JP5211192B2 - Numerical control method and apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、数値制御方法及びその装置に係り、特に主軸の回転に伴う消費電力の節減に関するものである。 The present invention relates to a numerical control method and an apparatus therefor, and more particularly to a reduction in power consumption accompanying rotation of a main shaft.
旋盤など主軸に加工物を装着し旋削加工する場合には、工具が加工物の中心部に進むにつれて工具接触部の周速が遅くなるので、加工物の切削精度が低下したり、工具寿命が短くなったりする問題がある。そこで一般に加工物と工具接触部の相対速度が一定となるように周速一定制御を行い、切削位置の違いによる切削精度の悪化を防止したり工具寿命を延ばしたりしている。 When turning a workpiece such as a lathe with a workpiece, the peripheral speed of the tool contact portion decreases as the tool advances to the center of the workpiece, so that the cutting accuracy of the workpiece decreases and the tool life decreases. There is a problem of shortening. Therefore, in general, constant peripheral speed control is performed so that the relative speed between the workpiece and the tool contact portion is constant, thereby preventing deterioration in cutting accuracy due to a difference in cutting position and extending the tool life.
一般に旋盤では周速一定制御の基準軸はＸ軸となり、Ｘ軸が主軸に取り付けられた加工ワークの中心に近づくにつれて、主軸の回転数を上げていくことになる。
なお、周速一定制御時の主軸回転数［ｍｉｎ−１］は
（１０００×Ｓ）／（２×π×Ｘ） ・・・（１式）
で計算される。ここでＳは周速［ｍ／ｍｉｎ］、Ｘは周速一定基準軸のプログラム座標値（ワーク中心からの値）［ｍｍ］である。
In general, in a lathe, the reference axis for constant peripheral speed control is the X-axis, and as the X-axis approaches the center of the work piece attached to the spindle, the rotation speed of the spindle is increased.
The spindle speed [min −1 ] during constant peripheral speed control is (1000 × S) / (2 × π × X) (1)
Calculated by Here, S is the peripheral speed [m / min], and X is the program coordinate value (value from the workpiece center) [mm] of the constant peripheral speed reference axis.
第１２図は従来の周速一定制御機能を有する数値制御装置の構成を示すブロック図である。即ち図において、１０１は加工プログラムを１ブロックずつ読み取り、移動量、速度などをＧコードなどに従って解析し、ブロック情報を作成するプログラム解析手段で、ブロック情報にはモーダル情報、各軸の移動量、Ｓ指令やＭ指令などの主軸・補助指令データなどの情報が含まれる。１０２はプログラム解析手段１０１の作成したブロック情報により各軸に移動量を分配する補間手段、１０３は各軸に分配された移動量に対し、所定の時定数で加速・減速処理を行う加減速手段、１０４は加減速を行った位置指令をサーボアンプに出力する位置データ出力手段である。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a conventional numerical control device having a constant peripheral speed control function. That is, in the figure, 101 is a program analysis means for reading a machining program one block at a time, analyzing the movement amount, speed, etc. according to the G code and creating block information. The block information includes modal information, the movement amount of each axis, Information such as spindle / auxiliary command data such as S command and M command is included. 102 is an interpolation unit that distributes the movement amount to each axis according to the block information created by the
また、１０５は補間された基準軸の位置情報に基づき、周速が一定となるように主軸回転数を演算する周速一定演算手段、１０６は周速一定演算手段１０５にて演算した主軸回転数指令を主軸アンプに出力する速度データ出力手段である。
なお、周速一定演算手段１０５は、切削送り中は基準軸の座標（半径）に応じて主軸回転数を逐次演算し、早送り中はそのブロックの終点座標を元に主軸回転数を演算する。
また一般に加工プログラムでの指令ではＧ９６で周速一定制御を有効とし、Ｇ９７でキャンセルとする。
The constant peripheral speed calculation means 105 sequentially calculates the spindle rotation speed according to the coordinate (radius) of the reference axis during cutting feed, and calculates the spindle rotation speed based on the end point coordinates of the block during fast feed.
In general, in the command in the machining program, the peripheral speed constant control is enabled at G96 and canceled at G97.
ところで、周速一定制御を行う場合、例えば次のような加工プログラムが用いられる。なお後述の説明のため、この加工プログラムを、加工プログラムＡと称することにしておく。また、この例ではＸ軸を周速一定演算の基準軸としており、このときの加工動作および主軸回転数は第１３図のようになる。 By the way, when performing constant peripheral speed control, for example, the following machining program is used. Note that this machining program will be referred to as machining program A for the following description. In this example, the X axis is used as a reference axis for constant peripheral speed calculation, and the machining operation and the spindle speed at this time are as shown in FIG.
また、Ｎ００５ブロックは早送り指令なので、一般には指令終点に対しての周速度を計算する。従ってＸ軸座標５０ｍｍの位置に対して周速が加工プログラムで指令された２００ｍ／ｍｉｎになるように周速一定演算を行い、この結果主軸回転数は６３７ｍｉｎ−１となる。 Since the N005 block is a fast-forward command, generally the peripheral speed with respect to the command end point is calculated. Accordingly, a constant peripheral speed calculation is performed so that the peripheral speed is 200 m / min instructed by the machining program with respect to the position of the X-axis coordinate of 50 mm, and as a result, the spindle speed is 637 min −1 .
ここで主軸は３１８ｍｉｎ−１から６３７ｍｉｎ−１へと主軸の速度ループの応答性に従い加速を行う。 Here, the main shaft accelerates from 318 min −1 to 637 min −1 according to the speed loop responsiveness of the main shaft.
また、Ｎ００６ブロックもＮ００５ブロックと同様に早送り指令なので、Ｘ軸座標３０ｍｍの位置に対して周速一定演算を行い、主軸回転数は１０６１ｍｉｎ−１となる。 Since the N006 block is also a fast-forward command in the same way as the N005 block, a constant peripheral speed calculation is performed on the position of the X-axis coordinate 30 mm, and the spindle rotation speed is 1061 min −1 .
また、Ｎ００８ブロックではＸ軸移動中に逐次周速一定演算を行い、終点座標１０ｍｍの位置での回転数は３１８３ｍｉｎ−１となる。 In the N008 block, the constant peripheral speed is sequentially calculated during the X-axis movement, and the rotation speed at the end point coordinate of 10 mm is 3183 min- 1 .
また、Ｎ００９ブロックではＸ軸座標に変化がないため主軸回転数はそのまま保持され、Ｎ０１０ブロックではＸ軸が３０ｍｍの位置に移動するに従い、主軸回転数は１０６１ｍｉｎ−１まで減速することとなる。 Further, in the N009 block, the X-axis coordinate does not change, so the main shaft rotation speed is maintained as it is. In the N010 block, the main shaft rotation speed is reduced to 1061 min −1 as the X axis moves to a position of 30 mm.
ところが、上述した従来の技術では、加工プログラム中に周速一定指令（Ｇ９６）がされると、直ちに周速一定制御を開始し、実際に周速を一定にすべき切削送りブロック以外のとき（Ｎ００４、Ｎ００５ブロック等）も、周速一定演算を行っていた。そのため不必要に主軸を加減速制御し、電力を消費する結果となっていた。 However, in the conventional technique described above, when a constant peripheral speed command (G96) is issued during the machining program, the peripheral speed constant control is immediately started, and when the peripheral speed is other than the cutting feed block where the peripheral speed should actually be constant ( N004, N005 block, etc.) also performed constant peripheral speed calculation. For this reason, the main shaft is unnecessarily subjected to acceleration / deceleration control, resulting in power consumption.
また、例えば所定間隔を介して位置する複数の穴の穴明け加工を行う場合、例えば次のような加工プログラムを用いて行われる。なお後述の説明のため、この加工プログラムを、加工プログラムＢと称することにしておく。 For example, when drilling a plurality of holes positioned at a predetermined interval, the following machining program is used, for example. Note that this machining program will be referred to as a machining program B for the following description.
