JPH09106304A - 工作機械の作業領域制御方法 - Google Patents
工作機械の作業領域制御方法Info
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- JPH09106304A JPH09106304A JP8221539A JP22153996A JPH09106304A JP H09106304 A JPH09106304 A JP H09106304A JP 8221539 A JP8221539 A JP 8221539A JP 22153996 A JP22153996 A JP 22153996A JP H09106304 A JPH09106304 A JP H09106304A
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/34—Director, elements to supervisory
- G05B2219/34359—Real time based interrupt to control axis, other function
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械の作業領域を制御する方法を提供す
る。 【解決手段】 工具移送用のサーボ制御器が主制御器に
周期的インタラプト信号を発生させ、これにより前記主
制御器が内蔵されたインタラプトルーチンのアルゴリズ
ムにより前記サーボ制御器に周期的位置データを伝送す
る工作機械の作業領域制御方法において、前記インタラ
プトルーチンのアルゴリズムは、前記サーボ制御器から
インタラプト信号が入力されると、該当インタラプト周
期別の目標位置データの累算値から所定の加減速時定数
が反映された出力位置データの累算値を減算し、その減
算結果と現在位置データを合算し、停止される位置デー
タを求める段階と、前記停止される位置データと所定の
境界位置データを比較した後、その結果に応じて所定の
制御データを伝送する段階とを含む。
る。 【解決手段】 工具移送用のサーボ制御器が主制御器に
周期的インタラプト信号を発生させ、これにより前記主
制御器が内蔵されたインタラプトルーチンのアルゴリズ
ムにより前記サーボ制御器に周期的位置データを伝送す
る工作機械の作業領域制御方法において、前記インタラ
プトルーチンのアルゴリズムは、前記サーボ制御器から
インタラプト信号が入力されると、該当インタラプト周
期別の目標位置データの累算値から所定の加減速時定数
が反映された出力位置データの累算値を減算し、その減
算結果と現在位置データを合算し、停止される位置デー
タを求める段階と、前記停止される位置データと所定の
境界位置データを比較した後、その結果に応じて所定の
制御データを伝送する段階とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ数値制
御（CNC:Computerized Numerical Control）工作機械の
作業領域を制御する方法に関する。
御（CNC:Computerized Numerical Control）工作機械の
作業領域を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、コンピュータ数値制御工作機械
の作業領域は工作機械の仕様により決定される。工作機
械の工具が前記作業領域を離れる場合には、工作機械の
工具が軌道を離脱したり作業台のボールスクリュー等に
衝撃を加えて機械的破損を招くようになる。従って、前
記作業領域を制御するため従来は作業領域の境界線上に
リミットスイッチ（Limit switches）が設けらていれ
た。
の作業領域は工作機械の仕様により決定される。工作機
械の工具が前記作業領域を離れる場合には、工作機械の
工具が軌道を離脱したり作業台のボールスクリュー等に
衝撃を加えて機械的破損を招くようになる。従って、前
記作業領域を制御するため従来は作業領域の境界線上に
リミットスイッチ（Limit switches）が設けらていれ
た。
【０００３】図４は従来の工作機械の作業領域制御方法
を説明するための概略図である。図示されたように、複
数のリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が作業領
域の境界線上に配列されている。このリミットスイッチ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４により、工具（図示せず）の動
作軌道に沿って移動するドッグ（dog）２が感知され
る。前記ドッグ２がリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４により感知されると、主制御器（図示せず）は
サーボ制御器（図示せず）を制御し、パルス幅変調信号
（PWM signal）を遮断すると同時に動的制動装置（図示
せず）を作動させる。
を説明するための概略図である。図示されたように、複
数のリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が作業領
域の境界線上に配列されている。このリミットスイッチ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４により、工具（図示せず）の動
作軌道に沿って移動するドッグ（dog）２が感知され
る。前記ドッグ２がリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４により感知されると、主制御器（図示せず）は
サーボ制御器（図示せず）を制御し、パルス幅変調信号
（PWM signal）を遮断すると同時に動的制動装置（図示
せず）を作動させる。
【０００４】従って、工具を移送させるサーボモータが
停止されることにより工具が停止される。この際、工具
の制動距離がドッグ２の移動方向上の長さＤ１より短い
ので、工具の安全な停止が確保され得る。ドッグ２の移
動方向上の長さＤ１は通常的に３０ｍｍ〜１００ｍｍで
ある。
停止されることにより工具が停止される。この際、工具
の制動距離がドッグ２の移動方向上の長さＤ１より短い
ので、工具の安全な停止が確保され得る。ドッグ２の移
動方向上の長さＤ１は通常的に３０ｍｍ〜１００ｍｍで
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な従来の作業領域制御方法は次のような問題点を有す
る。第１、作業領域がリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４の設置位置により決定されるので、作業領域を
変形することは大変難しい。図５はハードウェア的に設
定された作業領域４と実際に所望する作業領域３とが相
異なる場合を例示している。従来の作業領域制御方法に
よると、図５に示されたようにハードウェア的に設定さ
れた作業領域４が実際に所望する作業領域３より広い。
なぜならば、ハードウェア的に設定された作業領域４を
変形するには多くの難点があるからである。従って、従
来のコンピュータ数値制御工作機械は、より早くて高精
度の数値制御を行うことができなかった。第２、前記ド
ッグ２がリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４によ
り感知されると、前記動的制動装置により工具が急速に
制動されるので、工作機械のシステムに衝撃が加えられ
得る。
な従来の作業領域制御方法は次のような問題点を有す
る。第１、作業領域がリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４の設置位置により決定されるので、作業領域を
変形することは大変難しい。図５はハードウェア的に設
定された作業領域４と実際に所望する作業領域３とが相
異なる場合を例示している。従来の作業領域制御方法に
よると、図５に示されたようにハードウェア的に設定さ
れた作業領域４が実際に所望する作業領域３より広い。
なぜならば、ハードウェア的に設定された作業領域４を
変形するには多くの難点があるからである。従って、従
来のコンピュータ数値制御工作機械は、より早くて高精
度の数値制御を行うことができなかった。第２、前記ド
ッグ２がリミットスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４によ
り感知されると、前記動的制動装置により工具が急速に
制動されるので、工作機械のシステムに衝撃が加えられ
得る。
【０００６】本発明は前記のような問題点を勘案して創
案されたものであり、コンピュータ数値制御工作機械の
作業領域をソフトウェア的に制御し得る方法を提供する
ことを目的とする。
案されたものであり、コンピュータ数値制御工作機械の
作業領域をソフトウェア的に制御し得る方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明の工作機械の作業領域制御方法は、工具移送
用のサーボ制御器が主制御器に周期的インタラプト信号
を発生させ、これにより前記周制御器が内蔵されたイン
タラプトルーチンのアルゴリズムにより前記サーボ制御
器に周期的目標位置データを伝送する工作機械の作業制
御方法において、前記インタラプトルーチンのアルゴリ
ズムは、前記サーボ制御器からインタラプト信号が入力
されると、該当インタラプト周期別の目標位置データIn
put(t)の累算値ΣInput(t)から所定の加減速時定数が反
映された出力位置データOutput(t)の累算値ΣOutput(t)
を減算し、その減算の結果のΣInput(t)-ΣOutput(t)と
現在位置データX(t)とを合算し、停止される位置データ
Y(t)を求める段階と、前記停止される位置データY(t)と
所定の境界位置データを比較した後、所定の制御データ
を伝送する段階とを含むことを特徴とする。
めに本発明の工作機械の作業領域制御方法は、工具移送
用のサーボ制御器が主制御器に周期的インタラプト信号
を発生させ、これにより前記周制御器が内蔵されたイン
タラプトルーチンのアルゴリズムにより前記サーボ制御
