JPH0876827A - 加減速制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補間型早送りを正確な移動径路により実行す
ることができるようにする。 【構成】 前処理演算手段２は、加工プログラム１を解
読し各軸に対する移動指令を出力する。そして、補間型
早送り指令を検出すると、目的速度に達するまでの加速
時の速度比が、各軸間の目的速度の比と同じになるよう
に加減速指令を出力する。補間手段３は、各軸の移動指
令を補間パルスに変換し、出力する。加減速制御手段
４、５は、各軸ごとに設けられており、各軸の補間パル
スを加減速指令で指令された加速度になるように制御す
る。軸制御回路６、７は、軸の移動指令により、図示さ
れていないサーボアンプを介してサーボモータ８、９の
回転を制御する。これにより、各軸の移動速度の比を常
に一定の値に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加工プログラムを実行す
ることにより、工具の移動制御を行う数値制御装置の加
減速制御方式に関し、特に補間型早送りを行う数値制御
装置の加減速制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御装置は、加工プログラムからの
指令に従い、工具の様々な動作を制御している。加工プ
ログラムからの指令として工具を目的の位置に移動させ
るための移動指令がある。移動指令には、移動径路に関
係なく最大の速度で目的の位置まで移動する早送り指令
や、正確な切削径路をたどりながら移動する切削送り指
令等がある。

【０００３】一般的に切削を伴わないで工具を移動させ
る場合には、加工時間を短縮するために早送り指令が用
いられる。ところが、早送り指令では移動径路が考慮さ
れないため、障害物等に接触してしまう危険性がある。
そこで、任意の位置まで高速に、しかも直線で移動する
ような補間型早送り指令が設けられている。この補間型
早送り指令を用いることにより、移動前の位置と目的の
位置との間に障害物がないかぎり、工具が移動中に障害
物に接触する心配がない。

【０００４】図５は従来の補間型早送りにおけるＸ軸と
Ｙ軸の速度変化を示す図である。横軸は移動開始からの
経過時間であり、縦軸は各軸の移動速度である。図中に
は、Ｘ軸の移動速度５１と、Ｙ軸の移動速度５２とが示
されている。ここで、指令された移動速度（以後、目的
速度と呼ぶ）は、Ｘ軸がＶ_X0、Ｙ軸がＶ_Y0であり、Ｖ _X0
とＶ_Y0の比は１対２である。

【０００５】Ｘ軸は、時間Ｔ_X0で目的速度であるＶ_X0に
達し、その後は等速度で移動する。Ｙ軸は、時間Ｔ_Y0で
目的速度であるＶ_Y0に達し、その後は等速度で移動す
る。各軸が目的速度に達するまでの加速度は一定である
ため、Ｔ_X0はＴ_Y0の半分の時間である。なお加速度は、
各軸ごとに設定されている早送り速度（最大の送り速
度）と時定数（早送り速度に達するまでの時間）のパラ
メータにより算出される。早送りの速度を任意の速度ま
で下げる早送りオーバーライドの指令の場合にも、上記
のパラメータによって加速度が算出されるため、通常の
早送りの場合と同じ加速度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、目的の移動径
路上を正確に移動させるためには、常に各軸における速
度比を所定の値に保たなければならない。しかし、従来
の補間型早送りでは、各軸の目的速度に関係なく、各軸
が目的速度に達するまでの加速度が一定であるため、そ
れぞれの軸において目的速度に達するまでの時間が異な
る。つまり、加速中は各軸における速度比が、所定の値
と違っている。その結果、移動径路にずれが生じる。

【０００７】図５の例では、Ｘ軸とＹ軸の速度比は１対
２であるが、移動開始からの経過時間０〜Ｔ_X0において
は、Ｘ軸とＹ軸の速度比は１対１である。そして、経過
時間Ｔ_Y0において速度比が１対２になる。従って、経過
時間Ｔ_Y0までの間に、移動径路にずれが生じる。ずれの
大きさは、移動方向や移動速度等で変わるが、１ｃｍ近
くに達する場合もある。

【０００８】補間型早送りは、目的の径路で移動させる
ために用いられていながら、移動径路にずれが生じるの
は好ましくない。このように、補間型早送りの際に加速
時の各軸の速度比が目的速度の速度比と異なるため、正
しい経路を通らせることができないという問題点があっ
た。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、補間型早送りを正確な移動径路により実行す
ることができる加減速制御方式を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、補間型早送りを行う数値制御装置の加減
速制御方式において、前記加工プログラムを解読し各軸
に対する移動指令を出力するとともに、補間型早送り指
令の場合には、加速時における各軸間の速度比が、各軸
間の目的速度の比と一致するように加速度を算出し、加
減速指令を出力する前処理演算手段と、前記加減速指令
に従い各軸の加減速を制御する加減速制御手段と、を有
することを特徴とする加減速制御方式が提供される。