このため、切削加工の前には主軸を予め回転させておく必要があるが、加工プログラム中に主軸回転指令（Ｍ３）がされても、直ちに主軸を回転させなくてもよい場合があり、この場合、消費電力に無駄が生じていた。 For this reason, it is necessary to rotate the spindle in advance before cutting, but even if a spindle rotation command (M3) is issued during the machining program, it may not be necessary to immediately rotate the spindle. In this case, power consumption is wasted.
また、切削と切削の合間にある位置決め移動時における主軸の回転は、加工に寄与するものでなく、消費電力に無駄が生じていた。 Further, the rotation of the main shaft during the positioning movement between the cutting operations does not contribute to the processing, resulting in wasteful power consumption.
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、加工プログラム中に周速一定指令が与えられた場合において、無駄な消費電力を節約できる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a numerical control method and apparatus capable of saving useless power consumption when a constant peripheral speed command is given in a machining program. To do.
またこの発明は、加工プログラム中に主軸回転指令が与えられた場合において、無駄な消費電力を節約できる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a numerical control method and apparatus capable of saving useless power consumption when a spindle rotation command is given in a machining program.
またこの発明におけるその他の目的は、後述の「発明を実施するための最良の形態」の欄に記載の事項より明らかになるであろう。 Other objects of the present invention will become clear from the matters described in the section of “Best Mode for Carrying Out the Invention” described later.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得、主軸回転指令がされた後で、かつ、主軸回転指令がされてから前記得られた実行時間より前記得られた主軸加速時間を減算した時間が経過する時までに、主軸を起動することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention performs a prefetch analysis of one block or more in a method for controlling a numerical control device having a function of controlling the spindle rotational speed, and the prefetch analysis is performed. Based on the result, the execution time from when the spindle rotation command is issued until the cutting feed is started, and the spindle acceleration time from the start of the spindle until the spindle rotation speed is reached by the spindle rotation command are obtained. And the spindle is started by the time when the obtained spindle acceleration time is subtracted from the obtained execution time after the spindle rotation command is issued .
本発明によれば、主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御するので、無駄な消費電力を節約できるというという効果を奏する。 According to the present invention, since the main shaft is controlled so that the main shaft is stopped until a predetermined time elapses after the main shaft rotation command is issued, there is an effect that wasteful power consumption can be saved.
以下に、本発明にかかる数値制御方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a numerical control method and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態１．
本願発明の実施の形態１について第１図〜第６図を用いて説明する。
なお、この実施の形態１は、例えば上記加工プログラムＡのような周速一定制御指令が与えられた場合において無駄な消費電力を抑制するための実施の形態を示し、第１図はこの発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の実施の形態１に係る先読みバッファの一構成例を示す図、第３図はこの発明の実施の形態１に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャート、第４図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御機能起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第５図はこの発明の実施の形態１に係る主軸加速時間推定手段に関する説明図、第６図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転の動きを示した説明図である。
The first embodiment shows an embodiment for suppressing wasteful power consumption when a constant peripheral speed control command such as the machining program A is given, for example. FIG. 1 shows the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a numerical control apparatus according to
第１図において、１はプログラム先読解析手段であり、現在実行中のブロックから１ブロック以上先のブロックを加工プログラムから先読み及び解析し、先読みバッファ２に解析結果を格納する。先読みバッファ２には各ブロックのモーダル情報、各軸の移動量、主軸指令回転数、送り速度、周速一定制御機能起動タイミング情報などの情報が格納される。３はある一定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）毎に起動される補間手段であり、現在実行すべきブロック情報を先読みバッファ２から読み出して補間処理を実行する。補間した結果は加減速手段４により加減速処理され、位置データ出力手段５を経てサーボアンプに出力される。なお、補間手段３、加減速手段４及び位置データ出力手段５は従来から使用されている手段である。
In FIG. 1,
６は周速一定制御機能起動タイミング計算手段であり、先読みバッファ２に格納され補間手段３により読み出された周速一定指令がされてから切削開始までの実行時間、切削開始時点の主軸回転数、主軸加速時間等から、周速一定演算手段７を起動させるタイミングを判定し、周速一定演算手段７を起動させるとき、その起動信号を出力する。７は周速一定演算手段であり、切削送り中の基準軸の座標値に応じた主軸回転数を演算し周速を一定に保つ。８は速度データ出力手段であり、主軸アンプに対し主軸回転数を指令する。９は主軸加速時間推定手段であり、主軸が指令回転数まで加速に要する時間を推定する。
6 is a peripheral speed constant control function activation timing calculation means, which is the execution time from when the constant peripheral speed command stored in the
第２図は第１図における先読みバッファ２の一構成例を示したものである。先読みバッファ２は１ブロック毎に情報が作成され、Ｇコードのモーダル情報などを格納する領域、各軸の移動指令を格納する領域、Ｍ指令やＳ指令などの補助・主軸機能指令コードを格納する領域、周速一定指令がされてから切削開始までの実行時間を格納する領域、切削開始時点での主軸回転数を格納する領域などで構成される。
FIG. 2 shows a configuration example of the
第２図ではＮ００４ Ｇ９６ Ｓ２００からＮ００７ Ｇ０１ Ｚ−９０． Ｆ２０００までの解析が終了しており、現在実行中のブロックは先読みバッファの先頭、即ちＮ００４ Ｇ９６ Ｓ２００となる。 In FIG. 2, N004 G96 S200 to N007 G01 Z-90. The analysis up to F2000 has been completed, and the block currently being executed is the head of the prefetch buffer, that is, N004 G96 S200.
第１図に示すプログラム先読解析手段１は加工プログラムから１ブロックずつ読み出し解析を行い、周速一定開始指令Ｇ９６を読み込むと、Ｇ０１などの切削ブロックが現れるまで加工プログラムの先読みを行い、ブロックの解析を行う。切削ブロックまで先読解析を完了した時点で、現在のブロック（周速一定開始指令Ｇ９６のブロック）から切削ブロック開始までの実行時間および切削開始位置における主軸回転数を算出し、その時間と回転数を先読みバッファ２のＧ９６ブロック領域の主軸制御情報記憶領域（切削開始までの時間を格納する領域、切削開始時点での主軸回転数を格納する領域）に格納する。
次にプログラム先読解析手段１の詳細な動作について第３図を用いて説明する。
まず、ステップ１で加工プログラムから１ブロックを読み込み、ステップ２で読み込んだブロックを解析する。ステップ３で解析したブロックに周速一定指令Ｇコード”Ｇ９６”が含まれているか否かを判定し、含まれていなければ解析終了となる。”Ｇ９６”が含まれていればステップ４に進み、後に算出する切削開始までの時間データを初期化する。
ステップ５で加工プログラムに次ブロックがあるかどうか判定し、次ブロックがなければ解析終了となる。次ブロックがあればステップ６に進んで次ブロックを読み込み、ステップ７で読み込んだブロックを解析する。ステップ７で解析したブロックに周速一定指令キャンセルＧコード”Ｇ９７”があれば解析終了となる。”Ｇ９７”でなければステップ９で切削送りかどうか判定し、切削送りであればステップ１１に進み、ステップ１１では前記１式に基づいて切削開始時点での基準軸座標から指令した周速となる主軸回転数を演算し、先読みバッファ２の切削開始時点の主軸回転数を格納する領域に格納する。ステップ９で切削送りでなければステップ１０でそのブロックの実行時間を算出し、先読みバッファ２の切削開始までの時間を格納する領域に記憶しておく。
The program prefetch analysis means 1 shown in FIG. 1 reads and analyzes one block at a time from the machining program, reads a constant peripheral speed start command G96, reads the machining program until a cutting block such as G01 appears, Perform analysis. When the pre-reading analysis is completed up to the cutting block, the execution time from the current block (the block of the constant peripheral speed start command G96) to the cutting block start and the spindle speed at the cutting start position are calculated, and the time and speed Are stored in the spindle control information storage area (the area for storing the time until the start of cutting, the area for storing the spindle speed at the start of cutting) in the G96 block area of the
Next, the detailed operation of the program prefetch analysis means 1 will be described with reference to FIG.
