WO1990002978A1 - Numerical control method - Google Patents

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WO1990002978A1
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Takao Sasaki
Kentaro Fujibayashi
Masahiko Miyake
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Fanuc Ltd
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control method, and more particularly to a numerical control method of an NC device having a C-axis control function for controlling a position of a spindle in a rotational direction.
  • the spindle motor performs position control similar to that of a servo motor, while performing predetermined machining on the material. May be done.
  • the spindle that is, the material is controlled in the direction of rotation (c-axis direction) to make holes or grooves in the material, or to numerical control in the c-axis direction. While rotating the material, the tool is moved at the same time, and the material is processed, such as spiral grooves.
  • the servo loop gain and the acceleration / deceleration time constant in the spindle motor control system are controlled by the servo motor (feed motor) control system.
  • -It is difficult to match the acceleration / deceleration time constant, and these values are usually different.
  • the delay amounts of the respective motors are different, and if the C-axis control is performed simultaneously with the control of the other feed axes, the actual difference due to the difference in the delay amounts may occur.
  • the problem is that the path trajectory deviates from the command path trajectory.
  • the object of the present invention is to automatically match or restore the axis control characteristic values of the spindle motor and the servo motor. It is to provide a numerical control method.
  • a first G code for matching axis control characteristic values in a motor control system of each of a c-axis and a feed axis
  • a second G-code is provided to restore the axis control characteristic value changed by the G-code of 1, and prior to controlling the C-axis and the feed axis simultaneously, the second G-code is prepared.
  • the first G code is commanded and sent by the first G code to make the axis control characteristic value of the motor control system coincide with the axis control characteristic value of the C axis motor control system, After the simultaneous control of the C-axis and the feed axis is completed, a second G code is commanded, and the second G code is used to control the axis control characteristic value of the feed motor control system. Is achieved by restoring
  • FIG. 1 is a block diagram of a numerical controller according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of an axis control unit
  • Fig. 3 shows the acceleration / deceleration characteristics.
  • Fig. 4 shows the first-order lag characteristics of the servo circuit.
  • FIG. 5 is a flowchart of the process of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an NC device according to the present invention, where 11 is a processor, and 12 is a ⁇ program memory for storing a control program.
  • Memory (ROM) Memory
  • 13 is RAM for storing processing results and NC programs being executed
  • 14 is various parameters, and axis control characteristic values, etc. described later are stored.
  • BACKUP RAM non-volatile memory
  • 15 is a disk.
  • 16 is NC data input device
  • 17 is axis control unit 18 is command from processor power
  • An interface that outputs M-, S-, and T-function instructions to the machine tool and inputs various signals from the machine tool to the processor.
  • the board, 21 is a machine tool
  • 22 is an NC tape.
  • the axis control section 17 has a configuration as shown in FIG. 2 for each axis.
  • the axis control unit 17 receives a movement amount every predetermined sampling time, performs a pulse interpolation calculation, and generates a pulse train P by a pulse interpolator. 17a and an interpolation pulse train are input, and the pulse frequency at the time of rising force is gradually increased and the pulse frequency at the time of falling is gradually decreased.
  • a servo circuit 17c having a dual feedback configuration of a position feedback and a speed feedback.
  • MT is the motor.
  • FIG. 3 is an acceleration / deceleration characteristic diagram of the acceleration / deceleration circuit 17b, where T is an acceleration / deceleration time constant.
  • the acceleration / deceleration time constant T of the feed axis can be switched by the G code described later.
  • Fig. 4 shows the servo characteristics of the servo circuit 17c.
  • the delay characteristic is shown, and T ′ is its time constant, which is the reciprocal of the sub-volume-p gain K.
  • the feed axis K of the feed axis can be switched by the G code described later.
  • the first G code "Gg1" is used to control the acceleration / deceleration time constant and feed loop gain in the feed axis control system, the time constant Tc of the C axis control system, and the subvolume.
  • Puge Lee K C to Ri Oh so also Ru recombinant Ri off the second G code "G g 2" is a time of feed Ri to the axis control system you only that deceleration constant and mono- Bol over Puge Lee down
  • the original time constant T s and the sub-bolus gain K s are restored.
