WO2024042618A1 - 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
WO2024042618A1
WO2024042618A1 PCT/JP2022/031734 JP2022031734W WO2024042618A1 WO 2024042618 A1 WO2024042618 A1 WO 2024042618A1 JP 2022031734 W JP2022031734 W JP 2022031734W WO 2024042618 A1 WO2024042618 A1 WO 2024042618A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
curve
movement
corner
unit
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/031734
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直矢 小出
宏之 河村
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to PCT/JP2022/031734 priority Critical patent/WO2024042618A1/ja
Priority to JP2022580539A priority patent/JP7355952B1/ja
Publication of WO2024042618A1 publication Critical patent/WO2024042618A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • 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
    • G05B19/4093—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 characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • 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
    • G05B19/416—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 characterised by control of velocity, acceleration or deceleration

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a computer-readable recording medium.
  • Possible methods for rounding the shape of the corner include methods of inserting circular arcs, spline curves, and clothoid curves.
  • the speed control at that time is not devised, the speed waveform of each feed axis will become wavy. This may cause a shock due to changes in acceleration or reduce machining accuracy. For this reason, it is important not only to round the corner shape, but also to control the feed rate.
  • the control device solves the above problem by determining the curving of the corner portion and the distribution of passing speed with reference to a reference curve created based on the shape of the corner portion.
  • the reference curve is created by smoothly accelerating and decelerating each feed axis in the corner shape of the corner portion.
  • One aspect of the present disclosure is a control device that drives a feed shaft of an industrial machine based on a control program, which includes an analysis section that analyzes commands based on the control program, and an analysis result of the analysis section.
  • a corner detection unit detects a corner where the direction of the movement path is discontinuous, and a corner detection unit applies acceleration/deceleration processing to the movement on the movement path before and after the corner, and overlaps by a predetermined overlap time.
  • a reference curve creation unit that creates a curve that has been set as a reference curve; and a corner that creates a curved movement path by inserting a curve that passes through at least one predetermined reference position on the reference curve into the corner part.
  • a curve forming unit; and a curve speed planning unit that creates a speed plan for movement on the curved movement route, and the curve speed planning unit is configured to The control device determines the speed based on the moving speed at the reference position on the reference curve.
  • Another aspect of the present disclosure is a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to operate as a control device for driving a feed shaft of an industrial machine based on a control program, the recording medium being able to read instructions from the control program.
  • An analysis section that performs analysis; a corner detection section that detects corners where the direction of the movement route is discontinuous based on the results of the analysis by the analysis section; a reference curve creation unit that creates a curve overlapped by a predetermined overlap time as a reference curve; a curve that passes through at least one predetermined reference position above the reference curve is inserted into the corner portion;
  • a computer is operated as a corner curving unit that creates a curved travel route, and a curve speed planning unit that creates a speed plan for movement on the curved travel route, and the curve speed planning unit:
  • the computer-readable recording medium stores a program that determines a speed at the reference position during movement on the movement route based on a movement speed at the reference position on the reference curve.
  • FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the functions of a control device according to an embodiment of the present invention. It is a figure which illustrates the corner part in a movement route. It is a graph illustrating the relationship between moving speeds in each moving route when creating a reference curve.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a reference curve created by a reference curve creation unit.
  • 5 is a diagram illustrating an example of a curve inserted into a corner portion by a corner curving unit 130.
  • FIG. 1 is a schematic hardware configuration diagram showing the main parts of a control device according to an embodiment of the present invention.
  • the control device 1 of the present invention can be implemented as a control device that controls an industrial machine such as a machine tool or a robot that has a moving object that is moved by driving a motor.
  • a control device 1 that controls a machine tool that processes a workpiece by controlling the relative position between a tool and a workpiece will be described as an example.
  • the CPU 11 included in the control device 1 of the present invention is a processor that controls the control device 1 as a whole.
  • the CPU 11 reads a system program stored in the ROM 12 via the bus 22, and controls the entire control device 1 in accordance with the system program.
  • the RAM 13 temporarily stores temporary calculation data, display data, various data input from the outside, and the like.
  • the non-volatile memory 14 is composed of, for example, a memory backed up by a battery (not shown), an SSD (Solid State Drive), etc., and the stored state is maintained even when the power of the control device 1 is turned off.
  • the non-volatile memory 14 includes control programs and data read from the external device 72 via the interface 15, data and control programs input via the input device 71, various data acquired from the industrial machine 3, etc. is memorized.
  • the control program and data stored in the non-volatile memory 14 may be expanded to the RAM 13 at the time of execution/use. Further, various system programs such as a known analysis program are written in the ROM 12 in advance.
  • the interface 15 is an interface for connecting the CPU 11 of the control device 1 with an external device 72 such as a USB device. From the external device 72 side, for example, control programs and various parameters used to control the industrial machine 3 can be read. Further, the control program, each parameter, etc. edited in the control device 1 can be stored in external storage means via the external device 72.