First, one block is read from the machining program in
In
なお、ブロックの実行時間は次の手順で求める。
（１）早送り指令ブロックのみ場合、そのブロックで最も移動距離の長い軸の移動時間を算出し、加減速時間を加算する。例えば早送り速度６０ｍ／ｍｉｎ、加減速時定数２００ｍｓ、移動距離５００ｍｍの場合の実行時間は、
５００［ｍｍ］／（（６０×１０００）／（６０×１０００））［ｍｍ／ｍｓｅｃ］ ＋ ２００［ｍｓｅｃ］＝ ７００［ｍｓｅｃ］
となる。
The execution time of the block is obtained by the following procedure.
(1) In the case of only the fast-forward command block, the movement time of the axis having the longest movement distance in that block is calculated, and the acceleration / deceleration time is added. For example, the execution time when the fast-forwarding speed is 60 m / min, the acceleration / deceleration time constant is 200 ms, and the moving distance is 500 mm,
500 [mm] / ((60 × 1000) / (60 × 1000)) [mm / msec] +200 [msec] = 700 [msec]
It becomes.
（２）補助機能のみの場合、補助機能実行時間をあらかじめパラメータとして設定しておき、その時間をブロックの実行時間とする。即ち、パラメータメモリの所定個所に、Ｍ０３：Ｔｍ１（実行時間）、Ｍ０４：Ｔｍ２・・・と予め記憶させておき、例えばＭ０３を解析したとき、Ｔｍ１を読み出してそのＴｍ１を実行時間とする。 (2) In the case of only the auxiliary function, the auxiliary function execution time is set in advance as a parameter, and that time is set as the block execution time. That is, M03: Tm1 (execution time), M04: Tm2,... Are stored in advance in a predetermined location of the parameter memory, and when M03 is analyzed, for example, Tm1 is read and Tm1 is set as the execution time.
（３）早送り指令と補助機能指令の両方がある場合、早送り実行時間と補助機能実行時間とを比較し、時間の長い方をそのブロックの実行時間とする。 (3) When both the fast-forward command and the auxiliary function command are present, the fast-forward execution time and the auxiliary function execution time are compared, and the longer one is set as the execution time of the block.
（４）ドウェル指令（Ｇ０４）の場合、ドウェル時間をそのブロックの実行時間とする。 (4) In the case of the dwell command (G04), the dwell time is set as the execution time of the block.
（５）早送り指令、補助機能指令共にない場合、例えばＧコードのモーダル設定のみの場合である。周速一定制御機能起動タイミング計算手段６の処理周期、例えば１０ｍｓｅｃをそのブロックの実行時間とする。 (5) When there is neither a fast-forward command nor an auxiliary function command, for example, only when the G code is modal. The processing period of the constant peripheral speed control function activation timing calculation means 6, for example, 10 msec is set as the execution time of the block.
このようにブロック実行時間を算出した後、ステップ５から繰り返し実行し、切削送り指令が現れるまでの各ブロックの実行時間を積算していく。
即ち、ブロック実行時間の積算時間は、Ｇ９６指令されてから実際に切削を開始するまでの時間となる。なお、ブロック実行時間と主軸回転数は、先読みバッファ２中のＧ９６ブロックにおける切削開始までの時間を格納する領域及び切削開始時点の主軸回転数を格納する領域に格納される。
After calculating the block execution time in this way, the execution is repeated from
That is, the accumulated time of the block execution time is the time from when the G96 command is issued until the actual cutting is started. The block execution time and the spindle speed are stored in an area for storing the time until the start of cutting in the G96 block in the look-
次に周速一定制御機能起動タイミング計算手段６の詳細な動作について第４図を用いて説明する。 Next, the detailed operation of the constant peripheral speed control function activation timing calculation means 6 will be described with reference to FIG.
なお、本処理が最初に起動されるまでの間に、本図に示される（Ａ）ブロック実行時間は初期化（０クリア）されており、また、（Ａ）ブロック実行時間はこの発明による数値制御装置内のメモリ（図示せず）に記憶される。 It should be noted that (A) the block execution time shown in the figure is initialized (cleared to 0) until this processing is first started, and (A) the block execution time is a numerical value according to the present invention. It is stored in a memory (not shown) in the control device.
まず、ステップ４１で第一回目の処理か否かを判定する。ここでは（Ａ）ブロック実行時間が０であるとき第一回目の処理とし、０でないとき第二回目以降の処理と判定している。 First, in step 41, it is determined whether or not it is the first processing. Here, (A) when the block execution time is 0, it is determined as the first process, and when it is not 0, it is determined as the second and subsequent processes.
第一回目の処理であれば、ステップ４２で先読みバッファ２中の現在実行中のブロック情報に格納されたブロック実行時間を読み出し、（Ａ）ブロック実行時間として記憶する。
なお、ここでいうブロック実行時間とは、第２図に示す切削開始までの時間３００ｍｓを指す。
If it is the first process, the block execution time stored in the block information currently being executed in the
The block execution time here refers to a time of 300 ms until the start of cutting shown in FIG.
次にステップ４３でＴａ（＝（Ａ）ブロック実行時間−主軸加速時間（周速一定指令前の主軸回転数から切削ブロック開始時点に必要とされる主軸回転数に達するまでの主軸到達時間）を求める。なお、主軸の加速時間の推定方法については後述する。
次にステップ４４でＴａが０以下か否か判定し、否であれば、ステップ４５で（Ａ）ブロック実行時間から補間時間を引いたものを、新しい（Ａ）ブロック実行時間として上記メモリに記憶し、本処理を終了する。第二回目以降はステップ４５にて記憶した（Ａ）ブロック実行時間のデータが上記メモリに格納されており（Ａ）ブロック実行時間が０でないので、ステップ４１にて第二回目以降の処理と判断され、このデータを元にステップ４３以降を実行する。
Next, at step 43, Ta (= (A) block execution time−spindle acceleration time (spindle arrival time from the spindle speed before the constant peripheral speed command to the spindle speed required at the start of the cutting block) is calculated. The method for estimating the spindle acceleration time will be described later.
Next, in step 44, it is determined whether Ta is 0 or less. If not, in step 45, the value obtained by subtracting the interpolation time from (A) block execution time is stored in the memory as a new (A) block execution time. Then, this process ends. In the second and subsequent times, since the (A) block execution time data stored in step 45 is stored in the memory and (A) the block execution time is not 0, it is determined in step 41 that the second and subsequent processing is performed. Then, step 43 and subsequent steps are executed based on this data.
ステップ４４でＴａが０以下であれば、ステップ４６で、切削送りブロックの座標値に合わせて周速が一定となるような主軸指令回転数に変更する周速一定演算手段７を起動する。主軸はある加速時間をもって指令速度に到達するので、切削送りブロック開始時点でちょうど指令した主軸回転数に到達することになる。 If Ta is equal to or less than 0 in step 44, in step 46, the peripheral speed constant calculating means 7 for changing to a spindle command rotational speed that makes the peripheral speed constant in accordance with the coordinate value of the cutting feed block is activated. Since the spindle reaches the command speed with a certain acceleration time, it reaches the spindle speed just commanded at the start of the cutting feed block.
最後にステップ４７で（Ａ）ブロック実行時間を０クリアし、本処理を終了する。
なお、周速一定制御機能起動タイミング計算手段６は所定のサンプリング周期で周期的に処理され、上記の処理を繰り返す。
Finally, in step 47, (A) the block execution time is cleared to 0, and this process is terminated.
The constant peripheral speed control function activation timing calculation means 6 is periodically processed at a predetermined sampling cycle, and the above processing is repeated.