  • the nonvolatile memory 11 has acceleration / deceleration time constants and sub-volume gains corresponding to the G codes Gg1 and Gg2, respectively. Is recorded.
  • FIG. 5 is a flowchart of the process of the present invention.
  • the NC machining program has already been read from the NC tape 22 and stored in the RAMI 3.
  • the acceleration / deceleration time constant of each feed axis control system and the servo-pug gain are both set to the original values T s and K s, and the acceleration / deceleration time constant of the C-axis and the one Puge Lee emissions is T c, it is set to K c les, Ru.
  • the processor 11 The NC data of the i-th block (the initial value of i is 1) is read from Ml3 (step 101), and the end of the NC data input S program is executed. (For example, M02 or M30) or check (step 102), and if the data indicates the end, the NC control processing is ended.
  • step 104 If the NC data does not indicate the end of the program, check the G code “Gg1J or“ Gg2 ”> If none of the above, normal numerical control processing is executed (step 104), and thereafter, the processing of step 101 is repeated.
  • step 106 or 107 the processing returns to step 101 and the above processing is repeated.
  • the axis control characteristic value of the feed axis was changed to match that of the C axis.However, the axis control characteristic value of the C axis was changed to change the feed axis. It can also be configured to match.
  • the first G code for matching the axis control characteristic values in the motor control system of the c axis and the feed axis and the first G code are used.
  • a second G code to restore the axis control characteristic value of the changed axis is provided, and the first G code is commanded prior to controlling the C axis and feed axis simultaneously.
  • the axis control characteristic values are made to match, and after the simultaneous control ends, the second G code is used to return the axis control characteristic values to the original values. It is possible to make the axis control characteristic values of one motor match or restore the original value, and it is possible to improve the operability while controlling the passage with high accuracy.

