JPS617907A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモータ等の駆動源の出力が伝動されて移動する
物、例えば、工作機械の移動するテーブル、スピンドル
など（以下、制御対象という）を、その移動速度又は加
速度若しくはそれらの双方を優先ベースデータとすると
共に、移動経路に適宜設けた位置センサによる前記対象
の検出をリファレンスデータなととして利用し前記対象
の位置決め或は速度を制御する数値制御装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来の工作機械等の分野に於ける制御対象の位置決め或
は速度制御は、その移動始点から終点（目的位置）まで
の距離、即ち移動量を基準としてなされ、１ＦＩＪ　＃
　＃象の速度ｍｑ御はこの／１７置決めを実現するため
付随的になされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような移動量優先の位置決め或は速度制御
では、適宜検出方式の移動量スケールが不可欠であり、
しかも、制御対象並びにこの対象に連結された伝動系の
慣性質量が大きい機械では十分に高精度の位置決め或は
速度制御を実現しにくいという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記のような設定及び検出される移動量を優先
した位置決め或は速度制御の難点に鑑み、移動対象の移
動速度或は加速度をベーステータとした位置決め或は速
度制御のための数値制御装置を提供することを目的とし
てなされたもので、その構成は、工作機械の刃物台のよ
うな制御対象の移動を支配する駆動源と、制御対象につ
いて適宜単位時間当りの予定速度又は加速度若しくはこ
れらの両者を予め設定しこの予定信号を適宜時間につい
て前記駆動源に供給する予定信号設定部と、制御対象か
実際に移動するときその対象についての適宜ｊｐ位時間
当りの現在速度又は加速度若しくはその両者を適宜時間
について検出する現在信号検出部と、前記設定部と検出
部の信号を逐次比較演算する速度、加速度演算部と、制
御対象の移動経路における任意の所定位置に設けた位置
センサと、該センサにより検出する制御対象の現在位置
と前記現在信号検出部の信号を処理して形成する制御対
象の現在位置を表わす信号を比較する位置演算部と、こ
の演算値を処理して速度又は加速度の偏差信号を形成し
て前記速度、加速度演算部の出力を加、滅する速度、加
速度補正部とから成ることを特徴とするものである。

〔作　　　用〕

本発明装置は設定ならびに検出される速度又は加速度若
しくはこの両者を逐次処理演算することにより制御対象
の制御を行いつつ、制御対象の移動経路の任意の位置に
設けた１又は２以ヒの位置センサによって検出される前
記対象の現在位置と前記速度又は加速度を処理して形成
される当該対象の現在位置との偏差によ−って、」―記
速度又は加速度若しくは両者の演算結果を補正するから
、より制御精度を高くできる作用かある。

〔実　施　例〕

次に、本発明の実施例を図に拠り説明する。

第４図は従来公知のクローズトループ系にされた位置決
め制御装置のブロック図で、図に於て、１は制御対象と
して位置決めされる刃物台、２はその刃物台１の移動を
支持案内するサドル、３はそのサドル２に架設した送り
ネジであり、このネジ３が上記刃物台１に設けたナツト
部材１ａに螺合し、クラッチ、ブレーキ及び減速機構な
どの伝動系を含む送りモータ４によって正、逆転される
ことにより、上記刃物台１を図の左右方向に移動させる
ようにされている。

而して、従来の制御装置では、」二記モータ４の出力を
刃物占】の位置、或は移動量に対応した信号によって制
御するため、例えば、次のように構成されている。

即ち、第４図に於て、５は刃物台１が移動すればその移
動量に対応したパルス信号、例えは、Ｊｎｗｎ当り１０
０パルスの信号を発生するようにした移動量検出器、６
は刃物台１の例えば原点からｐ定される所定の移動量と
、その移動量に対応してモータ４の出力を制御するため
の出力制御信号を設定する設定部、７は上記設定部６か
ら供給される予定移動量と前記検出器５から供給される
現在移動量との信号を比較演算する演算部で、現在位置
が予定位置に一致したとき、モータ４に対し予め設定さ
れているその加速乃至は減速等の出力制御信号が制御部
８を経てそのモータ４に供給されるようにしてあり、上
記５〜８により刃物台１の位置決め制御をなすものであ
る。