また、本実施の形態１ではプログラム先読解析手段１でブロックの実行時間（例えば第２図の場合３００ｍｓ）を算出するようにしたが、この実行時間の代わりに、実行時間を周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング周期で除した値、即ち周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング回数としても良い。例えば周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング周期を１０ｍｓとすると、サンプリング回数は３００／１０＝３０（回）となる。更に第４図に示されている、主軸加速時間、（Ａ）ブロック実行時間、補間時間など時間を示すデータをすべて周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング回数に変換して第４図に置き換えると、例えばステップ４５で「補間時間を減ずる」とは、補間時間が１０ｍｓのため１だけ減ずることになり、またサンプリング回数変換以降の全ての計算を端数のない整数による減算処理だけとなり、よって処理が簡単になりソフトウエア処理する上で扱いやすくなる。
In the first embodiment, the program prefetch analysis means 1 calculates the block execution time (for example, 300 ms in the case of FIG. 2). Instead of this execution time, the execution time is controlled at a constant peripheral speed. The value divided by the sampling period of the function activation
なお、前記サンプリング回数変換時に端数が生じる場合があるが、この場合には切上げ、または切下げ処理して端数のない整数にしておく。 Note that a fraction may occur during the conversion of the number of samplings. In this case, rounding up or down processing is performed to make an integer without a fraction.
次に主軸加速時間推定手段９について第５図を用いて説明する。
主軸の最高回転数をＳｍａｘとし、Ｓｍａｘまで加速するのにＴｍａｘだけ時間がかかるとする。主軸指令回転数がＳｍａｘより小さい時は、一般にＳｍａｘまでの加速曲線に近い加速曲線を描いて指令回転数に到達する。Ｓｍａｘまで加速する時の加速曲線は予め分かっているので、任意の指令回転数に到達するまでの加速時間を推定することができる。しかし、加速曲線を数式で表現すると複雑になるので、実際に任意の指令回転数までの加速時間を求めることは難しい。そこで、加速曲線を１乃至２以上の直線で近似することで加速時間を求める。
Next, the spindle acceleration time estimating means 9 will be described with reference to FIG.
Assume that the maximum number of rotations of the main shaft is Smax, and it takes time Tmax to accelerate to Smax. When the spindle command rotational speed is smaller than Smax, generally, an acceleration curve close to the acceleration curve up to Smax is drawn to reach the command rotational speed. Since the acceleration curve when accelerating to Smax is known in advance, it is possible to estimate the acceleration time until reaching an arbitrary command rotational speed. However, if the acceleration curve is expressed by a mathematical expression, it becomes complicated, and it is difficult to actually obtain the acceleration time up to an arbitrary command rotational speed. Therefore, the acceleration time is obtained by approximating the acceleration curve with one or more straight lines.
まず、主軸最高回転数までの加速波形を測定する。測定手段は問わないが、ここではシンクロスコープなどを用いて、速度波形を記録紙に記録することにする。 First, the acceleration waveform up to the maximum spindle speed is measured. There is no limitation on the measurement means, but here, the velocity waveform is recorded on a recording sheet using a synchroscope or the like.
次に記録紙上で加速曲線に沿って誤差が適当な値になるよう直線を引く。
第５図（ａ）はＳｍａｘまでの加速曲線を３つの直線ａ，ｂ，ｃで近似した一例である。これらの直線はＳｍａｘまでの加速曲線に対し２点を取り、適当な許容値に収まるように結んだものである。近似誤差をより小さくしたければより多くの点を曲線上に取れば良い。
Next, a straight line is drawn on the recording paper so that the error becomes an appropriate value along the acceleration curve.
FIG. 5 (a) shows an example in which an acceleration curve up to Smax is approximated by three straight lines a, b, and c. These straight lines are obtained by taking two points on the acceleration curve up to Smax and connecting them so as to fall within an appropriate allowable value. If you want to make the approximation error smaller, you need to take more points on the curve.
この例では指令速度０から主軸回転数Ｓ１までの加速時間がＴ１、０から主軸回転数Ｓ２までの加速時間がＴ２、０から主軸回転数Ｓｍａｘまでの加速時間がＴｍａｘとなる。
In this example, the acceleration time from the
以上のように求めた主軸回転数と加速時間を本数値制御装置内のメモリに第５図（ｂ）のように設定しておく。このデータは本数値制御装置内に持つ不揮発性ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。 The spindle rotational speed and acceleration time obtained as described above are set in the memory in the numerical controller as shown in FIG. 5 (b). This data is stored in a non-volatile RAM (not shown) included in the numerical controller.
次に各区分の直線の方程式を求め、指令速度に応じた各加速時間を算出すると、
０＜指令速度≦Ｓ１の時の加速時間は、
加速時間Ｔ＝（Ｔ１／Ｓ１）×指令速度
で求められ、Ｓ１＜指令速度≦Ｓ２の時は、
加速時間Ｔ＝（Ｓ２×Ｔ１−Ｓ１×Ｔ２＋（Ｔ２−Ｔ１）×指令速度）／（Ｓ２−Ｓ１）
で求められ、Ｓ２＜指令速度≦Ｓｍａｘの時は、
加速時間Ｔ＝
（Ｓｍａｘ×Ｔ２−Ｓ２×Ｔｍａｘ＋（Ｔｍａｘ−Ｔ２）×指令速度）／（Ｓｍａｘ−Ｓ２）
で求められる。
Next, when calculating the linear equation of each section and calculating each acceleration time according to the command speed,
The acceleration time when 0 <command speed ≦ S1 is
Acceleration time T = (T1 / S1) × command speed, and when S1 <command speed ≦ S2,
Acceleration time T = (S2 * T1-S1 * T2 + (T2-T1) * command speed) / (S2-S1)
When S2 <command speed ≦ Smax,
Acceleration time T =
(Smax * T2-S2 * Tmax + (Tmax-T2) * command speed) / (Smax-S2)
Is required.
従って、指令された主軸回転数が上記の区分のどれに属するかをまず判定し、次に上式に指令回転数を当てはめて計算することにより、主軸回転数に応じた加速時間を容易に計算することができる。 Therefore, it is easy to calculate the acceleration time corresponding to the spindle speed by first determining which of the above categories the commanded spindle speed belongs, and then calculating by applying the command speed to the above equation. can do.
なお、主軸加速時間（周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間）の計算のため、主軸の加速曲線の加速時間を用いたが、減速曲線の減速時間を用いてもよい。 In order to calculate the spindle acceleration time (spindle arrival time from the spindle speed before the constant circumferential speed command to the spindle speed by the constant circumferential speed command), the acceleration time of the spindle acceleration curve was used. You may use the deceleration time of a deceleration curve.
第６図は、実施の形態１における周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転の動きを示した説明図である。従来は切削点までのアプローチ動作である早送りブロックに対しても周速が一定になるように主軸回転数が制御されていたが、本実施の形態１では主軸回転が必要なところで指令した周速度に到達するように無駄なく主軸回転を制御することができる。よって、加工に寄与しない位置決め等のブロックにおいて、主軸の加減速制御を行わないので、無駄に電力を消費することがなくなる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the movement of the reference axis and the movement of the main shaft during the constant peripheral speed control in the first embodiment. Conventionally, the spindle rotational speed is controlled so that the peripheral speed is constant even for the fast-forward block that is the approach operation up to the cutting point, but in the first embodiment, the peripheral speed commanded when the spindle rotation is required. The spindle rotation can be controlled without waste so as to reach Therefore, since acceleration / deceleration control of the spindle is not performed in a block such as positioning that does not contribute to machining, power is not wasted.
なお、実施の形態１において、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間の計算を、プログラム先読解析手段１にて行うものについて説明したが、プログラム先読解析手段１以外の手段で行っでも初期の目的は達成できる。 In the first embodiment, the calculation of the execution time from when the circumferential speed constant command is issued until the cutting feed is started is described by the program prefetch analysis means 1. Even if it is carried out by means other than 1, the initial purpose can be achieved.