Description

- 一
明 細 書
数値制御方法
技術分野
本発明は数値制御方法に係 り 、 特に主軸を 回転方向に 位置制御す る C 軸制御機能を備え た N C装置の数値制御 方法に 関す る 。
背景技術
主軸モ ー タ （ ス ピ ン ド ル モ ー タ ） を備え た工作機械で は 、 主軸モ ー タ で サ 一 ボ モ ー タ と 同様な位置制御を行い な が ら 、 素材に所定の加工を行 う 場合があ る 。 た と え ば 旋盤で は主軸すな わ ち素材を 回転方向 （ c 軸方向） に位 置制御 し て該素材に穴明け や溝切 り を行い 、 あ る いは c 軸方向に数値制御に よ り 素材を 回転 さ せなが ら 同時に刃 物 を移動 さ せて素材に た と え ば螺旋溝等の加工を行 う 。
と こ ろ で 、 主軸モ ー タ 制御系に お け る サ 一 ボ ル ー プ ゲ イ ン や加減速時定数を サ ー ボ モ ー タ （送 り モ ー タ ） 制御 系に お け る サ ー ボ ル ー プゲ イ ンゃ加減速時定数に一致 さ せ る こ と は難し く 、 通常 こ れ ら の値は異な っ て い る 。 こ のた め 、 それぞれの モ ー タ に おけ る遅れ量が異な り 、 C 軸制御を他の送 り 軸の制御 と 同時に行 う 場合に は 、 該遅 れ量の相違に起因 し て実際の通路軌跡が指令通路軌跡か ら ズ レ て し ま う と い う 問題が生 じ る 。
そ こ で 、 主軸を一定速度で 回転 さ せ る 速度制御か ら c 軸制御に切 り 換え る 場合に限 り 、 手動で送 り モ ー タ の軸 制御特性値 （加減速時定数、 サ ー ボ ル ー プ ゲ イ ン等） を 主軸モ ー タ の そ れ と 一致す る よ う に設定し 、 c軸制御終 了後に軸制御特性値を元に戻す こ と が考え られる が、 制 御の切 り 換え毎に手動操作し な ければな らず面倒 と な る ， 以上か ら本発明の目的は 自動的に主軸モータ と サ ーボ モ ータ の軸制御特性値を一致さ せた り 、 元に戻す こ と が で き る数値制御方法を提供す る こ と で あ る 。
発明の開示
上記課題は本発明に お いて は、 c 軸及び送 り 軸それぞ れ の モ ータ 制御系におけ る軸制御特性値を一致さ せ る た め の第 1 の G コ ー ド と 、 第 1 の G コ ー ド で変更し た軸制 御特性値を元に戻すた め の第 2 の G コ 一 ド を用意し 、 C 軸 と 送 り 軸 と を同時制御す る に先立っ て 、 第 1 の G コ 一 ド を指令し 、 該第 1 の G コ ー ドで送 り モ ータ 制御系の軸 制御特性値を該 C 軸モ ータ 制御系の軸制御特性値に一致 さ せ、 ま た C 軸 と送 り 軸 と の同時制御が終了 し た後で第 2 の G コ ー ド を指令 し 、 該第 2 の G コ ー ドで送 り モ ータ 制御系の軸制御特性値を元の値に戻す こ と に よ り 達成さ れ る o
図面の簡単な説明
第 1 図は本発明に係わ る数値制御装置のブ π ッ ク 図、 第 2 図は軸制御部のブ π ツ ク 図、
第 3 図は加減速特性図、
第 4 図はサ ー ボ回路の一次遅れ特性図、
第 5 図は本発明の処理の流れ図で あ る 。
発明を実施す る た め の最良の形態 第 1 図は本発明に係わ る N C 装置の ブ ロ ッ ク 図で あ り 1 1 は プ ロ セ ッ サ 、 1 2 は制御プ ロ グ ラ ム を記億す る プ π グ ラ ム メ モ リ （ R O M ) 、 1 3 は処理結果や実行中の N C プ ロ グ ラ ム等を記億す る R A M 、 1 4 は各種パ ラ メ — タ 、 後述す る軸制御特性値等を記億す る パ ク テ リ ーバ ッ ク ア ッ プ R A M (不揮発性メ モ リ ） 、 1 5 は デ ィ ス フ。 レ イ 装置 1 5 a と キ ー ボ ー ド 1 5 b を備え た C R T & M D I 装置、 1 6 は N C デ ー タ 入力装置、 1 7 は軸制御部 1 8 は プ ロ セ ッ サ 力 ら指令 さ れた M — ， S —， T 一機能 命令等を工作機械に 出力 し 、 工作機械か ら の各種信号を プ ロ セ ッ サ に入力す る ィ ン タ フ ヱ ー ス 、 1 9 は操作盤、 2 1 は工作機械、 2 2 は N C テ ー プで あ る 。