【００１１】

【作用】前処理演算手段は、加工プログラムを解読し各
軸に対する移動指令を出力するとともに、補間型早送り
指令の場合には、加速時における各軸間の速度比が、各
軸間の目的速度の比と一致するように加速度を算出し、
加減速指令を出力する。加減速制御手段は、加減速指令
に従い各軸の加減速を制御する。

【００１２】これにより、各軸の移動速度の比を常に一
定の値に保つことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の加減速制御方式の概略構成を示
すブロック図である。前処理演算手段２は、加工プログ
ラム１を解読し各軸に対する移動指令を出力する。そし
て、補間型早送り指令を検出すると、目的速度に達する
までの加速時の速度比が、各軸間の目的速度の比と同じ
になるように加減速指令を出力する。この加速度を求め
るには、目的速度に達するまでの時間が最も長い軸の到
達時間に、他の軸の時定数を設定する。この設定された
時定数と目的速度により、各軸の加速度が求められる。

【００１４】補間手段３は、各軸の移動指令を補間パル
スに変換し、出力する。加減速制御手段４、５は、各軸
ごとに設けられており、各軸の補間パルスを加減速指令
で指令された加速度になるように制御する。軸制御回路
６、７は、軸の移動指令により、図示されていないサー
ボアンプを介してサーボモータ８、９の回転を制御す
る。

【００１５】図２は、本発明の数値制御装置のハードウ
ェアの概略構成を示すブロック図である。数値制御装置
はプロセッサ１１を中心に構成されている。プロセッサ
１１はＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムに従
って数値制御装置全体を制御する。このＲＯＭ１２には
ＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される。

【００１６】ＲＡＭ１３にはＳＲＡＭ等が使用され、一
時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納さ
れる。不揮発性メモリ１４には図示されていないバッテ
リによってバックアップされたＣＭＯＳが使用され、電
源切断後も保持すべき、プログラム、確認用パスワー
ド、パラメータ、加工プログラム、工具補正データ、ピ
ッチ誤差補正データ等が記憶される。

【００１７】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０は、数値制御
装置の前面あるいは機械操作盤と同じ位置に配置され、
データ及び図形の表示、データ入力、数値制御装置の運
転に使用される。グラフィック制御回路２１は数値デー
タ及び図形データ等のディジタル信号を表示用のラスタ
信号に変換し、表示装置２２に送り、表示装置２２はこ
れらの数値及び図形を表示する。表示装置２２にはＣＲ
Ｔあるいは液晶表示装置が使用される。

【００１８】キーボード２３は数値キー、シンボリック
キー、文字キー及び機能キーから構成され、加工プログ
ラムの作成、編集及び数値制御装置の運転に使用され
る。ソフトウェアキー２４は表示装置２２の下部に設け
られ、その機能は表示装置に表示される。表示装置の画
面が変化すれば、表示される機能に対応して、ソフトウ
ェアキーの機能も変化する。

【００１９】軸制御回路１５はプロセッサ１１からの軸
の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ１６
に出力する。サーボアンプ１６はこの移動指令を増幅
し、工作機械３０に結合されたサーボモータを駆動し、
工作機械３０の工具とワークの相対運動を制御する。な
お、軸制御回路１５及びサーボアンプ１６はサーボモー
タの軸数に対応した数だけ設けられる。

【００２０】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１８はプロセッサ１１からバス１９経由でＭ
（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能信
号、Ｔ（工具選択）機能信号等を受け取る。そして、こ
れらの信号をシーケンス・プログラムで処理して、出力
信号を出力し、工作機械３０内の空圧機器、油圧機器、
電磁アクチュエイタ等を制御する。また、工作機械３０
内の機械操作盤のボタン信号、スイッチ信号及びリミッ
トスイッチ等の信号を受けて、シーケンス処理を行い、
バス１９を経由してプロセッサ１１に必要な入力信号を
転送する。

【００２１】なお、図２ではスピンドルモータ制御回路
及びスピンドルモータ用アンプ等は省略してある。ま
た、上記の例ではプロセッサ１１は１個で説明したが、
複数のプロセッサを使用してマルチプロセッサ構成にす
ることもできる。