また、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間の計算を簡単にするため、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸到達時間を求めたが、減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸到達時間を求めても、初期の目的は達成できる。 In order to simplify the calculation of the spindle arrival time from the spindle speed before the constant circumferential speed command to the spindle speed achieved by the constant circumferential speed command, the spindle acceleration curve is approximated by multiple straight lines. Although the main shaft arrival time is obtained based on the straight line equation, the initial purpose can be achieved by approximating the deceleration curve with a plurality of straight lines and obtaining the main shaft arrival time based on the straight line equation.
また、実施の形態１においては、周速一定制御による消費電力の節減を最大にするため、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するもの、即ち、Ｎ００６ブロックの途中より周速一定制御機能を起動するものについて説明したが、切削開始時点より２つ前のブロック（Ｎ００５ブロック）より周速一定制御機能を起動しても初期の目的は達成できる。 Further, in the first embodiment, in order to maximize the power saving by the constant peripheral speed control, the peripheral time is determined from the execution time from the constant peripheral speed command until the cutting feed is started after the constant peripheral speed command is issued. When the time of subtracting the spindle arrival time from reaching the spindle speed at the start of cutting by the constant peripheral speed command from the main spindle speed before the constant speed command has elapsed, that is, to activate the peripheral speed constant control function, In this example, the peripheral speed constant control function is activated in the middle of the N006 block. However, even if the peripheral speed constant control function is activated from the block two blocks before the cutting start time (N005 block), the initial purpose can be achieved. .
実施の形態２．
次に本願発明の実施の形態２について第７図〜第１１図を用いて説明する。
なお、この実施の形態２は、上記加工プログラムＢのような加工プログラムが与えられた場合において、主軸起動指令時及び切削と切削との合間における主軸の回転に伴う無駄な消費電力を抑制するための実施の形態を示し、第７図はこの発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図、第８図はこの発明の実施の形態２に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャート、第９図は主軸起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第１０図はこの発明の実施の形態２に係る主軸停止タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第１１図はこの発明の実施の形態２に係る主軸回転数の変化を示す説明図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, when a machining program such as the machining program B is given, wasteful power consumption associated with rotation of the spindle at the time of spindle activation command and between cutting operations is suppressed. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the numerical control apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the processing of the program prefetch analysis means according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the spindle start timing calculation means, FIG. 10 is a flowchart showing the processing procedure of the spindle stop timing calculation means according to
第７図において、６１はプログラム先読解析手段であり、現在実行中のブロックから１ブロック以上先のブロックを加工プログラムから先読み及び解析し、先読みバッファ２に解析結果を格納する。先読みバッファ２には各ブロックのモーダル情報、各軸の移動量、主軸指令回転数、送り速度、主軸起動タイミング情報などの情報が格納される。３はある一定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）毎に処理される補間手段であり、現在すべきブロック情報を先読みバッファ２から読み出し補間処理を実行する。なお、補間した結果は加減速手段４により加減速され、位置データ出力手段５を経てサーボアンプに出力される。また、補間手段３、加減速手段４及び位置データ出力手段５は従来から使用されている手段である。
６３は主軸起動タイミング計算手段であり、先読みバッファ２に格納され補間手段３により読み出された主軸回転指令から切削開始までの時間、切削開始時点の主軸回転数、主軸加速時間等から、主軸を起動させるタイミングを判定し、主軸を起動させるとき、その起動信号を出力する。８は速度データ出力手段であり、主軸アンプに対し主軸回転数を指令する。６４は主軸が指令回転数まで加速に要する時間及び減速に要する時間を推定する主軸加減速時間推定手段であり、主軸加減速時間の計算を簡単化するため、実施の形態１で説明した主軸加速時間推定手段９と同様に、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸加速時間を求め、また主軸の減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸減速時間を求めている。なお、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸加速時間を求め、主軸加速時間＋主軸加速時間＝加減速時間と計算したり、主軸の加減速曲線の式に基づいて加減速時間を推定したりされる場合もある。
In FIG. 7, reference numeral 61 denotes program prefetch analysis means, which prefetches and analyzes one or more blocks ahead of the currently executing block from the machining program and stores the analysis results in the
63 is a spindle start timing calculation means, which calculates the spindle from the spindle rotation command stored in the
６２は主軸停止タイミング計算手段であり、主軸回転中に主軸を停止するか否かを判定する。主軸起動タイミング計算手段６３と主軸停止タイミング計算手段６２の起動条件として、主軸停止中であれば主軸起動タイミング計算手段６３を、主軸回転中であれば主軸停止タイミング計算手段６２を起動する。 Reference numeral 62 denotes a spindle stop timing calculation means that determines whether or not to stop the spindle while the spindle is rotating. As start conditions for the spindle start timing calculation means 63 and the spindle stop timing calculation means 62, the spindle start timing calculation means 63 is started if the spindle is stopped, and the spindle stop timing calculation means 62 is started if the spindle is rotating.
次にプログラム先読解析手段６１の詳細な動作について第８図を用いて説明する。
まず、ステップ７１で加工プログラムから１ブロックを読み込み、ステップ７２で読み込んだブロックを解析する。ステップ７３で現在のブロックが主軸回転中か否か判定し、回転中であればステップ８２、回転中でなければステップ７４に進む。なお、主軸回転中か否かはステップ７５でセットしステップ９１およびステップ９２でクリアする主軸回転中情報を基に判断する。つまり、主軸回転中情報がセットされていれば主軸回転中、主軸回転中情報がクリアされていれば主軸停止中と判定する。ステップ７４では解析したブロックに主軸回転指令が含まれているか否かを判定し、含まれていなければ解析終了となる。主軸回転が含まれていればステップ７５に進み、主軸回転中情報をセットする。
Next, the detailed operation of the program prefetch analysis means 61 will be described with reference to FIG.
First, in step 71, one block is read from the machining program, and the block read in step 72 is analyzed. In step 73, it is determined whether or not the current block is rotating. If it is rotating, the process proceeds to step 82. If not rotating, the process proceeds to step 74. Whether or not the spindle is rotating is determined based on the spindle rotating information set in step 75 and cleared in steps 91 and 92. That is, it is determined that the main spindle is rotating while the main spindle rotating information is set, and that the main spindle is stopped if the main spindle rotating information is cleared. In step 74, it is determined whether or not a spindle rotation command is included in the analyzed block. If it is not included, the analysis ends. If the spindle rotation is included, the process proceeds to step 75, and the spindle rotating information is set.
主軸回転指令は一般的にはＭ３で正転、Ｍ４で逆転であり、前述の加工プログラムＢではＮ０４０３ブロックのＭ３が主軸回転指令となる。 The spindle rotation command is generally forward rotation at M3 and reverse rotation at M4. In the machining program B described above, M3 in the N0403 block is the spindle rotation command.
ステップ７６では後に算出する切削開始までの時間データを初期化する。 In step 76, time data until the start of cutting calculated later is initialized.
ステップ７７で加工プログラムに次ブロックがあるかどうか判定し、次ブロックがなければ解析終了となる。次ブロックがあればステップ７８でステップ７１と同様に次ブロックを読み込み、ステップ７９でステップ７２と同様に１ブロック解析を行う。ステップ８０で解析したブロックに主軸停止指令があるかどうか判定し、主軸停止指令があればステップ９１で上記主軸回転中情報をクリアして解析終了となる。主軸停止指令は一般的にはＭ５が使用され、前述の加工プログラムＢではＮ０４１２ブロックのＭ５がそれに当たる。 In step 77, it is determined whether or not there is a next block in the machining program. If there is no next block, the analysis ends. If there is a next block, the next block is read in the same manner as in step 71 in step 78, and one block analysis is performed in step 79 as in step 72. It is determined whether or not there is a spindle stop command in the block analyzed in step 80. If there is a spindle stop command, in step 91, the above spindle rotation information is cleared and the analysis ends. In general, M5 is used as the spindle stop command, and M5 in the N0412 block corresponds to the machining program B described above.