従って、」二記制御装置による刃物台１の動作モードは
、第５図に示すように、速度−距離線図で表わされる。

即ち、刃物台１はスタート点０から加速されつつ移動開
始し、２１点で速度Ｖの定速走行に入って加速度ゼロと
なり、Ｐ２点から減速されつつ走行してＰ３点で停止位
置決めされるとい−、たように制御されるのである。

本発明装置は上記のような従来の制ｆｊｌｌ＋装置６に
対して、第１図に示すような制御系を構成することによ
り、刃物台を第２図、第３図に示すような速度又は加速
度一時間線図に表わされる態様で制御するものである。

以下、この例について説明する。

尚、第４図と同一の符号は同一のものを示す。

−第１図に於て、９は刃物台ｌの速度検出部で、例えば
、移動量検出器５から供給されるｌｎｗｎ当り１００個
の移動パルス信号ＤＩを、１秒当り１００個のパルス信
号を発生する時計パルス発生器１０の時間パルスＴに対
応させ、刃物台１の現在速度を任意の単位時間、例えば
、１〜２μｓｅｃ単位で検出してこの単位時間における
現在速度Ｖｌを検出すると共に、この速度ｖ１による走
行時間Ｌ１、即ち、移動量ｖ１・ＬｌをパルスＴを計数
しこれを速度ｖ１と積算した値として検出する。尚、速
度検出部９に供給される信号はモータ４の回転軸に関連
させて設けたエンコーダ５１や、その他の検出信号を供
給し刃物台１の現在速度を形成するようにしてもよい。

１１は刃物台１の加速度検出部で、速度検出部９に形−
成される速度Ｖ】と時間ｔ１から、前記と同じ単位時間
における刃物台１の現在加速度Ａ１を形成すると共に、
この加速度が検出されている時間し２を計数する。尚、
ここでの加速度は、刃物台１に取付けた圧電素子などに
よる速度センサ５３により供給される速度信号を処理し
て形成するほか、適宜の加速度センサにより直接検出し
てもよい。

而して、上記９〜１１により本発明装置における一現在
信号検′出部Ｓの一例を形成する。

１２は上記の速度検出部９に検出される刃物台１の現在
速度と同じ単位の数値で単位時間当りの速度、その速度
による走行時間を設定する速度設定部で、その設定信号
はＰＶＩ、　Ｐｔｌとして出力されるようにしである。

１３は上記加速度検出部１１に検出される刃物台１の現
在加速度と同じ単位の数値で単位時“間当りの加速度、
その加速度による走行時間を設定する加速度設定部で、
その設定信号はＦＡＩ、　ＰＬ２として出力されるよう
にしであるり、上記１２．１３により本発明装置におけ
る予定信号設定部Ｒの一例を形成する。

尚、上記設定部１．２．１３では、刃物台１の全走行時
間において、刃物台１の走行域を移動開始から定速走行
するまでの加速区間、及び定速走行から位置決めされる
までの減速区間と、定速走行区間に分け、各走行区間に
ついて速度並びに加速度を設定するようにしてもよい。

１４は、刃物台１が走行開始した後、速度設定部１２か
ら供給される設定速度ＰＶＩと速度検出部９から供給さ
れる現在速度ｖ１とを、単位時間ごとに逐次比較演算す
る速度演算部、１５は前記設定部１２に設定された速度
による刃物台１の走行時間を、その設定値Ｐｔ、１と前
記門出部から供給される現在値ｔ１とを逐次比較演算す
る速度時間演算部、１６は加速度設定部１３から供給さ
れる設定加速度ＰＡ］と加速度検出部１１から供給され
る現在加速度Ａ１とを、単位時間ごとに逐次比較演算す
る加速度演算部、１７は前記設定部１３に設定された加
速度による刃物台１の走行時間を、その設定値ＰＬ、２
と前記検出部１１における現在値ｔ２とを比較演算する
加速度時間演算部で、各演算部１４〜１７の演算結果は
、逐次制御信号形成部１８に供給されるが、その際以下
に述べる構成によって必要な補正を受ける。