器に周期的目標位置データを伝送する工作機械の作業制
御方法において、前記インタラプトルーチンのアルゴリ
ズムは、前記サーボ制御器からインタラプト信号が入力
されると、該当インタラプト周期別の目標位置データIn
put(t)の累算値ΣInput(t)から所定の加減速時定数が反
映された出力位置データOutput(t)の累算値ΣOutput(t)
を減算し、その減算の結果のΣInput(t)-ΣOutput(t)と
現在位置データX(t)とを合算し、停止される位置データ
Y(t)を求める段階と、前記停止される位置データY(t)と
所定の境界位置データを比較した後、所定の制御データ
を伝送する段階とを含むことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を更に詳細に説明する。図１のコンピュータ数値制御
システムにおいて、主制御器５にはインタープリタ６及
びインタラプトルーチン７がファームウェア的に具備さ
れている。工作機械の使用者により設定された各種パラ
メータ、例えば作業領域の境界位置、工具の停止位置、
及び基準速度等はインタープリタ６で所定のデータに変
換された後、インタラプトルーチン７に入力される。
明を更に詳細に説明する。図１のコンピュータ数値制御
システムにおいて、主制御器５にはインタープリタ６及
びインタラプトルーチン７がファームウェア的に具備さ
れている。工作機械の使用者により設定された各種パラ
メータ、例えば作業領域の境界位置、工具の停止位置、
及び基準速度等はインタープリタ６で所定のデータに変
換された後、インタラプトルーチン７に入力される。
【０００９】位置制御過程で、サーボ制御器８は主制御
器５に周期的インタラプト信号を入力させる。一般的
に、８ｍｓｅｃ（milli-second）〜１６ｍｓｅｃ程度の
インタラプト周期が適用される。従って、主制御器５に
内蔵されたインタラプトルーチン７が行われ、主制御器
５はインタラプトルーチン７からの周期的目標位置デー
タをサーボ制御器８に伝送する。そして、サーボ制御器
８は入力された位置データに応じてサーボモータ（図示
せず）を制御することにより前記工具を所定の停止位置
に移送させる。
器５に周期的インタラプト信号を入力させる。一般的
に、８ｍｓｅｃ（milli-second）〜１６ｍｓｅｃ程度の
インタラプト周期が適用される。従って、主制御器５に
内蔵されたインタラプトルーチン７が行われ、主制御器
５はインタラプトルーチン７からの周期的目標位置デー
タをサーボ制御器８に伝送する。そして、サーボ制御器
８は入力された位置データに応じてサーボモータ（図示
せず）を制御することにより前記工具を所定の停止位置
に移送させる。
【００１０】図２（ａ）及び図２（ｂ）は図１のインタ
ラプトルーチン７に含まれる加減速機能を説明するため
のグラフである。図２（ａ）は使用者により入力された
基準速度ＶRとこれによる基準時間ｔRのグラフである。
ここで、使用者により設定された工具の停止距離は、図
２（ａ）の長方形の面積であって、設定された基準速度
Ｖ1とこれによる基準時間ｔ2とを乗算した値となる。
ラプトルーチン７に含まれる加減速機能を説明するため
のグラフである。図２（ａ）は使用者により入力された
基準速度ＶRとこれによる基準時間ｔRのグラフである。
ここで、使用者により設定された工具の停止距離は、図
２（ａ）の長方形の面積であって、設定された基準速度
Ｖ1とこれによる基準時間ｔ2とを乗算した値となる。
【００１１】図１のインタラプトルーチン７が図２
（ａ）のようなグラフにより図１のサーボ制御器８に周
期的目標位置データを伝送すると、工作機械のメカニズ
ムに衝撃が加えられ得る。これを防止するために図１の
インタラプトルーチン７は、図２（ａ）のグラフに所定
の加減速時定数を反映し、図１のサーボ制御器８に周期
的な位置データを伝送する。
（ａ）のようなグラフにより図１のサーボ制御器８に周
期的目標位置データを伝送すると、工作機械のメカニズ
ムに衝撃が加えられ得る。これを防止するために図１の
インタラプトルーチン７は、図２（ａ）のグラフに所定
の加減速時定数を反映し、図１のサーボ制御器８に周期
的な位置データを伝送する。
【００１２】図２（ｂ）は所定の加減速時定数が反映さ
れた実際の駆動速度ＶDとこれによる駆動時間ｔDのグラ
フである。図２（ｂ）で移送開始時点０からｔ1までは
加速時定数が、ｔ2から移送終了時点ｔ3までは減速時定
数が適用されていることが分かる。図１のインタラプト
ルーチン７は、図２（ｂ）のようなグラフにより図１の
サーボ制御器８に周期的位置データを伝送する。
れた実際の駆動速度ＶDとこれによる駆動時間ｔDのグラ
フである。図２（ｂ）で移送開始時点０からｔ1までは
加速時定数が、ｔ2から移送終了時点ｔ3までは減速時定
数が適用されていることが分かる。図１のインタラプト
ルーチン７は、図２（ｂ）のようなグラフにより図１の
サーボ制御器８に周期的位置データを伝送する。
【００１３】例えば、コンピュータ数値制御旋盤におい
てジョッグ（Jog）を移送する場合、出発点で一定の割
合で加速して前記駆動速度に至らせ、所定の制動時点で