軸制御部 1 7 は各軸毎に第 2 図に示す よ う な構成を有 し て い る 。 す な わ ち 、 軸制御部 1 7 は 、 所定サ ン プ リ ン グ時間毎に移動量 厶 を入力 さ れて パ ル ス 補間演算を行い バ ス 列 P を発生す る パ ル ス補間器 1 7 a と 、 補間パ ル ス 列 を入力 さ れ そ の立ち上力 り 時のパ ル ス 周波数を漸増 し 、 立ち下が り 時のパ ル ス周波数を漸減す る加滅速回路 1 7 と 、 位置フ ィ 一 ド バ ジ ク 及び速度フ ィ 一 ド バッ ク の二重フ イ ー ド バ ク 構成のサ ー ボ回路 1 7 c を有し て い る 。 M T は モ ー タ で あ る 。
第 3 図は加減速回路 1 7 b の加減速特性図 で あ り 、 T は加減速時定数で あ る 。 送 り 軸の加減速時定数 T は後述 す る G コ ー ド に よ り 切 り 替え られ る よ う に な っ て い る 。
第 4 図は サ ー ボ 回路 1 7 c の サ ー ボ特性で あ り 、 一次 遅れ特性を示 し て お り 、 T ' は そ の時定数で あ り 、 サ 一 ボル 一 プゲ イ ン K の逆数で あ る 。 送 り 軸のサ 一 ボル 一 プ ゲイ ン K は後述す る G コ ー ドに よ り 切 り 替え られ る よ う に な っ てい る 。
さ て、 本発明において は、 G機能命令 と して新たに 2 つの G コ ー ド 「 G g l 」 と 「 G g 2 」 （ g l , g 2 は そ れぞれ任意の 2 桁数値） を設け て い る 。
第 1 の G コ ー ド 「 G g 1 」 は 、 送 り 軸制御系に おけ る 加減速時定数及びサ ー ボ ル ー プゲ イ ン を C 軸制御系の時 定数 Tc 、 サ 一 ボル ー プゲ イ K C に 切 り 換え る も ので あ り 、 第 2 の G コ ー ド 「 G g 2 」 は 、 送 り 軸制御系に お け る 加減速時定数及びサ 一 ボル ー プゲ イ ン を本来の時定数 T s 、 サ 一 ボ ル 一 プゲ イ ン Ks に戻す も ので あ る 。 尚、 不 揮発性メ モ リ 1 1 には第 1 図に示す よ う に各 G コ ー ド G g 1 , G g 2 に対応さ せて加減速時定数 と サ 一 ボル 一 プ ゲ ィ ン が記億 さ れて い る 。
第 5 図は本発明の処理の流れ図で あ る 。 以下、 こ の流 れ図に従っ て本発明に係わ る軸制御特性値の変更方法を 説明す る 。 尚、 既に 、 N C テ ー プ 2 2 か ら N C 加工プ ロ グ ラ ムが読み取 られて R A M I 3 に記億 さ れて あ る 。 又 初期時には各送 り 軸制御系の加減速時定数及びサ ー ボル — プゲ イ ン は共に本来の値 T s , K s に設定さ れ、 ま た C 軸の加減速時定数 と サ 一 ボル 一 プゲ イ ン は T c， K cに設 定さ れて レ、 る 。
メ モ リ 運転の起動が掛か る と 、 プ ロ セ サ 1 1 は R A M l 3 か ら第 i プ ロ ッ ク （ i の初期値は 1 ) の N C デー タ を読み取 り （ ス テ ツ プ 1 0 1 ) 、 該 N C デー タ 力 Sプ ロ グ ラ ム の終 り を示すデー タ （例え ば M 0 2 ま た は M 3 0 ) かチ エ ツ ク し （ ス テ ツ プ 1 0 2 ) 、 終 り を示すデータ で あれば. N C 制御処理を終了す る 。
し か し 、 N C データ がプ ロ グ ラ ム終了を示す も ので な け れば、 G コ ー ド 「 G g 1 J ま たは 「 G g 2 」 力 >チ エ ツ ク し （ ス テ ッ プ 1 0 3 ) 、 いずれで も な け れば通常の数 値制御処理を実行 し （ ス テ ツ プ 1 0 4 ) 、 以後ス テ ツ プ 1 0 1 移行の処理を繰 り 返す。
し か し 、 「 G g 1 」 ま た は 「 G g 2 」 で あれば、 いず れで あ る か を.判別 し （ ス テ ッ プ 1 0 5 ) 、 「 G g 1 」 で あれば送 り 軸制御系の加減速時定数を T sか ら T c に変更 す る と 共に 、 サ ー ボル 一 プゲ イ ン を K sか ら K c に変更 し 、 以後 「 G g 2 」 が指令 さ れ る ま で保持す る （ ス テ ッ プ 1 0 6 ) 。 従 っ て 、 以後、 軸制御部 1 7 に お い て保持 さ れ た時定数 T c及びサ ー ボ ル ー プゲ イ ン K cで送 り 軸のサ ー ボ制御が行われ る 。 尚、 「 G g 1 」 が指令 さ れた と い う こ と は 、 以降の N C データ に よ り 送 り 軸 と C 軸の同時制 御力 指令 さ れ る と い う こ と で あ る 。
