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    • 专利摘要:

    公开号:WO1988010171A1
    申请号:PCT/JP1988/000603
    申请日:1988-06-17
    公开日:1988-12-29
    发明作者:Hideaki Kawamura；Takao Sasaki；Kentaro Fujibayashi
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 加減速制御装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 数値制御さ れ る工作機械な ど で工具等の複 数駆動軸を有す る制御対象の加減速制御を行な う 加減速 制御装置に 関す る 。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 通常の工作機械で は、 工具を移動す る速度ほ加工対象 の材質や加工種類に応 じ て最適値が設定される 。 数値制 御装置 に よ り 駆動制御さ れる場合に は、 制御対象の工具 に対 し て 目標位置 と速度 と が同時に N C テー プか ら指令 さ れ、 かつ工具の運動を なめ ら か に す る ため に各軸毎の 分配パ ルス を加減速回路に よ り 修正 し、 そ の送 り 速度を 決定 し てい る 。
    [0007] 指令速度に加減速を掛け る場合、 制御対象の指令位置 に ついて は各軸毎に た ま り が生 じ、 その制御位置に は一 般 に 遅れが生 じ る 。 こ の た ま り 量 は軸毎 に 大 き さ が異 な っ てい る ため、 加工精度を必要 と す る コ ーナ部 に おい て移動軌跡のずれが生 じ る。 と く に 、 連続す る指令デー タ ブロ ッ ク 間での指令速度に開き がある と き に は、 制御 対象を一 々 停止さ せてか ら次の指令データ の読み出 しを 行な う よ う に して、 各軸毎のた ま り を解消す る な どのェ 夫がな さ れてレヽ る。
    [0008] こ の よ う な従来の加減速制御装置で は、 例え ば切削加 ェ に おいて加工距離が長 く 従っ て加工速度も速い ブロ ッ ク か ら、 加工距離がみ じか く て加工速度も小さ いブロ ッ ク に移行する際に、 上記移動軌跡のずれが生 じ る と 、 加 ' ェ形状の だれが大き く な っ て し ま う 。
    [0009] 特に、 第 4図に示す よ う に 目標とする加工形状 2 0 が 突出 し た形状部分 2 0 a を有す る 加工で は、 切削工具 (カ ッ タ ー） が往復加工の制御がなされる が、 それが同 —の加工指令に よ り 制御されている に も かかわ らず、 図 の右か らの加工経路 2 1 r と左か ら の加工経路 2 1 fl と にずれが生じ る こ と がある。 こ の よ う な往復加工に よ る 溝加工や突出部の加工を行な う と き に生じ る加工軌跡の ずれは、 指令データ に対してサーボ機構の側での応答の 遅れ に起因する。 そ して こ う した軌跡のずれを解消す る ため に は、 加工対象に要求さ れる精度に応じて切削工具 の移動速度を十分 に減速する必要があ つ た。
    [0010] つ ま り 、 第 4 図の P 点に示す如 く 、 往復加工での加工 軌跡のずれに よ り 生じ る加工段差を小さ く し あ るいほ全 く な く そ う と すれば、 指令データ ブロ ッ ク毎にェ具の停 止を確認 してか ら次の プロ ク の処理に移ら な く て はな ら ない。 こ の よ う な指令データ の読み出 し方法に よ るェ 作機械の従来の加減速制御でほ、 加工能率が悪く なる .な どの問題点が生じていた。
    [0011] 発 明 の 開 示
    [0012] 术発明は、 こ う し た問題点を解決すべ く な された も の で、 相前後する指令データ間での指令速度が減少する と き の制御対象の軌跡のずれをな く して、 工作機械の効率 良い運転を可能に す る加減速制御装置を提供す る こ と を 目 的 と し て レヽ る 。