主軸停止指令がなければステップ８１で切削送りかどうか判定し、切削送りでなければステップ８２に進む。切削送りであれば解析終了となる。ステップ８２ではそのブロックの実行時間を算出し、先読みバッファ２に記憶しておく。以降ステップ７７からステップ８２を繰り返し実行しブロック実行時間を累積していく。
If there is no spindle stop command, it is determined in step 81 whether or not the cutting feed is made. If it is a cutting feed, the analysis ends. In step 82, the execution time of the block is calculated and stored in the
前述の加工プログラムＢではＮ０４０３で主軸回転指令されてから、Ｎ０４０６で切削開始する前、つまりＮ０４０５の位置決め時間までが、ブロック実行時間として格納されることになる。 In the above-described machining program B, the block execution time is stored after the spindle rotation command is issued at N0403 and before the cutting is started at N0406, that is, until the positioning time of N0405.
一方、ステップ８３では解析したブロックが早送りなどの非切削ブロックであるかどうか判定し、非切削ブロックでなければ解析終了となる。これは主軸回転中で切削ブロックが続いているので主軸を回転させたままとなることを示している。解析したブロックが非切削ブロックであった場合はステップ８４で主軸停止時間を初期化する。前述の加工プログラムＢではＮ０４０７などがこれに該当する。ステップ８５で次ブロックがあるか否か判定し、次ブロックがあればステップ８６へ進み、なければ解析終了となる。ステップ８６およびステップ８７ではステップ７１およびステップ７２と同様に１ブロック読み込みおよび１ブロック解析処理を行う。ステップ８８で主軸停止指令（一般的にはＭ５）が含まれているかどうか判定し、主軸停止指令が含まれていればステップ９２で主軸回転中情報をクリアし、さらにステップ９３で主軸停止時間をクリアして解析終了する。主軸停止指令が含まれていなければステップ８９に進む。ステップ８９では解析したブロックが切削送りであるか否かを判定し、含まれていなければステップ９０に進み、含まれていれば解析終了となる。ステップ９０ではそのブロックの実行時間、主軸停止時間をブロック実行時間として先読みバッファ２に記憶しておく。以降ステップ８５からステップ９０を繰り返し実行し主軸停止時間を蓄積していく。
On the other hand, in step 83, it is determined whether or not the analyzed block is a non-cutting block such as fast-forwarding. If it is not a non-cutting block, the analysis ends. This indicates that the spindle remains rotated because the cutting block continues while the spindle is rotating. If the analyzed block is a non-cutting block, the spindle stop time is initialized at step 84. In the above-described machining program B, N0407 corresponds to this. In step 85, it is determined whether or not there is a next block. If there is a next block, the process proceeds to step 86, and if not, the analysis ends. In step 86 and step 87, one block reading and one block analysis processing are performed as in step 71 and step 72. In Step 88, it is determined whether or not a spindle stop command (generally M5) is included. If a spindle stop command is included, the information indicating that the spindle is rotating is cleared in Step 92, and the spindle stop time is further determined in
前述の加工プログラムＢではＮ０４０７，Ｎ０４０８，Ｎ０４０９ブロックの実行時間が主軸停止時間として格納される。つまり主軸停止時間は、主軸回転中の切削ブロックと切削ブロックに挟まれた早送りなどの切削以外のブロックの実行時間となる。 In the machining program B described above, the execution times of the N0407, N0408, and N0409 blocks are stored as the spindle stop time. That is, the spindle stop time is the execution time of blocks other than cutting, such as fast-feeding between the cutting block and the cutting block that are rotating the spindle.
次に主軸起動タイミング計算手段６３の詳細な動作について第９図を用いて説明する。 Next, the detailed operation of the spindle start timing calculation means 63 will be described with reference to FIG.
なお、本処理が最初に起動されるまでの間に、本図に示される（Ａ）ブロック実行時間は初期化（０クリア）されており、また、（Ａ）ブロック実行時間はこの発明による数値制御装置内のメモリ（図示せず）に記憶される。 It should be noted that (A) the block execution time shown in the figure is initialized (cleared to 0) until this processing is first started, and (A) the block execution time is a numerical value according to the present invention. It is stored in a memory (not shown) in the control device.
まず、ステップ４１で第一回目の処理か否かを判定する。ここでは（Ａ）ブロック実行時間が０であるとき第一回目の処理とし、０でないとき第二回目以降の処理と判定している。 First, in step 41, it is determined whether or not it is the first processing. Here, (A) when the block execution time is 0, it is determined as the first process, and when it is not 0, it is determined as the second and subsequent processes.
第一回目の処理であれば、ステップ４２で先読みバッファ２中の現在実行中のブロック情報に格納されたブロック実行時間を読み出し、（Ａ）ブロック実行時間として記憶する。
なお、ここでいうブロック実行時間とは、プログラム先読解析手段６１にて第８図のステップ８２にて算出・累積されたブロック実行時間を指す。
If it is the first process, the block execution time stored in the block information currently being executed in the
The block execution time here refers to the block execution time calculated and accumulated in step 82 in FIG.
次にステップ４３でＴａ（＝（Ａ）ブロック実行時間−主軸加速時間（主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に達するまでの加速時間）を求める。なお、主軸の加速時間は、主軸加減速時間推定手段６４にて実施の形態１で説明した方法と同様の方法で推定されている。 Next, in step 43, Ta (= (A) block execution time−spindle acceleration time (acceleration time from the start of the main shaft until the main shaft rotation speed is reached) is calculated. The main shaft acceleration time is the main shaft acceleration / deceleration. The time estimation means 64 is estimated by a method similar to the method described in the first embodiment.
次にステップ４４でＴａが０以下か否か判定し、否であれば、ステップ４５で（Ａ）ブロック実行時間から補間時間を引いたものを、新しい（Ａ）ブロック実行時間として上記メモリに記憶し、ステップ４１に戻る。第二回目以降はステップ４５にて記憶した（Ａ）ブロック実行時間のデータが上記メモリに格納されており（Ａ）ブロック実行時間が０でないので、ステップ４１にて第二回目以降の処理と判断され、このデータを元にステップ４３以降を実行する。 Next, in step 44, it is determined whether Ta is 0 or less. If not, in step 45, the value obtained by subtracting the interpolation time from (A) block execution time is stored in the memory as a new (A) block execution time. Then, the process returns to step 41. In the second and subsequent times, since the (A) block execution time data stored in step 45 is stored in the memory and (A) the block execution time is not 0, it is determined in step 41 that the second and subsequent processing is performed. Then, step 43 and subsequent steps are executed based on this data.
ステップ４４でＴａが０以下であれば、ステップ４６Ａで、速度データ出力手段８を起動し、主軸を起動する。主軸はある加速時間をもって指令速度に到達するので、切削送りブロック開始時点でちょうど指令した主軸回転数に到達することになる。
最後にステップ４７で（Ａ）ブロック実行時間を０クリアし、本処理を終了する。
主軸起動タイミング計算手段６３はあるサンプリング周期で周期的に処理され、上記の処理を繰り返す。
If Ta is 0 or less at step 44, the speed data output means 8 is activated and the spindle is activated at step 46A. Since the spindle reaches the command speed with a certain acceleration time, it reaches the spindle speed just commanded at the start of the cutting feed block.
Finally, in step 47, (A) the block execution time is cleared to 0, and this process is terminated.
The spindle activation timing calculation means 63 is periodically processed at a certain sampling period and repeats the above processing.