  • a PLC (programmable logic controller) 16 controls the industrial machine 3 and peripheral devices of the industrial machine 3 (for example, a tool changer, an actuator such as a robot, an actuator such as a robot, A signal is output to and controlled via the I/O unit 17 to a sensor (such as a sensor attached to the device) via the I/O unit 17. Further, the PLC 16 receives signals from various switches on the operation panel provided in the main body of the industrial machine 3, peripheral devices, etc., performs necessary signal processing, and then passes the signals to the CPU 11.
  • the axis control circuit 30 for controlling the axes included in the industrial machine 3 receives an axis movement command amount from the CPU 11 and outputs the axis command to the servo amplifier 40. Upon receiving this command, the servo amplifier 40 drives the servo motor 50 that moves each moving object of the industrial machine 3 along the axis.
  • the shaft servo motor 50 has a built-in position/velocity detector, and feeds back position/velocity feedback signals from the position/velocity detector to the axis control circuit 30.
  • the axis control circuit 30 performs feedback control of the position and speed of the servo motor 50. Although only one axis control circuit 30, one servo amplifier 40, and one servo motor 50 are shown in the hardware configuration diagram of FIG.
  • the spindle control circuit 60 receives a spindle rotation command and outputs a spindle speed signal to the spindle amplifier 61.
  • the spindle amplifier 61 receives this spindle speed signal, rotates the spindle motor 62 of the industrial machine 3 at the commanded rotation speed, and drives the main shaft.
  • a position coder 63 is coupled to the spindle motor 62.
  • the position coder 63 outputs a feedback pulse in synchronization with the rotation of the main shaft, and the feedback pulse is read by the CPU 11.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing the functions of the control device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the control device 1 controls the relative position of a rotating tool and a workpiece, and cuts the workpiece by bringing the tool and the workpiece into contact.
  • Each function of the control device 1 according to this embodiment is realized by the CPU 11 of the control device 1 shown in FIG. 1 executing a system program and controlling the operation of each part of the control device 1.
  • the control device 1 of this embodiment includes an analysis section 100, a corner detection section 110, a reference curve creation section 120, a corner curve generation section 130, a curve speed planning section 140, an acceleration/deceleration section 150 for each axis, and a control section 160. Further, a control program 200 used to control the industrial machine 3 is stored in advance in the RAM 13 to the nonvolatile memory 14 of the control device 1.
  • the analysis unit 100 sequentially reads blocks of the control program 200. Then, the instructions from the read block are analyzed.
  • the control program 200 includes commands such as the amount of movement of the feed axis, the movement path, and the movement speed.
  • the analysis unit 100 analyzes these commands and generates data related to movement commands for controlling the position of each servo motor 50. Furthermore, if the control program 200 includes a command for the rotation speed of the spindle, data related to the spindle rotation command for controlling the rotation of the spindle motor 62 is generated. It is preferable that the analysis unit 100 reads blocks of the control program 200 in advance and analyzes them. The analysis unit 100 outputs data related to the generated command to the corner detection unit 110.
  • the corner detection unit 110 detects a corner where the direction of the movement route is discontinuous based on data related to the movement command input from the analysis unit 100.
  • a corner portion a portion where the direction of the previous movement path P 1 and the direction of the subsequent movement path P 2 are discontinuously connected.
  • FIG. 3 shows an example of a corner section.
  • the direction of the movement path P 1 before the corner portion and the direction of the movement path P 2 after the corner portion are connected to form a substantially right angle.
  • the corner portions C may be connected at a more acute angle or at a more obtuse angle than those illustrated in FIG. 3 .
  • the corner detection unit 110 detects the connection point of each movement route based on the data related to the movement command input from the analysis unit 100. Then, for example, when the angle formed by the movement path before and after the connection point is less than or equal to a predetermined angle ⁇ th ( ⁇ th ⁇ 180°), the connection point is detected as a corner portion.
  • the reference curve creation unit 120 creates a reference curve in which the travel paths P 1 and P 2 before and after the corner C detected by the corner detection unit 110 overlap.
  • the reference curve is a curve that is referenced to create a curve to be inserted into a corner.
  • the reference curve according to the present embodiment applies acceleration/deceleration processing to the movement on the movement paths P 1 and P 2 before and after the corner portion C, and further overlaps the movement paths P 1 and P 2 by an overlap time t o . This is the curve on which the moving object moves when the object is moved.
  • the overlap time t o is adjusted so that the path error of the reference curve falls within a predetermined tolerance.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the moving speed on the moving path P 1 and the moving speed on the moving path P 2 when creating a reference curve.