    [0013] 本発明 に よ れば、 指令データ を順次加工プロ グ ラ ム か ら読み出 し て、 複数の駆動軸を有す る制御対象を指令速 度で所定位置ま で駆動す る際に、 該制御対象を加減速制 御す る加減速制御装置に おいて、 前記制御対象 に ついて の補間位置を設定す る パ ルス分配手段 と 、 前記各駆動軸 毎に加減速制御量を設定す る加減速設定手段 と 、 実行中 の指令データ プロ ッ ク で指令さ れる速度よ り 次 に実行さ れる指令デ一タ ブロ ッ ク 内の指令速度が小さ い と き 、 前 記設定さ れた制御量に基づいて減速される制御対象の実 速度が次の指令データ ブロ ッ ク の指令速度よ り 小さ く な る ま で、 前記パ ル ス分配手段でのパ ル ス分配を停止制御 す る制御手段 と を具備 して な る こ と を特徴 と す る加減速 制御装置が提供で き る。
    [0014] 従 っ て本発明の加減速制御装置は、 減速時の制御対象 の実速度を次の指令データ プロ ヅ ク に おけ る指令速度 と 比較 し、 両者が一致す る ま で は次の指令データ ブロ ッ ク に よ る パ ル ス分配を行なわないよ う に し、 補間さ れた加 減速制御での位置精度を高め る作用 を有 し、 指令データ の速度が小さ く な る と き に制御対象の軌跡のずれをな く して、 加工軌跡の だれを無 く し、 往復加工時の段差の生 じ ない効率の良い加工制御が実現さ れる 。
    [0015] 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1 図は、 本発明の一実施例を示す ブロ ッ ク 図、 第 2 図は、 加減速制御の前後の速度指令について の説明図、 第 3 図は、 上記実施例の動作を説明する流れ図、 第 4図 ほ、 従来の加減速制御装置での加工段差の一例を示す説 明図であ る。
    [0017] 発明を実施する ための最良の形態
    [0018] 以下、 図面を用いて本発明の一実施例について詳細に 説明する。
    [0019] 第 1 図は、 本発明の加減速制御装置を示すブロ ッ ク図 であ る。 サーボモータ 1 , 2 は、 制御対象 と な る N Cェ 作機械の切削工具を 2軸方向に駆動制御する ための駆動 機構を構成 してお り 、 N C装置に読み込ま れる指令テー ブ 3 に従っ て切削工具を種々 の指令速度で所定位置ま で 移動 して、 例えば 2 次元の輪郭削 り な どを行な う 。 上記 指令テ一ブ 3 は、 N C装置のデータ解読部 4 に読み込ま れて指令データ プロ ッ ク每に速度 F n と 位置 X n , Y n に つい ての情報が解読され、 軸釗御用の前処理回路 5 で 所定の分配データ を作成してレ、る。 つ ま り 、 こ の前処理 回路 5 で ほ、 上記切削工具に対 して指令さ れる例えば直 線補間あ るいは円弧補間な どの指定に応じ た補間データ が決定され、 補間位置データ と してバルス分配回路 6 に 出力される。
    [0020] 7 ほ、 上記前処理回路 5 か ら 出力される切削工具に対 する指令速度 F n と該切削工具の実速度 F a と を比較す る比較回路である。 こ こ に は後述する実速度演算手段か ら実速度 F a が供給され、 連続する指令データ ブロ ッ ク 間で の指令速度 F n i と F n と が、 F n > F n の関係 に あ る と き 、 上記パ ルス分配回路 6 で の分配作用が、 こ の比較回路 7 での比較結果に応じて制御さ れる。