尚、この実施例では上記各演算部１４〜１７が本発明装
置における速度、加速度演算部ｐｕの一例を形成してい
る。

而して、ｐｓは、刃物台１の移動経路上に於て、例えば
、任意の原点から所定距離の位置、或は、その他の基準
値或はピッチなどで設けた位置センサで、刃物台１がそ
の位置を通過するときその旨の信号を出力すると共に、
当該位置の、例えば、原点からの距離を表わす信号を刃
物台１の現在位置としてその出力部ＰＳＩから出力する
ためのものである。

２０は前述の現在信号検出部Ｓに検出される現在速度又
は加速度を積分処理し、刃物台１についてその速度又は
加速度をベースとした現在位置信号を形成する現在位置
信号形成部、２１はセンサｐｓからの位置信号と、前記
位置信号形成部２０の出力信号とを比較する位置演算部
、２２は該演算部２１の演算値を微分処理し速度又は加
速度の偏差信号を形成する補正信号形成部で、この出力
が速度、加速度演算部の出力に制御信号形成部１８にお
いて加減されることにより、速度、加速度演算部の出力
を補正する。

上記形成部１Ｂは前記設定部！２．１３からの各設定信
号が供給されるので、上記形成部１８では逐次比演算部
から加えられる各信号の補正された演算値が設定信号に
加、減されて設定信号を補正することとなる。

而して、１９は補正された設定信号をモータ４の駆動制
御信号に形成し、その信号をモータ４に与えてその制御
を行う駆動制御部であり、以上９〜−２２により本発明
制御装置の一例を構成する。

次に、上記制御装置による制御例について述べる。

而して、ここでは説明の便宜のため、刃物台１を第２図
に示すような速度一時間線図で走行させて位置決めを行
にととする。

第２図に於て、Ｔａは加速走行時間、Ｔｄは減速走行時
間、Ｔｅは等速走行時間をそれぞれ表わし、Ｔ】〜Ｔ３
は速度変更時刻乃至位置決め時刻を示す。刃物台１がこ
のような速度一時間線図で移動するとき、その加速度は
、第３図に示すようになる。

そこで、速度、加速度設定部１２．１３に、加速走行時
間Ｐｔ２　、減速走行時間Ｐｔ３　、等速走行時間Ｐｔ
ｌと、それぞれの時間域における単位時間、例えば１〜
２μｓｅｃ当りの加速度ＦＡＩ、減速度ＰＡ２．速度Ｐ
ＶＩを設定する。尚、これらの数値は機械の大きさ、能
力などによりその機械が実現できる速度。

加速度の範囲で設定すること勿論である。

上記設定値は信号バスにより制御信号形成部１８に送ら
れ、駆動制御部１９を経てモニタ４を駆動する。

モータ４が駆動し始め、刃物台１の走行が開始すると同
時にその現在速度Ｖ１．それによる走行時間ｔ１が速度
検出部９に検出されると共に、これらの検出値が加速度
検出部１１において加速度Ａ１及びそれによる走行時間
ｔ２に処理され、加速時間域において検出される現在値
と設定値がそれらの演算部１．６．１７で比較され、そ
の演算結果が、制御信号形成部１８において設定値を補
正する。この結果。

モータ４は補正された駆動制御信号によって駆動され、
設定値どおりの動作をすることとなる。

この間に於て、現在信号検出部Ｓの出力を処理して形成
する刃物台ｌの現在位置が、位置センサＰＳのおかれて
いる位置において、位置演算部２１で比較演算され、偏
差があればこれを速度又は加速度信号に処理して制御信
号形成部１８に供給し、速度、加速度演算部の出力を補
正する。

次に、刃物台１が所定加速度により所定時間走行させら
れると、走行時刻が等速走行域の時刻に達すると共に、
それ１の速度ＰＶＩに達するので、その旨の信号によっ
てモータ４は、等速走行時間Ｐｔｌの間、刃物台１に速
度ＰＶＩを実現させるように駆動される。等速走行域で
は刃物台１の現在速度ｖ１と設定速度ＰＶＩ、並びに、
走行時間の現在値ｔ１と設定値ＰＬ１とが、それらの演
算部１４．１５で比較され、この演算結果により設定値
Ｐｖｌがこの域での走行時間Ｐｔｌの間補正されつつモ
ータ４が駆動される。等速走行域でもこの間の加速度（
等速走行ゆえゼロ）とその時間が検出され、その設定値
と比較される。