  • the reference curve creation unit 120 accelerates and decelerates the movement paths P 1 and P 2 before and after the corner portion so that the acceleration is continuous and smooth. Then, the movement path of the movement target when movement on the movement path P 2 after the corner part is started by an overlap time t o before the timing when movement on the movement path P 1 before the corner part is completed is Create a reference curve by finding a curve that The overlap time t o may be determined using a time constant applied to each axis as a reference value.
  • FIG. 5 shows an example of a reference curve created by the reference curve creation unit 120.
  • the reference curve is a composite of movements in which the movement speed in the directions of movement paths P 1 and P 2 before and after the corner portion is smoothly accelerated and decelerated. Therefore, even if you move at the composite speed along this reference curve, the velocity components in each movement path direction and the velocity components and acceleration components of each feed axis will be suppressed from undulating, and no fluctuations in velocity will occur. .
  • the corner curve creation unit 130 creates a curve based on the reference curve created by the reference curve creation unit 120, and creates a travel route by inserting the created curve into the corner detected by the corner detection unit 110.
  • the corner curving unit 130 creates a curve that passes through at least one predetermined reference position on the reference curve.
  • the predetermined reference position may be, for example, a position on the reference curve with the largest curvature.
  • FIG. 6 shows an example of a curve that the corner curving unit 130 inserts into a corner.
  • the position with the largest curvature on the reference curve P r is set as the reference position R 1 , and a curve passing through this reference position R 1 is created.
  • the corner curving unit 130 passes through a reference position R 1 with a predetermined point Ps on the travel route before the corner as a starting point and a predetermined point Pe on the travel route after the corner as an end point. Insert the curve P i into the corner C.
  • the positions of the starting point Ps and the ending point Pe may be closer to the corner than the position where the reference curve P r touches the movement paths P 1 and P 2 .
  • the curve is generated using a second acceleration/deceleration time constant that is smaller than the acceleration/deceleration time constant used when generating the reference curve.
  • the inserted curve has a position, velocity, and acceleration that are substantially continuous with the movement paths P 1 ′ and P 2 ′ before and after the corner portion at both ends thereof. Further, it is desirable that the curve to be inserted is a curve that can be differentiated in multiple orders of the second order or higher.
  • Such curve insertion processing is known, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-190211 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-320026, and therefore detailed description thereof will be omitted in this specification.
  • the predetermined reference position on the reference curve that the corner curving unit 130 refers to when creating a curve to be inserted into the corner may be, for example, a position close to the corner. A curve passing through this position has the same path error as the reference curve. Further, the reference position may be a position where the curvature of the reference curve is locally the largest, that is, a position where the rate of change in curvature is zero.
  • the corner curving unit 130 may determine a plurality of positions on the reference curve as reference positions.
  • the curve speed planning section 140 creates a speed plan for moving on the curve inserted by the corner curving section 130.
  • the curve speed planning unit 140 sets the speed when passing over the reference position to approximately the same speed as the speed when moving on the reference curve.
  • the speed may be planned so that the acceleration is continuous and smooth.
  • Each axis acceleration/deceleration unit 150 calculates the amount of movement of each axis of the industrial machine 3 for each control cycle based on the movement path created by the corner curve creation unit 130 and the speed plan created by the curve speed planning unit 140. , performs acceleration/deceleration processing on the calculated movement amount. Then, the control unit 160 controls the motors of each part of the industrial machine 3 based on the movement amount subjected to acceleration/deceleration processing by each axis acceleration/deceleration unit 150 and data related to the spindle rotation command.
  • the passing speed of the corner portion is determined so that the rate of change in speed in each direction changes monotonically. This stabilizes the behavior in each direction and reduces shock to the machine. It can also be expected that the machining accuracy of corner parts will be improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms by making appropriate changes.
  • the starting point Ps and ending point Pe of the curve to be inserted are positioned closer to the corner than the positions where the reference curve P r contacts the movement paths P 1 ′ and P 2 ′ .
  • the starting point Ps and ending point Pe of the curve to be inserted are located farther from the corner than the positions where the reference curve P r touches the travel paths P 1 ' and P 2 ', the time it takes to pass on the curve will be shorter. can do. This is because the jerk generated in the direction perpendicular to the travel paths P 1 ′, P 2 ′ is reduced, making it easier to further increase corner passing speed.