一定の割合で減速し停止点に至らせる。ここで、図２
（ａ）の長方形面積と図２（ｂ）の台形面積は互いに等
しいので、使用者により設定された停止位置と実際に停
止された位置が互いに等しくなる。
てジョッグ（Jog）を移送する場合、出発点で一定の割
合で加速して前記駆動速度に至らせ、所定の制動時点で
一定の割合で減速し停止点に至らせる。ここで、図２
（ａ）の長方形面積と図２（ｂ）の台形面積は互いに等
しいので、使用者により設定された停止位置と実際に停
止された位置が互いに等しくなる。
【００１４】図３は図１のインタラプトルーチンのアル
ゴリズムを表した流れ図である。その過程を説明すると
次の通りである。まず、図１のサーボ制御器８からイン
タラプト信号が入力されたかを確認する（段階５１）。
次に、インタラプト信号が入力されると、該当インタラ
プト周期の間に前記工具が移送される目標位置データIn
put(t)を求める（段階５２）。次に、前記移送される目
標位置データInput(t)に該当インタラプト周期の加減速
時定数AD(t)が乗算された出力位置データOutput(t)を求
める（段階５３）。
ゴリズムを表した流れ図である。その過程を説明すると
次の通りである。まず、図１のサーボ制御器８からイン
タラプト信号が入力されたかを確認する（段階５１）。
次に、インタラプト信号が入力されると、該当インタラ
プト周期の間に前記工具が移送される目標位置データIn
put(t)を求める（段階５２）。次に、前記移送される目
標位置データInput(t)に該当インタラプト周期の加減速
時定数AD(t)が乗算された出力位置データOutput(t)を求
める（段階５３）。
【００１５】次に、前記移送される目標位置データInpu
t(t)の累算値ΣInput(t)から前記出力位置データOutput
(t)の累算値ΣOutput(t)を減算し、その減算の結果であ
るΣInput(t)-ΣOutput(t)と現在位置データX(t)とを合
算し、停止される位置データY(t)を求める。即ち、Y(t)
=ΣInput(t)-ΣOutput(t)+X(t)である（段階５４）。次
に、前記停止される位置データY(t)と所定の境界位置デ
ータＰBとを比較する（段階５５）。
t(t)の累算値ΣInput(t)から前記出力位置データOutput
(t)の累算値ΣOutput(t)を減算し、その減算の結果であ
るΣInput(t)-ΣOutput(t)と現在位置データX(t)とを合
算し、停止される位置データY(t)を求める。即ち、Y(t)
=ΣInput(t)-ΣOutput(t)+X(t)である（段階５４）。次
に、前記停止される位置データY(t)と所定の境界位置デ
ータＰBとを比較する（段階５５）。
【００１６】次に、前記停止される位置データY(t)が前
記境界位置データＰBより小さければ、前記出力位置デ
ータOutput(t)を図１のサーボ制御器８に伝送する（段
階５６）。そして、前記停止される位置データY(t)が前
記境界位置データＰBより大きければ、所定の警報信号
を発生させると同時に所定の補正データを図１のサーボ
制御器８に伝送する（段階５７）。このようなインタラ
プトルーチンのアルゴリズムを行うことにより、工作機
械の作業領域をソフトウェア的に制御し得るので、シス
テムに物理的な衝撃を加えない状態で持続的に高精度の
数値制御を行うことができる。
記境界位置データＰBより小さければ、前記出力位置デ
ータOutput(t)を図１のサーボ制御器８に伝送する（段
階５６）。そして、前記停止される位置データY(t)が前
記境界位置データＰBより大きければ、所定の警報信号
を発生させると同時に所定の補正データを図１のサーボ
制御器８に伝送する（段階５７）。このようなインタラ
プトルーチンのアルゴリズムを行うことにより、工作機
械の作業領域をソフトウェア的に制御し得るので、シス
テムに物理的な衝撃を加えない状態で持続的に高精度の
数値制御を行うことができる。
【００１７】本発明は前記実施例に限られない。例え
ば、前記停止される位置データY(t)を求めるアルゴリズ
ムY(t)=ΣInput(t)-ΣOutput(t)+X(t)はコンピュータ数
値制御旋盤においてジョッグ（Jog）移送の場合に適合
し、ハンドル車移送、増分移送、又は原点復帰等では応
用することができる。そのアルゴリズムを数式で表現す
ると、Y(t)=f(Y(θ))，Y(θ)=Σθinput(t)-Σθoutput
(t)+X(θ)となる。
ば、前記停止される位置データY(t)を求めるアルゴリズ
ムY(t)=ΣInput(t)-ΣOutput(t)+X(t)はコンピュータ数
値制御旋盤においてジョッグ（Jog）移送の場合に適合
し、ハンドル車移送、増分移送、又は原点復帰等では応
用することができる。そのアルゴリズムを数式で表現す
ると、Y(t)=f(Y(θ))，Y(θ)=Σθinput(t)-Σθoutput
(t)+X(θ)となる。
【００１８】ここで、Y(t)は停止される位置データ、Y
(θ)は停止される位置データであって、所定の媒介変数
が反映されたデータ、θinput(t)は該当インタラプト周