従って、等速走行時間Ｐｔｌが経過すると、その旨の信
号によってモータ４は減速走行時間Ｐｔ３の間、負の加
速ｆｆＰＡ１を刃物台１に実現させるように駆動される
。

この走行域に於ても、その走行時間中、先の加速域の場
合と同様負の加速度の現在値と設定値が逐次比較演算さ
れて設定値を補正し、刃物台ｌを設定値どおり走行させ
るにモータ４が制御されると共に、刃物台１の走行速度
の予定値と現在値が比較演算され、この域での走行時間
経過時に刃物台１の速度がゼロ、即ち、刃物台１が停止
するように制御される。

上記の定速走行及び減速走行区間に於ても、現在信号検
出部Ｓの出力を処理して刃物台１の現在位置を、その位
置センサＰＳが置かれている位置に於て形成すると共に
検出現在位置とセンサ位置の比較を行い、両者に偏差が
あればこれを微分処理して速度又は加速度信号に形成し
、制御信号形成部１８での補正を行う。

尚、既に述べたとおり現在値として検出される速度、或
は、加速度を積分処理すると、刃物台１の実際走行量を
演算検出することができるので、この演算位置データを
刃物台１の移動量に関する他の制御のために利用しても
よい。

〔効　　　果〕

本発明は制御対象の制御装置を、その制御対象について
設定される走行速度、加速度、及び、当該対象から検出
される実際の速度、加速度、並びに、各走行域での走行
時間によって制御できるようにしたから、速度、加速度
に関するデータを優先し且つそれを基準として速度及び
位置決め制御できると共に、適宜設ける位置センサによ
って速度データ等による位置決め制御の補正を行うこと
ができるから、各種スケールを使用しなくても誤差が累
積しない制御が可能となる。

従って、本発明装置は、位置検出用の高価な各種スケー
ルを用いたり、ピッチエラーのない高価なポールスクリ
ュを使用しない機械においても適用できる。

本発明は以」二の通りであって、従来の数値制御法に代
え、或は、従来方法と併用し、極めて微細且つ高速で、
しかも、適用する機械に最適の位置決め制御を実現でき
ることになるから、産業上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例のブロック図、第２図は本発
明装置による制御例の速度線図、第３図は同じく加速度
線図、第４図は従来の位置決め制御系の例を示すブロッ
ク図、第５図は第４図の制御系による位置決め制御例に
おける速度−距離線図である。 ■・・刃物台、９・・速度検出部、１０・・・時開パル
ス発生器、１１・・・加速度検出部、１２・・速度設定
部、１３・・・加速度設定部、１４・・速度演算部、１
５・・・速度時間演算部、１６・・加速度演算部、１７
・・・加速度時間演算部、ｐｓ・・・位置センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械の刃物台のような制御対象の移動を支配する駆
   動源と、制御対象について適宜単位時間当りの予定速度
   又は加速度若しくはこれらの両者を予め設定しこの予定
   信号を適宜時間について前記駆動源に供給する予定信号
   設定部と、制御対象が実際に移動するときその対象につ
   いての適宜単位時間当りの現在速度又は加速度若しくは
   その両者を適宜時間について検出する現在信号検出部と
   、前記設定部と検出部の信号を逐次比較演算する速度、
   加速度演算部と、制御対象の移動経路における任意の所
   定位置に設けた位置センサと、該センサにより検出する
   制御対象の現在位置と前記現在信号検出部の信号を処理
   して形成する制御対象の現在位置を表わす信号を比較す
   る位置演算部と、この演算値を処理して速度又は加速度
   の偏差信号を形成して前記速度、加速度演算部の出力を
   加、減する速度、加速度補正部とから成ることを特徴と
   する数値制御装置。