  • Control device 3 Industrial machine 11 CPU 12 ROM 13 RAM 14 Non-volatile memory 15, 18, 19 Interface 16 PLC 17 I/O unit 22 Bus 30 Axis control circuit 40 Servo amplifier 50 Servo motor 60 Spindle control circuit 61 Spindle amplifier 62 Spindle motor 63 Position coder 70 Display device 71 Input device 72 External device 100 Analysis section 110 Corner detection section 120 Reference curve creation Section 130 Corner curving section 140 Curve speed planning section 150 Each axis acceleration/deceleration section 160 Control section 200 Control program

Abstract

本開示による制御装置は、制御用プログラムによる指令を解析する解析部と、解析部による解析の結果に基づいて、移動経路の方向が不連続になるコーナ部を検出するコーナ検出部と、コーナ部の前後の移動経路上の移動にそれぞれ加減速処理を施し、所定のオーバラップ時間の分だけオーバラップさせた曲線を参照曲線として作成する参照曲線作成部と、コーナ部に、参照曲線の上の少なくとも１つの所定の参照位置を通る曲線を挿入することで曲線化した移動経路を作成するコーナ曲線化部と、曲線化した移動経路の上の移動に係る速度計画を作成する曲線速度計画部と、を備え、曲線速度計画部は、移動経路の上の移動における前記参照位置における速度を、参照曲線の上での該参照位置における移動速度に基づいて決定する。

Description

制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
　本発明は、制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
　複数の送り軸を有する工作機械などの産業機械において、加工点が直角コーナなどの不連続な経路に沿って工具を移動させる場合、コーナ部で送り速度を下げたり、コーナ部の形状を丸めたりして、コーナ通過時にショックが発生しないようにしている（例えば、特許文献１など）。
特開平０９－１９０２１１号公報
　コーナ部の形状を丸める方式としては、円弧、スプライン曲線、クロソイド曲線の挿入する方法などが考えられる。しかしながら、その際の速度制御を工夫しないと、送り軸各軸の速度波形が波打つ形状となる。そして、これが原因で加速度の変化によるショックが発生したり、加工精度が低下したりすることがある。
　このため、コーナ部の形状を丸めるだけでなく、送り速度の制御も重要になる。
　本開示による制御装置は、コーナ部の形状に基づいて作成した参照曲線を参考にして、コーナ部の曲線化と通過速度の分布を決定することで、上記課題を解決する。参照曲線は、コーナ部のコーナ形状において送り軸各軸を滑らかに加減速させることで作成する。
　そして、本開示の一態様は、制御用プログラムに基づいて産業機械の送り軸を駆動する制御装置であって、前記制御用プログラムによる指令を解析する解析部と、前記解析部による解析の結果に基づいて、移動経路の方向が不連続になるコーナ部を検出するコーナ検出部と、コーナ部の前後の移動経路上の移動にそれぞれ加減速処理を施し、所定のオーバラップ時間の分だけオーバラップさせた曲線を参照曲線として作成する参照曲線作成部と、前記コーナ部に、前記参照曲線の上の少なくとも１つの所定の参照位置を通る曲線を挿入することで曲線化した移動経路を作成するコーナ曲線化部と、曲線化した前記移動経路の上の移動に係る速度計画を作成する曲線速度計画部と、を備え、前記曲線速度計画部は、前記移動経路の上の移動における前記参照位置における速度を、前記参照曲線の上での該参照位置における移動速度に基づいて決定する、制御装置である。
　本開示の他の態様は、制御用プログラムに基づいて産業機械の送り軸を駆動する制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記制御用プログラムによる指令を解析する解析部、前記解析部による解析の結果に基づいて、移動経路の方向が不連続になるコーナ部を検出するコーナ検出部、コーナ部の前後の移動経路上の移動にそれぞれ加減速処理を施し、所定のオーバラップ時間の分だけオーバラップさせた曲線を参照曲線として作成する参照曲線作成部、前記コーナ部に、前記参照曲線の上の少なくとも１つの所定の参照位置を通る曲線を挿入することで曲線化した移動経路を作成するコーナ曲線化部、曲線化した前記移動経路の上の移動に係る速度計画を作成する曲線速度計画部、としてコンピュータを動作させ、前記曲線速度計画部は、前記移動経路の上の移動における前記参照位置における速度を、前記参照曲線の上での該参照位置における移動速度に基づいて決定する、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
　本開示の一態様では、参照曲線を元にコーナ部の曲線化と通過速度を決定する事で、送り軸各軸の速度波形が波打つのを抑え、ショックが低減し加工精度が向上することが期待できる。
本発明の一実施形態による制御装置の概略的なハードウェア構成図である。 本発明の一実施形態による制御装置の概略的な機能を示すブロック図である。 移動経路におけるコーナ部を例示する図である。 参照曲線を作成する際のそれぞれの移動経路における移動速度の関係を例示するグラフである。 参照曲線作成部が作成する参照曲線の例を示す図である。 コーナ曲線化部１３０がコーナ部に挿入する曲線の例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
　図１は本発明の一実施形態による制御装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本発明の制御装置１は、モータが駆動することで移動する移動対象を備えた工作機械やロボットなどの産業機械を制御する制御装置として実装することができる。以下では、工具とワークとの相対位置を制御することでワークを加工する工作機械を制御する制御装置１を例として説明する。