一方、 「 G g 2 」 で あれば送 り 軸制御系の加減速時定 数を T c力 ら T s に変更す る と 共に サ 一 ボ ル 一 プゲ イ ン を K cカゝ ら 1：5 に変更 し （元に戻 し ） 、 以後 「 G g 1 」 が指 令 さ れ る ま で保持す る （ ス テ ツ プ 1 0 7 ) 。 従 っ て 、 以 後、 軸制御都 1 7 に お いて保持 さ れた時定数 T s及びサ ー ボルー プゲ イ ン K sで送 り 軸のサ 一 ボ制御が行われる 。 尚 「 G g 2 」 が指令さ れた と い う こ と は 、 以降の N C デー タ に よ り 送 り 軸 と C 軸の同時制御が指令さ れな い と い う こ と であ る 。
以上に よ り 、 ス テ ツ プ 1 0 6 ま たは 1 0 7 の処理が終 了すれば、 ス テ ツ プ 1 0 1 に戻 り 上記の処理が繰 り 返さ れる
以下は本発明に係わ る N C 加工プ ロ グ ラ ム の一例で あ る
N 10 G 01 X 50. 0； (a)
N20 Gg 1; (b)
N 30 GO 1X100. 0 C 50. 0 F 10. 0 (c)
N40 G g 2; (d)
N 50 G 01 XI 50, 0; 上記 N C加工プロ ダ ラ ム か ら理解で き る よ う に 、 C軸 と 送 り 軸 （ X軸） の同時制御ブ ロ ッ ク （c)の前で 「 G g 1 」 が指令さ れ、 こ れに よ り X軸の軸制御特性値 （時定数、 サ一ポル ープゲイ ン） が C軸のそれに一致させ られ、 又 同時制御終了後に ブ ロ ツ ク （<¾で 「 G g 2 」 が指令さ れて 送 り 軸の軸制御特性値は元に戻さ れ る 。 すなわち 、 上記 N C 加工プ ロ ダ ラ ム のブ ロ ッ ク （a)〜（e)に おけ る 送 り 軸の 軸制御特性値は
フ π ッ ク (a) T„ ， K ブ ロ ッ ク （b) · · τ s κ → τ κ
ブ ロ ッ ク （c) · · T c κ
ブ ロ ッ ク （d) · · T c κ → τ κ
ブ ロ ッ ク (e) T K
と な る 。
以上では送 り 軸の軸制御特性値を変更 し て C 軸のそ れ に一致 さ せ る よ う に構成し たが、 C 軸の軸制御特性値を 変更し て 送 り 軸の そ れに一致 さ せ る よ う に構成す る こ と も で き る 。
以上本発明に よ れば、 c 軸 と 送 り 軸のモ ータ 制御系に お け る 軸制御特性値を一致 さ せ る 第 1 の G コ ー ド と 、 第 1 の G コ 一 ドで変更 し た軸の軸制御特性値を元に戻す第 2 の G コ ー ド を設け 、 C 軸 と 送 り 軸を 同時制御す る に先 立 っ て第 1 の G コ ー ド を指令 し て軸制御特性値を一致 さ せ、 同時制御終了後に第 2 の G コ ー ドに よ り 軸制御特性 値を 元の値に戻す よ う に構成 し たか ら 、 自動的に主軸モ 一 タ と サ 一 ボ モ ー タ の軸制御特性値を一致 さ せた り 、 元 に戻す こ と がで き 、 精度の高い通路制御がで き る と 共に 操作性を向上す る こ と がで き る 。

Claims

請求の範囲
1 * 主軸を 回転方向に数値制御す る C軸制御機能を備 えた装置の数値制御方法にお いて 、
C 軸制御系 と送 り 軸制御系の軸制御特性値を一致させ る第 1 の G コ ー ド と 、 第 1 の G コ ー ドで変更し た軸制御 特性値を元に戻す第 2 の G コ 一 ド を設け 、
C軸を送 り 軸 と同時制御す る のに先立っ て第 1 の G コ 一 ド を指令 し て軸制御特性値を一致さ せる こ と を恃徵 と す る数値制御方法。
2 , C 軸 と 送 り 軸と の同時制御が終了 し た後で第 2 の G コ ― ド を指令し て第 1 の G コ 一 ドで変更し た軸制御特 性値を元に戻す こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 1 項記載 の数値制御方法。
3 , 第 1 の G コ ー ド に よ り 送 り 軸制御系の軸制御特性 値を C 軸制御系の軸制御特性値に一致 さ せ る こ と を待徵 と す る 請求の範囲第 1 項記載の数値制御方法。
4 * 前記軸制御特性値は、 加減速時定数及びサー ボル — プゲイ ン を含む こ と を特徵 と す る請求の範囲第 1 項記 載の数値制御方法。
PCT/JP1989/000921 1988-09-14 1989-09-07 Numerical control method WO1990002978A1 (en)

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JP63/230931 1988-09-14
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