JPWO2016024338A1 - 数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかる数値制御装置1の構成を示すブロック図である。数値制御装置1は、図示しない工作機械に対して数値制御(NC:Numerical
Control)を実行する装置である。
V1(t)=A×t …(1)
で計算でき、時刻t=F/Aで速度Fに到達する速度式となる。なお、このとき時刻tにおける移動距離X1(t)は、V1(t)をtで積分することで計算でき、
X1(t)=A/2×t^2 …(2)
となる。なお、「^」の後の数字は指数を示し、式(2)ではtの2乗を表現している。以下同様な表記を用いる。
V2(t)=J/2×t^2 (0<t<T2の場合) …(3)
V2(t)=J×T2×t−J/2×(T2)^2 (T2<t<T1の場合) …(4)
V2(t)=F−J/2×(T1+T2−t)^2 (T1<tの場合) …(5)
と計算することができる。
V2(t)=J/2×t^2 (0<t<T3の場合) …(6)
V2(t)=F−J/2×(2×T3−t)^2 (T3<tの場合) …(7)
と計算することができる。
V2(t)=J/2×t^2 (0<t<T1の場合) …(8)
V2(t)=J×T1×t−J/2×(T1)^2 (T1<t<T2の場合) …(9)
V2(t)=F−J/2×(T1+T2−t)^2 (T2<tの場合) …(10)と計算することができる。なお、このとき、時刻tにおける移動距離X2(t)は、V2(t)を積分することで計算することができる。
s2=X1(t2) …(11)
s1=−X1(t1) …(12)
ERR=|P1(−Δs)−P1(0)+P2(Δs)−P2(0)| …(13)
そして、この関係から経路誤差ERRが許容経路誤差TOLに一致する場合のΔsを計算する。
Δs=X1(Δt) …(14)
Δsa=X1(2×Δt) …(15)
Q(t)=P1(−X1(−t+Δt))+P2(X1(t+Δt))−P2(0) …(16)
そして、時刻t=−Δtで、
Q(−Δt)=P1(−Δsa) …(17)
となり、時刻t=Δtで、
Q(Δt)=P2(Δsa) …(18)
となる。
N1 G54 G90
N2 G0 X0.Y0.;
N10 G1 X100.F3000;
N20 Y100.;
P1(s)=(100+s,0) …(19)
そして、「N20」の指令ブロックの経路、即ち指令ブロック継ぎ目より後の経路P2(s)は、以下の数式で表わされる。
P2(s)=(100,s) …(20)
Δs=TOL/√2≒0.0707mm …(21)
が得られる。そしてΔtは、数式(14)のΔs=X1(Δt)の関係より、
Δt=√(√2×TOL)≒11.89ms …(22)
となる。これより経路式Q(t)が、
Q(t)=(100−1/2×(−t+Δt)^2,1/2×(t+Δt)^2) …(23)
として計算される。
dQ(t)/dt=(−t+Δt,t+Δt) …(24)
となり、時刻−Δtから時刻Δtまでの間に、X軸が速度2Δtから速度0まで加速度1m/s^2で減速し、Y軸が速度0から速度2Δtまで加速度1m/s^2で加速することになる。このようにコーナ曲線部での加速度をコーナ曲線部以外の加速度と同じ加速度にできるため、移動経路と、各軸速度波形の両方を滑らかにすることが可能となり、図7の速度波形を得ることができる。
の関係より、使用する速度式は、数式(3)〜数式(5)となり、速度式V2(t)を時間積分することで、移動距離X2(t)を計算することができる。
0<t<T2の場合は、以下の数式でX2(t)が表わされる。
X2(t)=J/6×t^3 …(25)
T2<t<T1の場合は、以下の数式でX2(t)が表わされる。
X2(t)=J×T2/6×{3×t^2−3×T2×t+T2^2} …(26)
T1<tの場合は、以下の数式でX2(t)が表わされる。
X2(t)=J/6×{−t^3+3(T1+T2)t^2−3t(T1^2+T2^2)+(T1^3+T2^3)} …(27)
TOL/√2=X2(Δt) …(28)
の関係を満たすΔtは、数式(26)を使用した場合であることがわかり、数式(26)および数式(28)をΔtについて解くことで、
Δt≒0.0165s
と計算することができる。