　本発明の制御装置１が備えるＣＰＵ１１は、制御装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、バス２２を介してＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムを読み出し、該システム・プログラムに従って制御装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ、及び外部から入力された各種データ等が一時的に格納される。
　不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等で構成され、制御装置１の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１４には、インタフェース１５を介して外部機器７２から読み込まれた制御用プログラムやデータ、入力装置７１を介して入力されたデータや制御用プログラム、産業機械３から取得される各データ等が記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶された制御用プログラムやデータは、実行時／利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１２には、公知の解析プログラムなどの各種システム・プログラムが予め書き込まれている。
　インタフェース１５は、制御装置１のＣＰＵ１１とＵＳＢ装置等の外部機器７２と接続するためのインタフェースである。外部機器７２側からは、例えば産業機械３の制御に用いられる制御用プログラムや各パラメータ等を読み込むことができる。また、制御装置１内で編集した制御用プログラムや各パラメータ等は、外部機器７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１６は、制御装置１に内蔵されたシーケンス・プログラムによって、産業機械３及び該産業機械３の周辺装置（例えば、工具交換装置や、ロボット等のアクチュエータ、産業機械３に取付けられているセンサ等）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、ＰＬＣ１６は、産業機械３の本体に配備された操作盤の各種スイッチや周辺装置等からの信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。
　表示装置７０には、メモリ上に読み込まれた各データ、制御用プログラムやシステム・プログラム等が実行された結果として得られたデータ等が、インタフェース１８を介して出力されて表示される。また、キーボードやポインティングデバイス等から構成される入力装置７１は、インタフェース１９を介して作業者による操作に基づく指令，データ等をＣＰＵ１１に渡す。
　産業機械３が備える軸を制御するための軸制御回路３０は、ＣＰＵ１１からの軸の移動指令量を受けて、軸の指令をサーボアンプ４０に出力する。サーボアンプ４０はこの指令を受けて、産業機械３が備える各移動対象を軸に沿って移動させるサーボモータ５０を駆動する。軸のサーボモータ５０は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０にフィードバックする。軸制御回路３０は、サーボモータ５０の位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図１のハードウェア構成図では、軸制御回路３０、サーボアンプ４０、サーボモータ５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる産業機械３に備えられた軸の数だけ用意される。例えば、一般的な直線３軸を備えた工作機械を制御する場合には、工具が取り付けられた主軸とワークとを直線３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向に相対的に移動させる３組の軸制御回路３０、サーボアンプ４０、サーボモータ５０が用意される。
　スピンドル制御回路６０は、主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度信号を受けて、産業機械３のスピンドルモータ６２を指令された回転速度で回転させ、主軸を駆動する。スピンドルモータ６２にはポジションコーダ６３が結合されている。ポジションコーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはＣＰＵ１１によって読み取られる。
　図２は、本発明の一実施形態による制御装置１が備える機能を概略的なブロック図として示したものである。本実施形態による制御装置１は、回転する工具とワークとの相対位置を制御し、工具とワークとを接触させることでワークを切削加工する。本実施形態による制御装置１が備える各機能は、図１に示した制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。
　本実施形態の制御装置１は、解析部１００、コーナ検出部１１０、参照曲線作成部１２０、コーナ曲線化部１３０、曲線速度計画部１４０、各軸加減速部１５０、制御部１６０を備える。また、制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、産業機械３を制御するために用いられる制御用プログラム２００が予め記憶される。
　解析部１００は、制御用プログラム２００のブロックを逐次読み出す。そして、読み出したブロックによる指令を解析する。制御用プログラム２００には、送り軸の移動量、移動経路、移動速度などの指令が含まれている。解析部１００は、これらの指令を解析して、それぞれのサーボモータ５０の位置を制御するための移動指令に係るデータを生成する。また、制御用プログラム２００に主軸の回転速度の指令が含まれている場合は、スピンドルモータ６２の回転を制御するための主軸回転指令に係るデータを生成する。解析部１００は、制御用プログラム２００のブロックを先読みして解析することが望ましい。解析部１００は、生成した指令に係るデータをコーナ検出部１１０に出力する。