【００２２】図３は各軸の加速度を求めるまでの処理順
を示すブロック図である。これは図１に示す前処理演算
手段２が行う機能である。 〔Ｓ１〕補間型早送り指令かどうかを判断し、補間の早
送り指令であればステップ２に進み、補間型早送り指令
でなければ終了する。 〔Ｓ２〕補間型早送り指令をするための、各軸の移動速
度を求める。 〔Ｓ３〕各軸ごとに、通常の早送り指令で加速した場合
の、目的速度に達するまでの到達時間を計算する。 〔Ｓ４〕各軸ごとにもとめられた到達時間を比較し、値
が最も大きいものを最大到達時間とする。 〔Ｓ５〕各軸における時定数を、最大到達時間に設定す
る。 〔Ｓ６〕各軸ごとに、設定された時定数と目的速度によ
り加速度を求める。

【００２３】このように、全ての軸において時定数を同
じにしたため、各軸の加速時の速度比は、目的速度の比
と一致する。次に、このように求められた加速度によっ
て、加減速を行った場合の各軸の移動速度の変化につい
て説明する。ここで、説明を容易にするために、Ｘ−Ｙ
平面上の移動の場合の具体例を用いて説明する。

【００２４】図４は補間型早送りにおけるＸ軸とＹ軸の
速度変化を示す図である。横軸は移動開始からの経過時
間であり、縦軸は各軸の移動速度である。図中には、Ｘ
軸の移動速度４１と、Ｙ軸の移動速度４２とが示されて
いる。この例は、Ｘ軸の目的速度がＶ_X1、Ｙ軸の目的速
度がＶ_Y1であり、Ｖ_X1とＶ_Y1の比が１対２の場合であ
る。

【００２５】この時、通常の早送り指令で加速した場合
の、目的速度に達するまでの到達時間は、Ｘ軸がＴ_X1、
Ｙ軸がＴ_Y1である。Ｖ_X1とＶ_Y1の比が１対２であるた
め、Ｔ _X1とＴ_Y1との比も同様に１対２になる。従って、
最大到達時間Ｔmax ＝Ｔ_Y1となる。そして、各軸の時定
数をＴmax として、各軸が加速している。従って、加速
中（時間０〜Ｔmax ）においても、Ｘ軸とＹ軸との速度
の比は１対２を保っている。

【００２６】このように、各軸の時定数を同じにするこ
とにより、加速時においても、Ｘ軸の速度とＹ軸の速度
の比が常に一定に保たれる。その結果、補間型早送りに
おいて正確な径路を得ることができる。なお、各軸の時
定数を最大到達時間に設定するようにしたため、各軸が
許容加速度を超えることはなく、しかも、補間型早送り
全体として実行時間が長くなることはない。

【００２７】なお、上記の例では、Ｘ軸とＹ軸の２つの
移動軸の場合について説明したが、移動軸は３軸以上で
あっても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、加工プ
ログラムからの指令が補間型早送り指令の場合には、目
的速度に達するまでの加速時の速度比が、各軸間の目的
速度の比と同じになるようにしたため、各軸の移動速度
の比は常に各軸の目的速度の比と一致する。その結果、
補間型早送りの際の補間径路の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加減速制御方式の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の数値制御装置のハードウェアの概略構
成を示すブロック図である。

【図３】各軸の加速度を求めるまでの処理順を示すブロ
ック図である。

【図４】補間型早送りにおけるＸ軸とＹ軸の速度変化を
示す図である。

【図５】従来の補間型早送りにおけるＸ軸とＹ軸の速度
変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 加工プログラム ２ 前処理演算手段 ３ 補間手段 ４、５ 加減速制御手段 ６、７ 軸制御回路 ８、９ サーボモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補間型早送りを行う数値制御装置の加減
   速制御方式において、 前記加工プログラムを解読し各軸に対する移動指令を出
   力するとともに、補間型早送り指令の場合には、加速時
   における各軸間の速度比が、各軸間の目的速度の比と一
   致するように加速度を算出し、加減速指令を出力する前
   処理演算手段と、 前記加減速指令に従い各軸の加減速を制御する加減速制
   御手段と、 を有することを特徴とする加減速制御方式。
2. 【請求項２】 前記前処理演算手段は、各軸の前記目的
   速度に達するまでの到達時間を比較し、最も長い到達時
   間に各軸の時定数の値を合わせることにより、加速度を
   算出することを特徴とする請求項１記載の加減速制御方
   式。
3. 【請求項３】 前記加減速制御手段は、各軸ごとに設け
   られ、補間手段により出力された補間パルスを制御する
   ことにより加減速を制御することを特徴とする請求項１
   記載の加減速制御方式。