なお、本実施の形態２ではプログラム先読解析手段６１でブロックの実行時間を算出するようにしたが、この実施の形態においても実施の形態１と同様にこの実行時間の代わりに、実行時間を主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング周期で除した値、即ち主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング回数としても良い。例えば実行時間を３００ｍｓ、主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング周期を１０ｍｓとすると、サンプリング回数は３００／１０＝３０（回）となる。更に第９図に示されている、主軸加速時間、（Ａ）ブロック実行時間、補間時間など時間を示すデータをすべて主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング回数に変換して第９図に置き換えると、例えばステップ４５で「補間時間を減ずる」とは、補間時間が１０ｍｓのため１だけ減ずることになり、またサンプリング回数変換以降の全ての計算を端数のない整数による減算処理だけとなり、よって処理が簡単になりソフトウエア処理する上で扱いやすくなる。
In the second embodiment, the execution time of the block is calculated by the program prefetch analysis means 61. However, in this embodiment, instead of this execution time, the execution time is changed to the execution time as in the first embodiment. The value divided by the sampling period of the spindle activation
また、前記サンプリング回数変換時に端数が生じる場合があるが、この場合には切上げ、または切下げ処理して端数のない整数にしておく。 A fraction may be generated during the conversion of the number of samplings. In this case, rounding up or down processing is performed to make an integer without a fraction.
次に主軸停止タイミング計算手段６２の詳細な動作について第１０図を用いて説明する。
まずステップ８０１で現在実行中のブロックに主軸停止命令があるかどうか判定する。主軸停止命令があればステップ８０６で主軸を停止させて処理を終了する。
Next, the detailed operation of the spindle stop timing calculating means 62 will be described with reference to FIG.
First, in step 801, it is determined whether there is a spindle stop command in the block currently being executed. If there is a spindle stop command, the spindle is stopped at step 806 and the process is terminated.
主軸停止命令がなければステップ８０２で現在実行中のブロックが非切削ブロックか否かを判定し、非切削ブロックでない、即ち切削ブロックであればそのまま処理を終了し主軸を回転させたままとする。非切削ブロックであればステップ８０３に進み、主軸停止時間データがあるかどうか判定する。主軸停止時間とは第８図のステップ９０で計算された時間であり、主軸回転中に位置決め等で切削送りが一時的に途切れる場合にその途切れる時間が格納されている。主軸停止時間データはない場合は、切削送りが連続しているか、主軸が回転していないことを示し、主軸停止制御の必要がない。そのためステップ８０３で主軸停止時間データがない場合（つまり主軸停止時間が０の時）はそのまま何もせず本処理を終了する。
If there is no spindle stop command, it is determined in step 802 whether or not the block currently being executed is a non-cutting block. If it is not a non-cutting block, that is, if it is a cutting block, the process is terminated and the spindle is kept rotating. If it is a non-cutting block, the process proceeds to step 803 to determine whether there is spindle stop time data. The spindle stop time is the time calculated in
ステップ８０３で主軸停止時間データが格納されている場合はステップ８０４に進む。ステップ８０４では主軸停止時間と主軸加減速時間推定手段６４で演算された主軸加減速時間（＝主軸加速時間＋主軸減速時間）とを比較し、主軸停止時間の方が主軸加速時間よりも長ければステップ８０５で主軸を停止させる。さらにステップ８０６では第８図のステップ７５で記憶した主軸回転中情報をクリアして本処理を終了する。ステップ８０４で主軸停止時間が主軸加減速時間以下であると判定した場合は主軸を停止させずに本処理を終了する。 If spindle stop time data is stored in step 803, the process proceeds to step 804. In step 804, the spindle stop time is compared with the spindle acceleration / deceleration time (= spindle acceleration time + spindle deceleration time) calculated by the spindle acceleration / deceleration time estimation means 64, and if the spindle stop time is longer than the spindle acceleration time. In step 805, the spindle is stopped. Further, at step 806, the main spindle rotating information stored at step 75 in FIG. 8 is cleared, and this process is terminated. If it is determined in step 804 that the main shaft stop time is equal to or shorter than the main shaft acceleration / deceleration time, this processing is terminated without stopping the main shaft.
なお、第１０図においても、主軸停止時間、主軸加減速時間の代わりに、主軸停止時間、主軸加減速時間を主軸停止タイミング計算手段６２のサンプリング周期で除した値、即ち主軸停止タイミング計算手段６２のサンプリング回数を用いてもよい。 Also in FIG. 10, instead of the spindle stop time and the spindle acceleration / deceleration time, the value obtained by dividing the spindle stop time and the spindle acceleration / deceleration time by the sampling period of the spindle stop timing calculation means 62, that is, the spindle stop timing calculation means 62. May be used.
第１１図は前述のように主軸回転数を制御した場合の主軸回転数の変化を示した説明図である。この図から明らかなように、従来は破線で示すように主軸回転指令がなされてから主軸停止指令がなされるまで主軸は回転したままであった。しかしこの実施の形態２により、主軸回転指令がなされてから実際に主軸が起動されるタイミングは、ちょうど切削が開始される時に指令速度に到達するように制御され、また、主軸回転中に切削指令が途切れる場合は主軸回転を一時的に休止し、次回切削が開始されるタイミングで再び主軸が指令速度に到達するように制御されるようになる。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing changes in the spindle rotational speed when the spindle rotational speed is controlled as described above. As is apparent from this figure, conventionally, as shown by the broken line, the main shaft has been rotated from the main shaft rotation command to the main shaft stop command. However, according to the second embodiment, the timing at which the spindle is actually started after the spindle rotation command is issued is controlled so as to reach the command speed when the cutting is started, and the cutting command is executed during the spindle rotation. Is interrupted, the spindle rotation is temporarily stopped, and the spindle is controlled to reach the command speed again at the next cutting start timing.
よって、加工に寄与しない位置決め等のブロックにおいて、主軸の回転を行わないので、無駄に電力を消費することがなくなる。 Therefore, since the spindle is not rotated in a positioning block that does not contribute to machining, power is not wasted.
なお、実施の形態２において、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間の計算を、プログラム先読解析手段６１にて行うものについて説明したが、プログラム先読解析手段６１以外の手段で行っても初期の目的は達成できる。
また、実施の形態２においては、主軸回転指令による消費電力の節減を最大にするため、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものについて説明したが、前記減算した時間より前の所定時間が経過したとき、主軸を起動しても初期の目的は達成できる。
In the second embodiment, the calculation of the execution time from when the spindle rotation command is issued until the cutting feed is started is described by the program prefetch analysis means 61. However, the program prefetch analysis means 61 has been described. The initial purpose can be achieved even by using other means.
Further, in the second embodiment, in order to maximize the power consumption reduction by the spindle rotation command, the spindle is started from the spindle starting from the execution time until the cutting feed is started after the spindle rotation command is issued. Explained what started the spindle when the time that the spindle acceleration time until reaching the spindle rotation speed by the rotation command has elapsed has been explained, but starts the spindle when a predetermined time before the subtracted time has passed Even so, the initial goal can be achieved.
また、この実施の形態２は、実施の形態１と組み合わせて使用できることは言うまでもない。 Needless to say, the second embodiment can be used in combination with the first embodiment.
以上のようにこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき、周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、よって周速一定制御実行による無駄な消費電力を節約できるという効果がある。 As described above, according to the present invention, the prefetch analysis of one block or more is performed, and the start timing of the constant peripheral speed control function is controlled based on the result of the prefetch analysis. Control that does not perform constant peripheral speed control can be performed until a predetermined time elapses after a constant peripheral speed command is issued, and thus there is an effect that unnecessary power consumption due to execution of constant peripheral speed control can be saved.
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令周速に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, from the constant circumferential speed command to the cutting start time by the constant circumferential speed command from the spindle speed before the constant circumferential speed command from the execution time from when the constant circumferential speed command is issued until the cutting feed is started. Since the peripheral speed constant control function is activated when the time obtained by subtracting the spindle arrival time until the spindle speed reaches the spindle rotational speed, the spindle can reach the commanded peripheral speed at the start of cutting. There is an effect that the power consumption can be saved as much as possible without causing any trouble.
またこの発明によれば、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間（または周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間）として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるので、ソフトウエア処理がし易くなり、ＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。 Further, according to the present invention, the execution time from when the circumferential speed constant command is issued until the cutting feed is started, and from the spindle speed before the constant circumferential speed command until the spindle speed according to the constant circumferential speed command is reached. Since the spindle arrival time (or the spindle arrival time from the spindle speed before the constant peripheral speed command to the spindle speed at the start of cutting by the constant peripheral speed command) converted to the number of software samplings is used The software processing is facilitated and the burden on the CPU is reduced.