　コーナ検出部１１０は、解析部１００から入力された移動指令に係るデータに基づいて、移動経路の方向が不連続になるコーナ部を検出する。本明細書では、２つの連続する移動経路Ｐ1、Ｐ2において、前の移動経路Ｐ1の方向と、後の移動経路Ｐ2の方向とが不連続に接続する部分をコーナ部と称している。図３は、コーナ部の例を示している。図３の例では、コーナ部の前の移動経路Ｐ1の方向と、コーナ部の後の移動経路Ｐ2の方向とが、略直角を為して接続されている。コーナ部Ｃは、図３に例示する以外にも、より鋭角に接続するものや、より鈍角に接続するものであってもよい。また、コーナ部前後の移動経路Ｐ1、Ｐ2は直線の移動経路である必要は無く、曲線を描くものであってもよい。コーナ検出部１１０は、解析部１００から入力された移動指令に係るデータに基づいて、各移動経路の接続点を検出する。そして、例えば接続点の前後の移動経路が成す角度が予め定めた所定の角度θth（θth＜１８０°）以下である場合に、当該接続点をコーナ部として検出する。
　参照曲線作成部１２０は、コーナ検出部１１０が検出したコーナ部Ｃの前後の移動経路Ｐ1、Ｐ2をオーバラップさせた参照曲線を作成する。参照曲線は、コーナ部に挿入する曲線を作成するために参照される曲線である。本実施形態による参照曲線は、コーナ部Ｃの前後の移動経路Ｐ1、Ｐ2での移動に対して加減速処理を施し、更に移動経路Ｐ1、Ｐ2をオーバラップ時間ｔoだけオーバラップさせた際に、移動対象が移動する曲線とする。オーバラップ時間ｔoは、参照曲線の経路誤差が予め定めた所定の許容誤差の範囲に収まるように調整される。図４は、参照曲線を作成する際の移動経路Ｐ1における移動速度と移動経路Ｐ2における移動速度との関係を示すグラフである。図４に例示するように、参照曲線作成部１２０は、コーナ部前後の移動経路Ｐ1、Ｐ2の加減速を、加速度が連続の滑らかな加減速となるようにする。そして、コーナ部の前の移動経路Ｐ1における移動が完了するタイミングよりもオーバラップ時間ｔoだけ前に、コーナ部の後の移動経路Ｐ2における移動を開始した場合の移動対象の移動経路となる曲線を求めることで、参照曲線を作成する。オーバラップ時間ｔoは、各軸に適用される時定数を基準値として決定したものであってよい。図５は、参照曲線作成部１２０が作成する参照曲線の例を示している。参照曲線は、コーナ部の前後の移動経路Ｐ1、Ｐ2の方向への移動速度を滑らかに加減速した移動を合成したものである。そのため、この参照曲線に沿って合成速度で移動したとしても、それぞれの移動経路方向の速度成分や各送り軸の速度成分および加速度成分が波打つことは抑制され、速度変化の揺らぎが生じることはない。
　コーナ曲線化部１３０は、参照曲線作成部１２０が作成した参照曲線に基づいて曲線を作成し、作成した曲線をコーナ検出部１１０が検出したコーナ部に挿入した移動経路を作成する。コーナ曲線化部１３０は、参照曲線上の少なくとも１つの所定の参照位置を通過する曲線を作成する。所定の参照位置は、例えば参照曲線上の最も曲率が大きい位置であってよい。
　図６は、コーナ曲線化部１３０がコーナ部に挿入する曲線の例を示している。図６の例では、参照曲線Ｐr上の最も曲率が大きい位置を参照位置Ｒ1として、この参照位置Ｒ1を通る曲線を作成している。この場合、コーナ曲線化部１３０は、コーナ部の前の移動経路上の所定の点Ｐｓを始点、コーナ部の後の移動経路上の所定の点Ｐｅを終点とした、参照位置Ｒ1を通る曲線Ｐiをコーナ部Ｃに挿入する。始点Ｐｓおよび終点Ｐｅの位置は、参照曲線Ｐrが移動経路Ｐ1、Ｐ2に接する位置よりもコーナ部に近い位置であってよい。即ち、参照曲線を生成する際の加減速時定数よりも小さい第二の加減速時定数を用いて曲線を生成する。曲率が大きい位置をあわせつつ、加減速時定数を小さくした曲線とすることで、それほどショックを増やすことなく曲線の経路誤差ｅpを小さくすることができる。そして、コーナ部の前の移動経路Ｐ1を終点を点Ｐｓとした移動経路Ｐ1’と置き換え、コーナ部の後の移動経路Ｐ2を始点を点Ｐｅとした移動経路Ｐ2’と置き換えることで、新たな移動経路を作成する。挿入する曲線は、その両端において位置、速度、加速度がコーナ部の前後の移動経路Ｐ1’、Ｐ2’と略連続になっていればよい。また、挿入する曲線は、２階以上の複数階微分可能な曲線であることが望ましい。このような曲線の挿入処理は、例えば特開平０９－１９０２１１号公報、特開平１０－３２００２６号公報などで公知となっているので、本明細書での詳細な説明は省略する。
　コーナ曲線化部１３０がコーナ部に挿入する曲線を作成する際に参照する、参照曲線上の所定の参照位置は、例えばコーナ部に近い位置であってよい。この位置を通過する曲線は、参照曲線と経路誤差が等しい曲線となる。また、参照位置は、参照曲線の曲率が局所的に最も曲率が大きい位置、即ち曲率の変化率が０となる位置であってよい。コーナ曲線化部１３０は、参照曲線上の複数の位置を参照位置として定めてもよい。
　曲線速度計画部１４０は、コーナ曲線化部１３０が挿入した曲線上を移動する際の速度計画を作成する。曲線速度計画部１４０は、速度計画を作成する際に、参照位置の上を通過するときの速度を、参照曲線上を移動する際の速度と略同一の速度に設定する。その他の曲線上の位置における速度については、加速度が連続の滑らかな加減速となるように速度計画を立てればよい。
　各軸加減速部１５０は、コーナ曲線化部１３０が作成した移動経路、及び曲線速度計画部１４０が立てた速度計画に基づいて、産業機械３の各軸の制御周期毎の移動量を算出し、算出した移動量に対して加減速処理を行う。
　そして、制御部１６０は、各軸加減速部１５０が加減速処理をした移動量と、主軸回転指令に係るデータに基づいて、産業機械３の各部モータを制御する。
　上記構成を備えた制御装置１は、コーナ部を曲線化した経路に沿って各移動対象を移動させる際に、各方向の速度の変化率が単調に変化するようにコーナ部の通過速度が決められるため、各方向の挙動が安定し、機械に与えるショックが抑えられる。また、コーナ部の加工精度が向上することも期待できる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
　例えば、上記した実施形態では挿入する曲線の始点Ｐｓ及び終点Ｐｅは、参照曲線Ｐrが移動経路Ｐ1’、Ｐ2’と接する位置よりもコーナ部に近い位置とした例を示した。しかしながら、挿入する曲線の始点Ｐｓ及び終点Ｐｅは、参照曲線Ｐrが移動経路Ｐ1’、Ｐ2’と接する位置よりもコーナ部から離れた位置とした方が曲線上を通過する時間を短くすることができる。これは、移動経路Ｐ1’、Ｐ2’と直行する方向に生じる加加速度が低減され、コーナ通過速度をさらにあげやすくなるからである。