    [0021] パ ルス分配回路 6 は、 指令速度 F n と 補間位置デー タ と か ら各軸毎の分配パルス を決定 して、 各軸サーボモー タ 1 , 2 への指令パ ルス F cx, F cyと し て い る 。 8 , 9 は、 各軸の指令パ ルス F c X . F c yに所定の時定数で加減 速を掛け る加減速回路であ る。 加減速回路 8 , 9 は、 M C 工作機械の工具の動 き を な め ら か に す る た め の も の で、 そ の出力 F ax, F ayを工作機械の各軸駆動指令 と し て供給 し て い る 。 X軸のサーボモータ 1 に接続さ れた速 度検出器 1 1 か ら は実速度が加算回路 1 2 に帰還され、 . こ の加算回路 1 2 の誤差出力 に よ り ド ラ イ ブ回路 1 3 を 駆動制御 し てサーボ ア ン ブ 1 4 を介 してサーボモータ 1 の速度を補正 し て い る。 Y軸のサーボモータ 2 も、 同様 に速度検出器 1 5 、 加算回路 1 6 、 ド ラ イ ブ回路 1 7 、 サーボ ア ン ブ 1 8 を有 し、 駆動指令 F ayに応 じ て制御さ れる。 なお、 図示 し て いないが、 各軸の駆動部 に ほ、 位 置 に つ い て の フ ィ ー ド ノ 、ク ク ル ー ブ も 設 け ら れ て い る。
    [0022] 演算回路 1 0 ほ、 上記実速度演算手段 と し て加減速回 路 8 に接続さ れる も の で、 こ こ に は X軸サーボモータ 1 の駆動指令 F axが入力 さ れて い る 。 こ の演算回路 1 0 は 2 つのサーボモータ 1 , 2 に よ り 駆動さ れる切削工具の 加減速さ れた後の実際の移動速度 F a を演算す る ための も ので、 それほ次式で表現さ れる。 即ち、
    [0023] F a = / V^X + V^ ··· (1) ま た、 各指令データ ブロ ッ ク単位での速度 と距離と の 関係か ら、 移動速度 F a は次の様に も表現さ れる。
    [0024] F a = V X X Lzx n- i + y n-x / L x n -i
    [0025] = V x / K n-i ··· (2) こ こ で 、 L x n— i , L y n-i ほ、 n — 1 番 目 の指令 データ プロ ツ ク で指令される各軸方向での工具移動距離 であ り ； 定数 K n-i は工具移動方向によ り 決定される定 数であ る。
    [0026] 今、 サーボモータ 1 の実速度 V x が X軸駆動指令 F ax と等しい と する と き 、 比較回路 7 に おける指令速度 F n と該切削工具の実速度 F a と の比較動作は、 F n と F ax
    [0027] X X n-i + L2y n~i / L x n-i と の比較に置き換え る こ と がで き る 。 そ こ で上記演算回路 1 0 に お いて は、 n — 1 番 目 の指令データ ブロ ッ ク の読み込みが終了 した 時点で指令位置につい て のデータ X n-i , Y n-i を前処 理回路 5 か ら入力 し、 V Lzx n-i + L2 n-i / L x n-i の項を計算し、 実行されている指令データ ブロ ッ ク n — 1 の X軸駆動指令 F axが減速されて、 次に実行すべき指 令データ ブロ ッ ク n での指令速度 F n よ り 実速度 F a が 小さ く な る ま で、 比較回路 7 の出力に よ り パルス分配器 6 でのパルス分配を停止する よ う に制御している。
    [0028] 第 2 図は、 上述したパ ルス分配の停止制御の様子を説 明する ための も の で、 同図 （ a ) はパ ルス分配回路 6 か ら の 1 軸分の指令パ ルス F c 、 同図 （ b ) は加減速制御 さ れ た駆動指令つ ま り 実速度 F a を示 し て い る 。 同図 ( b ) に おいて示さ れる よ う に、 駆動速度が F n-i か ら 時刻 t n で減速を始め、 実速度 F a が次の指令データ ブ ロ ッ ク n での指令速度 F n に等 し く な っ た時点 t η + α で、 こ の第 η 番 目 のデータ ブロ ッ ク のパ ルス分配が開始 さ れ る 。
    [0029] 第 3 図 は 、 上記実施例装置の動作 を説明 す る フ ロ ー チ ャ ー ト で あ る 。
