCプログラム21から直交座標系各軸の移動
量を示す位置情報と速度情報(指令送り速度)が指令さ
れる。微小ブロック分割手段22は、各ブロックの位置
データを読み取り、各ブロックを一定の微小距離Ls で
微小ブロックに分割する。このとき前記微小ブロックの
速度情報は分割前の前記ブロックと同じとする。微小ブ
ロック先読み手段23は、微小ブロック分割手段22に
よって作成された微小ブロックの位置情報と速度情報を
複数ブロック先読みする。微小ブロック終了速度演算手
段24は、各微小ブロック間に発生する送り方向の変化
より、微小ブロック間に発生する加速度が指定された微
小ブロック間加速度上限値α1 (第1の加速度上限値)
以下となる最大速度を求め、これを微小ブロック終了速
度Fe とする。図3は微小ブロック終了速度演算を説明
するための図で、第n微小ブロックでの半径方向軸の移
動距離をdr[n] 、接線方向軸の移動距離をdθ[n] 、
またブロック始点の原点からの距離をr[n] とすると、
第n微小ブロックの半径方向と接線方向の単位速度ベク
トル成分Vr[n],Vθ[n] は、 Vr[n] =dr[n] /Ls ……(1) Vθ[n] =r[n] *dθ[n] /Ls ……(2) となる。微小ブロック間の送り方向の変化が、サンプリ
ング時間Ts だけかかるとすれば、半径方向と接線方向
の微小ブロック間最大速度Fr とFθは次式によって求
められる。 Fr =α1 *Ts /|Vr[n]−Vr[n-1]| =α1 *Ts *Ls /|dr[n] −dr[n-1] | ……(3) Fθ=α1 *Ts /|Vθ[n] −Vθ[n-1] | =α1 *Ts *Ls /|r[n] *dθ[n] −r[n-1] *dθ[n-1] | ……(4) ここで、Fr ,Fθの小さい方の値を第n−1微小ブロ
ックの終了速度Fe [n-1] とする。Fe [n] についても
同様にして決定する。微小ブロック終了速度修正演算手
段25は、微小ブロック終了速度演算手段24で得た微
小ブロック終了速度を加減速加速度条件を満たすよう修
正する。ここで加減速加速度条件とは、第n微小ブロッ
クの接線方向移動距離をL[n] 、前記ブロック間加速度
上限値α1 とは別に指定された加減速加速度上限値をα
2 (第2の加速度上限値)とする時、 Fe[n-1]2 −Fe[n]2 ≦2*α2 *L[n] ……(5) である。この処理は先読みした微小ブロック情報先頭か
ら、現在補間中の微小ブロックの一つ前の微小ブロック
までの全ての微小ブロックに対して行い、第n微小ブロ
ックで加減速加速度条件を満たす場合はFe [n-1] を第
n−1ブロックの終了速度として微小ブロック終了速度
修正演算手段25から出力し、第n微小ブロックで加減
速加速度条件を満たさない場合は、 Fe[n-1]’=(2*α2 *L[n] +Fe[n]2 1/2 ……(6) 得られたFe[n-1]' をFe [n-1] として微小ブロック終
了速度修正演算手段25から出力する。この修正により
各微小ブロック終了速度Fe [n-1] は、空間的に加減速
加速度条件すなわち第1・第2の加速度上限値による加
速度の制限を満たすデータとなる。補間演算手段26
は、サンプリングによる補間を行う。iサンプル時の送
り速度は、現在の送り速度Fi 、補間の残り接線距離L
rem 、指令送り速度Fc 、ブロック終了速度Fe とする
時、 Fi2−Fe2≧2*α2 *Lrem ……(7) であれば、 Fi =squrt(2*α2 *Lrem +Fe2) ……(8) とする。また Fi2−Fe2<2*α2 *Lrem ……(9) である場合には、 Fi ≧Fc ならば Fi =Fi +ΔF ……(10) Fi <Fc ならば Fi =Fi −ΔF ……(11) とする。このときΔFは 0≦ΔF≦α2 *Ts ……(12) の範囲でFc にFi が最も近くなる値を選ぶ。そして、
決定された送り速度Fiで補間演算を行い、直交座標系
での軸移動データを作成する。さらに、座標系変換手段
27は、直交座標系で与えられた軸移動データを極座標
系での軸移動データに変換する。微小ブロック始点から
数えてi番目の軸移動データの変換式は直交座標系での
軸移動データを(dxi ,dyi )、極座標系での軸移
動データを(dri,dθi )とすると、 dri =sqrt{(dx+dxi )2 +(dy+dyi )2 } −sqrt(dx2 +dy2 ) ……(13) dθi =tan-1{(dy+dyi )/(dx+dxi )} −tan-1(dy/dx) ……(14) となる。ただし、 dx=dxi-1 +dxi-2 +・・・・・+dx0 +x0 ……(15) dy=dyi-1 +dyi-2 +・・・・・+dy0 +y0 ……(16) であり、x0 ,y0 は微小ブロック始点の直交座標値で