期の間に前記工具が移送される目標位置データであっ
て、前記媒介変数が反映されたデータ、θoutput(t)は
前記移送される目標位置データθinput(t)に該当インタ
ラプト周期の加減速時定数が乗算された出力位置デー
タ、そしてX(θ)は前記媒介変数が反映された現在位置
データを表している。
(θ)は停止される位置データであって、所定の媒介変数
が反映されたデータ、θinput(t)は該当インタラプト周
期の間に前記工具が移送される目標位置データであっ
て、前記媒介変数が反映されたデータ、θoutput(t)は
前記移送される目標位置データθinput(t)に該当インタ
ラプト周期の加減速時定数が乗算された出力位置デー
タ、そしてX(θ)は前記媒介変数が反映された現在位置
データを表している。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による工作
機械の作業領域制御方法によると、工作機械の作業領域
をソフトウェア的に制御し得るので、システムに物理的
な衝撃を加えない状態で持続的で高精度の数値制御を行
うことができる。
機械の作業領域制御方法によると、工作機械の作業領域
をソフトウェア的に制御し得るので、システムに物理的
な衝撃を加えない状態で持続的で高精度の数値制御を行
うことができる。
【図１】 本発明による工作機械の作業領域制御方法を
説明するためのコンピュータ数値制御システムの概略ブ
ロック図である。
説明するためのコンピュータ数値制御システムの概略ブ
ロック図である。
【図２】 図１のインタラプトルーチンに含まれる加減
速機能を説明するためのグラフである。
速機能を説明するためのグラフである。
【図３】 図１のインタラプトルーチンのアルゴリズム
を表した流れ図である。
を表した流れ図である。
【図４】 従来の工作機械の作業領域制御方法を説明す
るための概略図である。
るための概略図である。
【図５】 ハードウェア的に設定された作業領域と実際
に所望する作業領域とが相異なる場合を例示した図面で
ある。
に所望する作業領域とが相異なる場合を例示した図面で
ある。
５２ 目標位置データInput(t)を求める段階 ５３ 出力位置データOutput(t)を求める段階 ５４ 位置データY(t)を求める段階 ５５ 位置データY(t)と境界位置データとを比較する
段階 ５６ 所定の制御データを伝送する段階 ５７ 補正データをサーボ制御器に伝送する段階
段階 ５６ 所定の制御データを伝送する段階 ５７ 補正データをサーボ制御器に伝送する段階
Claims (3)
- 【請求項１】 工具移送用のサーボ制御器が主制御器に
周期的インタラプト信号を発生させ、これにより前記主
制御器に内蔵されたインタラプトルーチンのアルゴリズ
ムにより前記サーボ制御器に周期的位置データを伝送す
る工作機械の作業領域制御方法において、 前記インタラプトルーチンのアルゴリズムは前記サーボ
制御器からインタラプト信号が入力されると、該当イン
タラプト周期別の目標位置データInput(t)の累算値ΣIn
put(t)から所定の加減速時定数が反映された出力位置デ
ータOutput(t)の累算値ΣOutput(t)を減算し、その減算
の結果であるΣInput(t)-ΣOutput(t)と現在位置データ
X(t)とを合算し、停止される位置データY(t)を求める段
階と、 前記停止される位置データY(t)と所定の境界位置データ
とを比較した後、所定の制御データを伝送する段階とを
含むことを特徴とする工作機械の作業領域制御方法。 - 【請求項２】 前記停止される位置データを求める段階
は前記サーボ制御器からインタラプト信号が入力される
と、前記目標位置データInput(t)を求める段階と、 前記目標位置データInput(t)に該当インタラプト周期の
加減速時定数が乗算された出力位置データOutput(t)を
求める段階と、 前記目標位置データInput(t)の累算値ΣInput(t)から前
記出力位置データOutput(t)の累算値ΣOutput(t)を減算
し、その減算の結果であるΣInput(t)-ΣOutput(t)と現
在位置データX(t)とを合算し、停止される位置データY
(t)を求める段階とを含むことを特徴とする請求項１記
載の工作機械の作業領域制御方法。 - 【請求項３】 前記制御データを伝送する段階は前記停
止される位置データY(t)と前記境界位置データとを比較
する段階と、 前記停止される位置データY(t)が前記境界位置データよ
り小さいか同一であれば、前記出力位置データOutput
(t)を前記サーボ制御器に伝送する段階と、 前記停止される位置データY(t)が前記境界位置データよ
り大きければ、所定の警報信号を発生させると同時に補
正データを前記サーボ制御器に伝送する段階とを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の工作機械の作業領域制御
方法。
Applications Claiming Priority (2)
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