    [0030] 今、 第 η — 1 ブ ロ ッ ク の指令テー プか ら のデータ に基 づい て工作機械が制御されて レヽ る とす る と 、 こ の と き同 時に第 η ブロ ッ ク のデータ がデータ解読部 4 に よ り 解読. さ れ前処理回路 5 に読み込ま れて い る （ ス テ ッ プ a ) 。 前処理回路 5 か ら はそ のブ π ッ ク で指令さ れた速度デー タ が比較回路 7 に出力さ れ、 第 2 図の場合の様 に F n-i > F n の関係に あ る と すれば （ ス テ ッ プ b ) 、 比較回路 7 ほ指令速度 F n-i か ら減速さ れ る工具の実速度 F a が 次の指令データ ブロ ッ ク n の指令速度 F n よ り 小さ く な る ま でパルス分配回路 6 でのパ ルス分配を停止待機させ ( ス テ ッ プ c ) 、 そ の後 に第 n ブ ロ ッ ク でのパ ルス分配 が開始さ れる よ う に制御す る （ステ ッ プ d ) 。 なお、 第 2 図の時刻 t n-i のよ う に連続す る指令データ プロ ッ ク 間での指令速度の間に F n ≤ F n-! の関係に あれば、 減 速が開始さ れる と 直ち に次の第 n + 1 の ブロ ッ ク のデー タ に基づ く 分配が開始さ れる。 上記実施例では、 実速度を X軸駆動指令 F a xか ら演算 回路 1 0 に おいて決定する よ う に し てい る の で、 計算は 定数 Kを各ブロ ッ ク に対して 1 度行な う だけで良く 、 演 算回路 1 0 が簡略に なる。 勿論、 上記第 （ 1 ) 式に基づ いてサーボモータ 1 , 2 の各速度指令 F a x , F a yに よ り 決定する こ と も可能である。 又、 従来では加ェ方向が反 転し た場合に加工軌跡が変る こ と があ つ たが、 上記実施 例に おいて は、 加減速制御後の速度が対称に なる ので、 加工軌跡の精度の向上がなされる。
    [0031] 以上、 太発明の一実施例を説明 したが、 本発明は こ れ に限定される も.のでな く 、 本発明の要旨の範囲内で種々 の変形が可能であっ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も の で は ない。
    [0032] 産業上の利用可能性
    [0033] 本発明の加減速制御装置は、 数値制御される工作機械 な ど に利用 され、 工具等の複数駆動軸を有する制御対象 の加減速制御する際に、 加工軌跡のだれを無 く し、 往復 加工時の段差の生じない効率の良い加工制御が実現で き る も の で あ る 。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    ( 1 ) 指令デー タ を順次加エ ブ ロ グ ラ ム か ら 読み出 し て、 複数の駆動軸を有す る制御対象を指令速度で所定位 置ま で駆動す る際に、 該制御対象を加減速制御す る加減 速制御装置は、 次を含む ：
    前記制御対象に つ い て の補間位置を設定す る パ ル ス分 配手段 ；
    前記各駆動軸毎に加減速制御量を設定す る加減速設定 手段 ；
    実行中の指令データ プロ ッ ク で指令さ れる速度よ り 次 に実行さ れる指令データ プロ ッ ク 内の指令速度が小さ い と き 、 前記設定さ れた制御量 に基づいて減速さ れる制御 対象の実速度が次の指令データ プロ ッ ク の指令速度よ り 小さ く な る ま で、 前記パ ル ス分配手段でのパ ル ス分配を 停止制御す る制御手段。
    ( 2 ) 前記制御手段 に供給す るべ き実速度信号を各軸方 向の移動距離の比 に 基づい て演算す る 演算手段 を具備 し、 特定の 1 駆動軸の加減速手段か ら の分配パルスのみ で停止制御のタ イ ミ ン グを決定す る よ う に し た こ と を特 徵 と す る 請 求 の 範囲第 （ 1 ) 項記載 の 加減速制御装
    ( 3 ) 前記加減速制御さ れる制御対象は、 数値制御工作 機械に よ り 切削送 り さ れる工具であ り 、 数値制御装置か ら読み出される指令速度が小さ く なる データ ブロ ッ クへ の移行時に おいて、 前記工具の切削加工精度を高める よ う に し た こ と を特徴と する請求の範囲第 （ 1 ) 項記載の 加減速制御装置。
    类似技术:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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