ある。軸制御装置28x、28yは、極座標軸移動デー
タに基づきサーボアンプ29x、29yを介して、極座
標軸に配置されたサーボモータ30x、30yを駆動す
る。これによって極座標軸をもつサーボシステムに発生
する加速度は、微小ブロックと微小ブロックの間では微
小ブロック間加速度上限値α1 (第1の加速度上限
値)、微小ブロック内では加減速加速度上限値α2 (第
1の加速度上限値)に制限される。
【0007】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ブロ
ックを微小ブロックに分割して速度制御を行うので、ブ
ロック内で発生する加速度の監視ができ、直交座標系で
指令されたプログラムで極座標軸をもつサーボシステム
を駆動する場合でも、加工中に発生する加速度の上限値
を制限することにより、加工プログラムによって指定さ
れた軌跡のコーナ部分において加工形状や機械へのショ
ック等を抑制することができるので、効率良く精度の高
い加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図
【図2】切削時の各速度成分を示す図
【図3】微小ブロック終了速度演算説明図
【符号の説明】
21 NCプログラム 22 微小ブロック分割手段 23 微小ブロック先読み手段 24 微小ブロック終了速度演算手段 25 微小ブロック終了速度修正演算手段 26 補間演算手段 27 座標系変換手段 28x X軸制御装置 28y Y軸制御装置 29x X軸サーボアンプ 29y Y軸サーボアンプ 30x X軸サーボモータ 30y Y軸サーボモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/407 Q

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のサーボ軸で極座標系を構成するサ
    ーボシステムの速度を、直交座標系で指定されたプログ
    ラムに従って制御する数値制御装置において、 直交座標系で指令された各ブロックの直線移動距離を、
    予め定められた一定の微小距離に分割して微小ブロック
    を作成し、前記微小ブロック位置情報と分割前の前期ブ
    ロックと同じ速度情報とを有する微小ブロックデータを
    作成する微小ブロック分割手段と、 前記微小ブロックの位置情報および速度情報を、複数先
    読みする微小ブロック情報先読み手段と、 隣接する前記微小ブロック間で発生する加速度が、上限
    値として予め定められた第一の加速度上限値を超えない
    よう、先読みした各微小ブロックの終了点における終了
    速度を演算する微小ブロック終了速度演算手段と、 各微小ブロック内移動中に発生する加速度が、上限値と
    して予め定められた第二の加速度上限値を超えないよ
    う、前記終了速度を演算し直す微小ブロック終了速度修
    正演算手段と、 前記第二の加速度上限値、指令送り速度、および前記微
    小ブロック終了速度修正演算手段によって決定された終
    了速度の条件を満足するよう直交座標系で補間演算を行
    う補間演算手段と、 前記直交座標系で補間演算された補間データを極座標系
    に変換する座標系変換手段と、 前記変換された補間データで極座標軸を持つサーボシス
    テムの駆動を行うサーボシステム駆動手段とを備えたこ
    とを特徴とする極座標補間の速度制御を行う数値制御装
    置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6609045B1 (en) 1998-05-28 2003-08-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha File conversion apparatus for machining program of numerical control system and computer readable recording medium for storing program for computer to execute file conversion process
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CN114115136A (zh) * 2021-11-24 2022-03-01 南京达风数控技术有限公司 一种数控系统极坐标插补方法

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