　　　１　制御装置
　　　３　産業機械
　　１１　ＣＰＵ
　　１２　ＲＯＭ
　　１３　ＲＡＭ
　　１４　不揮発性メモリ
　　１５，１８，１９　インタフェース
　　１６　ＰＬＣ
　　１７　Ｉ／Ｏユニット
　　２２　バス
　　３０　軸制御回路
　　４０　サーボアンプ
　　５０　サーボモータ
　　６０　スピンドル制御回路
　　６１　スピンドルアンプ
　　６２　スピンドルモータ
　　６３　ポジションコーダ
　　７０　表示装置
　　７１　入力装置
　　７２　外部機器
　１００　解析部
　１１０　コーナ検出部
　１２０　参照曲線作成部
　１３０　コーナ曲線化部
　１４０　曲線速度計画部
　１５０　各軸加減速部
　１６０　制御部
　２００　制御用プログラム

Claims (9)

  1. 　制御用プログラムに基づいて産業機械の送り軸を駆動する制御装置であって、
    　前記制御用プログラムによる指令を解析する解析部と、
    　前記解析部による解析の結果に基づいて、移動経路の方向が不連続になるコーナ部を検出するコーナ検出部と、
    　コーナ部の前後の移動経路上の移動にそれぞれ加減速処理を施し、所定のオーバラップ時間の分だけオーバラップさせた曲線を参照曲線として作成する参照曲線作成部と、
    　前記コーナ部に、前記参照曲線の上の少なくとも１つの所定の参照位置を通る曲線を挿入することで曲線化した移動経路を作成するコーナ曲線化部と、
    　曲線化した前記移動経路の上の移動に係る速度計画を作成する曲線速度計画部と、
    を備え、
    　前記曲線速度計画部は、前記移動経路の上の移動における前記参照位置における速度を、前記参照曲線の上での該参照位置における移動速度に基づいて決定する、
    制御装置。
  2. 　前記参照位置は、前記参照曲線の上の最も曲率が大きい位置を含む、
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記参照位置は、前記参照曲線の上の前記コーナ部から最も近い位置を含む、
    請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記参照位置は、前記参照曲線の上の局所的に曲率が大きい位置を含む、
    請求項１に記載の制御装置。
  5. 　前記参照曲線作成部が前記コーナ部の前後の移動経路上の移動に施す加減速処理は、加速度が連続の加減速である、
    請求項１に記載の制御装置。
  6. 　前記オーバラップ時間は、軸毎に適用する加減速時定数の時間に基づいて決定される、
    請求項１に記載の制御装置。
  7. 　前記曲線速度計画部は、前記移動経路の上の移動における前記参照位置における速度を、前記参照曲線の上での該参照位置における移動速度と略同一にする、
    請求項１に記載の制御装置。
  8. 　前記コーナ曲線化部は、前記参照曲線を生成する際の加減速時定数よりも小さい第二の加減速時定数を用い、且つ、曲率が最も大きい箇所のコーナからの距離が前記参照曲線と同等の位置となるように、曲線を生成する、
    請求項１に記載の制御装置。
  9. 　制御用プログラムに基づいて産業機械の送り軸を駆動する制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    　前記制御用プログラムによる指令を解析する解析部、
    　前記解析部による解析の結果に基づいて、移動経路の方向が不連続になるコーナ部を検出するコーナ検出部、
    　コーナ部の前後の移動経路上の移動にそれぞれ加減速処理を施し、所定のオーバラップ時間の分だけオーバラップさせた曲線を参照曲線として作成する参照曲線作成部、
    　前記コーナ部に、前記参照曲線の上の少なくとも１つの所定の参照位置を通る曲線を挿入することで曲線化した移動経路を作成するコーナ曲線化部、
    　曲線化した前記移動経路の上の移動に係る速度計画を作成する曲線速度計画部、
    としてコンピュータを動作させ、
    　前記曲線速度計画部は、前記移動経路の上の移動における前記参照位置における速度を、前記参照曲線の上での該参照位置における移動速度に基づいて決定する、
    プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
PCT/JP2022/031734 2022-08-23 2022-08-23 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 WO2024042618A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/031734 WO2024042618A1 (ja) 2022-08-23 2022-08-23 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2022580539A JP7355952B1 (ja) 2022-08-23 2022-08-23 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/031734 WO2024042618A1 (ja) 2022-08-23 2022-08-23 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024042618A1 true WO2024042618A1 (ja) 2024-02-29

Family

ID=88198324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/031734 WO2024042618A1 (ja) 2022-08-23 2022-08-23 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7355952B1 (ja)
WO (1) WO2024042618A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09190211A (ja) * 1996-01-11 1997-07-22 Fanuc Ltd 数値制御装置の経路制御方式