またこの発明によれば、前記主軸到達時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの主軸到達時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。 Further, according to the present invention, the spindle arrival time is estimated based on an equation of the straight line by approximating the acceleration curve or deceleration curve of the spindle, and the spindle arrival time up to an arbitrary spindle rotation speed Can be derived by a simple expression, which in turn reduces the burden on the CPU.
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき、主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、よって非切削ブロックで主軸を回転させておくことによる無駄な消費電力を節約できるという効果がある。 Further, according to the present invention, the pre-reading analysis of one block or more is performed, and the start timing of the spindle is controlled based on the result of the pre-reading analysis. The main shaft can be controlled so that the main shaft is stopped until time elapses. Therefore, there is an effect that unnecessary power consumption can be saved by rotating the main shaft with a non-cutting block.
またこの発明によれば、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, the spindle acceleration time from the start of the spindle until the spindle speed is reached by the spindle rotation command is subtracted from the execution time from the spindle rotation command to the start of cutting feed from the spindle rotation command. Since the spindle is started when the elapsed time elapses, the spindle can reach the command speed at the start of cutting, and therefore the power consumption can be saved to the maximum without impeding cutting. is there.
またこの発明によれば、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるので、ソフトウエア処理がし易くなり、ＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。 Further, according to the present invention, software sampling is performed as the execution time from when the spindle rotation command is issued until the cutting feed is started, and the spindle acceleration time from the start of the spindle until the spindle speed is reached by the spindle rotation command. Since the data converted into the number of times is used, the software processing is facilitated, and the burden on the CPU is reduced.
またこの発明によれば、前記主軸加速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの加速時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。 Further, according to the present invention, the spindle acceleration time is estimated based on an equation of the straight line by approximating the acceleration curve or deceleration curve of the spindle, and the acceleration time up to an arbitrary spindle rotation speed can be calculated. There is an effect that it can be derived by a simple expression and the burden on the CPU is reduced.
またこの発明によれば、主軸回転指令中に所定の条件を満たすとき、主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。 Further, according to the present invention, when the predetermined condition is satisfied during the spindle rotation command, the spindle is stopped, so that there is an effect that power consumption can be saved without rotating the spindle unnecessarily.
またこの発明によれば、主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約でき、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。 Further, according to the present invention, when the non-cutting block disappears during the spindle rotation, the time until the next cutting is started, that is, the spindle stop time is compared with the spindle acceleration / deceleration time, and the spindle acceleration / deceleration time is compared. Since the spindle is not stopped when it is long, the spindle is not rotated unnecessarily, power consumption can be saved, and the cycle time is not extended by waiting for the spindle to reach the speed at the start of cutting. There is an effect that spindle control can be performed.
またこの発明によれば、前記主軸加減速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの加減速時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。 Further, according to the present invention, the spindle acceleration / deceleration time is estimated based on the equation of the straight line by approximating the acceleration curve or deceleration curve of the main spindle, so that the acceleration / deceleration up to an arbitrary spindle speed is achieved. There is an effect that the time can be derived by a simple expression and the burden on the CPU is reduced.
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、また先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、よって周速一定制御実行による無駄な消費電力、及び非切削ブロックで主軸を回転させておくことによる無駄な消費電力を節約できるという効果がある。 According to the present invention, pre-read analysis of one block or more is performed, and the start timing of the constant peripheral speed control function is controlled based on the result of the pre-read analysis. Until the predetermined time elapses, control is performed without constant peripheral speed control, and the spindle start-up timing is controlled based on the result of the look-ahead analysis. The main shaft can be controlled so that the main shaft is stopped until a predetermined time has elapsed since then, so that unnecessary power consumption due to execution of constant peripheral speed control and waste due to rotation of the main shaft in a non-cutting block This has the effect of saving significant power consumption.
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令周速に到達することができ、また主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, from the constant circumferential speed command to the cutting start time by the constant circumferential speed command from the spindle speed before the constant circumferential speed command from the execution time from when the constant circumferential speed command is issued until the cutting feed is started. Since the peripheral speed constant control function is activated when the time obtained by subtracting the spindle arrival time to reach the spindle speed of the spindle has elapsed, the spindle can reach the command peripheral speed at the start of cutting. When the time obtained by subtracting the spindle acceleration time from the start of the spindle until reaching the spindle speed according to the spindle rotation command from the execution time from when the spindle rotation command is issued until cutting feed is started is Therefore, the spindle can reach the command speed at the start of cutting, so that the power consumption can be saved to the maximum without impeding cutting. .
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、また主軸回転中に所定の条件を満たすとき、主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。 According to the present invention, pre-read analysis of one block or more is performed, and the start timing of the constant peripheral speed control function is controlled based on the result of the pre-read analysis. It is possible to perform control that does not perform constant peripheral speed control until a predetermined time has elapsed since it is done, and when the predetermined condition is satisfied during spindle rotation, the spindle is stopped, so that the spindle is not rotated unnecessarily, There is an effect that power consumption can be saved.
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、また主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができ、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。 Further, according to the present invention, from the constant circumferential speed command to the cutting start time by the constant circumferential speed command from the spindle speed before the constant circumferential speed command from the execution time from when the constant circumferential speed command is issued until the cutting feed is started. When the time to subtract the main shaft arrival time until the main shaft rotation speed is reached, the constant peripheral speed control function is activated, and when the non-cutting block disappears during main shaft rotation, the next cutting is performed. Comparing the time to start, that is, spindle stop time and spindle acceleration / deceleration time. If the spindle acceleration / deceleration time is longer, the spindle will not be stopped. In addition, there is an effect that the optimum spindle control can be performed without waiting for the spindle speed to be reached at the start of cutting and extending the cycle time.
またこの発明によれば、先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、また主軸回転中に所定の条件を満たすとき主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。 Further, according to the present invention, since the start timing of the spindle is controlled based on the result of the pre-read analysis, the spindle is stopped until a predetermined time elapses after the spindle rotation command is issued when a predetermined condition is satisfied. Since the main shaft can be controlled and the main shaft is stopped when a predetermined condition is satisfied during the main shaft rotation, the main shaft is not rotated unnecessarily, and power consumption can be saved.
またこの発明によれば、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、また主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができ、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。 Further, according to the present invention, the spindle acceleration time from the start of the spindle until the spindle speed is reached by the spindle rotation command is subtracted from the execution time from the spindle rotation command to the start of cutting feed from the spindle rotation command. Since the spindle is activated when the specified time has elapsed, the spindle can reach the command speed at the start of cutting, and when it is no longer a non-cutting block during spindle rotation, Compare the spindle stop time with the spindle acceleration / deceleration time, and if the spindle acceleration / deceleration time is longer, the spindle will not stop, so the power consumption can be saved to the maximum without hindering cutting. In addition, there is no effect that the spindle time can be optimally controlled without extending the cycle time waiting for the spindle speed to be reached at the start of cutting.
以上のように、この発明にかかる数値制御方法及びその装置は、周速一定制御機能等を有する数値制御装置において用いられるのに適している。 As described above, the numerical control method and apparatus according to the present invention are suitable for use in a numerical control apparatus having a constant peripheral speed control function and the like.
１ プログラム先読解析手段
２ バッファ
３ 補間手段
４ 加減速手段
５ 位置データ出力手段
６ 周速一定制御機能起動タイミング計算手段
７ 周速一定演算手段
８ 速度データ出力手段
９ 主軸加速時間推定手段
６１ プログラム先読解析手段
６２ 主軸停止タイミング計算手段
６３ 主軸起動タイミング計算手段
６４ 主軸加減速時間推定手段
１０１ プログラム解析手段
１０２ 補間手段
１０３ 加減速手段
１０４ 位置データ出力手段
１０５ 周速一定演算手段
１０６ 速度データ出力手段
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