Q(t)=P1(−X2(−t+Δt))+P2(X2(t+Δt))−P2(0) …(29)
であるが、X2(t)は時間に応じて数式が変化するため、区分的に異なる数式で表現される曲線式となる。
次に、実施の形態2にかかる数値制御装置1について説明する。実施の形態2にかかる数値制御装置1の構成は図1と同様である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
Δs10=−X1(−t+Δt)+X1(2×Δt) …(30)
Δs20=X1(t+Δt)−X1(0) …(31)
t=(s+Δsa)/(2×A×Δt)−Δt …(32)
を計算する。
s1=−X1(−t+Δt) …(33)
s2=X1(t+Δt) …(34)
を計算する。
Y軸アンプ、4Z Z軸アンプ、5 許容加速度、6 許容加加速度、7 許容経路誤差、21 解析処理部、22 移動指令生成部、22A コーナ曲線挿入部、22B コーナ曲線速度計算部、22C 加減速処理部、22D 補間処理部、22E 速度分配部、22G 加算部、23 速度波形計算部、24 コーナ曲線計算部、25 データベース保持部、200 送り速度、210 移動データ、220 移動指令、230 速度式、240 コーナ曲線式、221F 第1の補間処理部、222F 第2の補間処理部。
Claims (3)
- 複数の並進軸によりテーブルまたは工具を移動させることにより前記テーブル上のワークと前記工具との位置関係を制御する工作機械の数値制御装置において、
複数の指令ブロックを含む加工プログラムに基づいて、移動経路および前記移動経路上の送り速度を出力する解析処理部と、
予め設定された許容加速度および許容加加速度と前記送り速度に基づいて、停止状態と前記送り速度の状態の間の速度波形を計算する速度波形計算部と、
予め設定された許容経路誤差、前記移動経路、および前記速度波形に基づいて、前記指令ブロックの継ぎ目において、前記移動経路を平滑化したコーナ曲線の曲線式を計算するコーナ曲線計算部と、
前記移動経路および前記曲線式に基づいて、前記並進軸それぞれへの移動指令を出力する移動指令生成部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。 - 前記移動経路生成部は、
前記曲線式に基づいて、前記移動経路に前記コーナ曲線を挿入するコーナ曲線挿入部と、
前記曲線式に基づいて、前記コーナ曲線上での移動速度を計算するコーナ曲線速度計算部と、
前記コーナ曲線が挿入された前記移動経路に沿った移動量および軸比に基づいて、前記許容加速度および前記許容加加速度の制限を満たすように、前記移動経路に沿った加減速後速度を計算する加減速処理部と、
前記加減速後速度および前記移動速度に基づいて、前記コーナ曲線上においては前記移動速度を用いて前記移動経路を補間し、前記コーナ曲線以外の前記移動経路においては前記加減速後速度を用いて前記移動経路を補間する補間処理部と、
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記移動経路生成部は、
前記移動経路に沿った移動量および軸比に基づいて、前記許容加速度および前記許容加加速度の制限を満たすように、前記移動経路に沿った加減速後速度を計算する加減速処理部と、
前記曲線式および前記加減速後速度に基づいて、前記コーナ曲線上の移動速度を分配する速度分配部と、
前記加減速後速度および前記速度分配部によって分配された前記移動速度に基づいて、前記コーナ曲線上においては前記移動速度を用いて前記移動経路を補間し、前記コーナ曲線以外の前記移動経路においては前記加減速後速度を用いて前記移動経路を補間する第1補間処理部と、
前記加減速後速度および前記速度分配部によって分配された前記移動速度に基づいて、前記コーナ曲線上においては前記移動速度を用いて前記移動経路を補間し、前記コーナ曲線以外の前記移動経路においては前記加減速後速度を用いて前記移動経路を補間する第2補間処理部と、
を有し、
前記第1補間処理部と前記第2補間処理部とは、前記コーナ曲線上および前記移動経路上の異なる経路の補間処理を並列的に実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
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