JPH10320026A (ja) * 1997-05-20 1998-12-04 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置及び方法
JPH11194813A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Yaskawa Electric Corp 産業用機械の動作指令作成方法
WO2016024338A1 (ja) * 2014-08-12 2016-02-18 三菱電機株式会社 数値制御装置
JP2017156834A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 ファナック株式会社 接線連続のコーナにおけるコーナ経路の最適化機能を有する数値制御装置
JP2018124996A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 ブラザー工業株式会社 数値制御装置と制御方法
JP2020181403A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 ファナック株式会社 機械学習装置、数値制御システム及び機械学習方法
WO2022158428A1 (ja) * 2021-01-20 2022-07-28 ファナック株式会社 数値制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09190211A (ja) * 1996-01-11 1997-07-22 Fanuc Ltd 数値制御装置の経路制御方式
JPH10320026A (ja) * 1997-05-20 1998-12-04 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置及び方法
JPH11194813A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Yaskawa Electric Corp 産業用機械の動作指令作成方法
WO2016024338A1 (ja) * 2014-08-12 2016-02-18 三菱電機株式会社 数値制御装置
JP2017156834A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 ファナック株式会社 接線連続のコーナにおけるコーナ経路の最適化機能を有する数値制御装置
JP2018124996A (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 ブラザー工業株式会社 数値制御装置と制御方法
JP2020181403A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 ファナック株式会社 機械学習装置、数値制御システム及び機械学習方法
WO2022158428A1 (ja) * 2021-01-20 2022-07-28 ファナック株式会社 数値制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7355952B1 (ja) 2023-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5317532B2 (ja) 数値制御装置
CN109725600B (zh) 后处理器装置、加工程序生成方法、cnc加工系统及计算机可读信息记录介质
JP5339999B2 (ja) 干渉チェック機能を有する数値制御装置
CN109725602B (zh) 数值控制装置及方法、cnc机床、计算机可读信息记录介质
Lavernhe et al. Kinematical performance prediction in multi-axis machining for process planning optimization
US10048675B2 (en) Numerical controller performing 3-dimensional interference check corresponding to feedrate change
WO2012014479A1 (ja) 数値制御装置
JP2009098982A (ja) 加工シミュレーション装置およびそのプログラム
JP4796936B2 (ja) 加工制御装置
JP2008046899A (ja) 数値制御装置
JP7376260B2 (ja) 数値制御装置
WO1991003009A1 (en) Acceleration/deceleration control method of numeric controller
WO1997013184A1 (fr) Unite de commande numerique
JP7355952B1 (ja) 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP7355951B1 (ja) 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP6464135B2 (ja) 数値制御装置
JP2009266000A (ja) 加工制御装置
US6658317B2 (en) Method for setting a moving position in a machine tool
KR20080105691A (ko) 기계 동작특성에 근거한 5축 밀링가공의 속도향상을 위한 보간길이의 최적화 방법
JP5143661B2 (ja) Ｎｃ旋盤の制御方法及び制御装置
JPH06110534A (ja) 工作機械における位置制御方法
JPH07210225A (ja) 数値制御装置
JP4982170B2 (ja) 加工制御装置および加工制御プログラム
JP7415093B1 (ja) 制御装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JPH11194813A (ja) 産業用機械の動作指令作成方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22956446

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1