JPH1039915A - 数値制御装置 - Google Patents
数値制御装置Info
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- JPH1039915A JPH1039915A JP8194465A JP19446596A JPH1039915A JP H1039915 A JPH1039915 A JP H1039915A JP 8194465 A JP8194465 A JP 8194465A JP 19446596 A JP19446596 A JP 19446596A JP H1039915 A JPH1039915 A JP H1039915A
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G—PHYSICS
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- G05B2219/00—Program-control systems
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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Abstract
右されることなく、精度及び品位の良好なタップ開口を
実現する。 【解決手段】 解析部4Bは、解析入力部7に設定され
たシステムパラメータ及び加工プログラムに基づき、速
度一定保証時間Tを満たすために必要な最小移動距離L
min を演算し、設定された軸移動距離Lと比較する。速
度パターン調整部4Cは、軸移動距離Lが最小移動距離
Lmin より小さければ、軸送り速度一定保証時間Tを確
保するために速度パターンを変形する。分配部4Aで
は、加工プログラムを調整する必要がある場合は、速度
パターン調整部4Cから出力された調整加工プログラム
に基づく調整速度パターン図により、主軸回転速度Nと
軸移動距離Lが同期するような同期タップ送りを行うた
めの駆動指令を、各軸について求める。駆動制御部5
は、この駆動指令を駆動部3内の所定軸のサーボモータ
に分配することにより、各サーボモータを駆動させる。
Description
るもので、特に、主軸回転と同期した軸送りの自動運転
により同期加工を行う数値制御装置に関するものであ
る。
制御工作機械の構成図を示す。図10(a)は側面図、
図10(b)は正面図である。図10において、主軸モ
ータ12により主軸が駆動され、工具13が回転され
る。Z軸モータ11により、工具13をZ軸方向にタッ
プ送り動作を行わわせる。ワーク14には、このタップ
送り動作により、タップが切り込まれる。テーブル15
は、X軸及びY軸モータ16及び7により、水平方向に
適宜移動される。数値制御工作機械には、数値制御装置
が設けられており、このような工作動作を制御する。
ある同期タップ送りを行う場合、主軸回転速度N、軸送
り指令速度Fc、移動距離L、加減速時間taを指定し
て、移動距離Lを基準にした軸送りのための速度指令パ
ターンを決定する。
減速される軸送り速度パターン図を示す。主軸モータ1
2により主軸が駆動されると、Z軸モータ11により工
具13は回転しながらZ軸の方向に送られる。図11
は、その際の時間tに対する、工具13のZ軸方向の軸
送り速度Fを示したものである。
ターンの一例である。この場合は、十分な期間一定速度
(軸送り指令速度Fc)で軸移動されている。
件によっては、正常なタップ送りが実現できない場合が
ある。例えば、図11のには、軸送り指令速度Fc、
加速度aに対して移動距離Lが短かく、指令された速度
Fcまで加速せずに減速した場合を示す。また図11の
では、軸送り指令速度Fcまで加速されたものの、軸
送り指令速度Fcの一定速度で軸移動する時間が短い場
合を示す。
の変化量が大きくなり、軸送り速度と主軸回転速度との
同期誤差が大きくなる為、タップ加工の精度及び品位が
落ちる。すなわち、タップ加工の精度及び品位は、指令
される速度と指令される軸移動量によって劣化する場合
がある。
や移動距離Lに影響されにくい、高精度及び高品位なタ
ップ加工を実現することを目的とする。すなわち、図1
1ののように、軸送り指令速度Fcに対して移動距離
Lが短かいため、軸送り指令速度Fcまで加速せずに減
速してしまうような設定、又は、図11ののように、
軸送り指令速度Fcにて軸移動する時間が短いような設
定においても、十分に定速移動時間を確保し、同期誤差
を抑え、タップ加工の精度及び品位を高くすることを目
的とする。
解決するために、設定するシステムパラメータとして、
同期タップ送り(主軸回転と同期した軸送り)をする
際、加速度a、(加減速時間ta)以外に、軸送り速度
を一定に保つ「送り速度一定保証時間T」という要素を
加える。そして、本発明は、加速度a、移動距離Lはそ
のままで、「送り速度一定保証時間T」を満たすよう
に、送り速度指令パターンを変更することにより、軸送
り中の同期誤差を抑えるものである。
転と同期した軸送り動作により同期加工を行う数値制御
装置において、軸送りについての移動距離を含む加工命
令と、軸送りについての速度一定保証時間を含むシステ
ムパラメータを設定する解析入力手段と、前記加工命令
及び前記システムパラメータに基づき加工のために必要
な最小移動距離を求め、前記加工命令中の前記移動距離
と比較する解析手段と、前記解析手段による比較結果に
基づき、前記加工命令による軸送り速度パターンを、前
記速度一定保証時間以上の一定速度期間を有する軸送り
調整速度パターンに変形する速度パターン調整手段と、
前記解析手段による比較結果に基づき、前記速度パター
ン調整手段による前記軸送り調整速度パターンに従っ
て、駆動指令を求めて出力する分配手段と、前記分配手
段による指令量に基づき駆動部を制御する駆動制御手段
を備えた数値制御装置を提供するものである。
めの数値制御工作機械の構成は、図10に示したものと
同様である。すなわち、図10において、主軸モータ1
2により主軸が駆動される。さらに、Z軸モータ11が
駆動され、工具13は、回転しながらZ軸方向にタップ
送り動作が行われる。ワーク14には、このタップ送り
動作により、タップが切り込まれる。その際、主軸回転
と軸送りは、所定のタップ切込みを行うように同期して
いる。テーブル15は、X軸及びY軸モータ16及び1
7により、水平方向に適宜位置設定するように移動され
る。数値制御工作機械には、数値制御装置が設けられて
おり、このような工作動作を制御する。
置の構成図を示す。数値制御装置は、数値制御部1、直
接入力部2、外部記憶部8を含み、駆動部3を駆動制御
して加工を実行する。数値制御部1は、全体を制御する
プロセッサ4、駆動制御部5、記憶部6及び解析入力部
7を含む。
加えて、さらに、分配部4A、解析部4B、解析部の1
部である速度パターン調整部4Cを含む。
ついての加工プログラム(加工命令)とシステムパラメ
ータとが設定される。システムパラメータとしては、例
えば、加速度a(又は、最大速度までの加減速時間t
a)、速度一定保証時間Tが含まれる。また、加工プロ
グラムとしては、例えば、移動距離L、主軸回転速度N
(rpm)、タップのリードB(mm/rev)等が含
まれる。ここで軸送り指令速度Fcは、以下の式から求
められる。 Fc(mm/min)=N(rpm)×B(mm/re
v) また、解析に必要な軸移動についての加工命令とシステ
ムパラメータは、直接入力部2による直接入力データを
利用するか、記憶部6又は外部記憶部8に記憶されてい
るものを利用する(どこにあるデータを利用するかは、
構成するシステム、数値制御装置の動作モード等に依存
する)。
から軸送り指令速度Fcを求める。さらに加工命令とシ
ステムパラメータから加工命令による軸送り指令速度で
速度一定保証時間Tを満たすのに必要な最小移動距離L
min を算出する。
4Cを有し、速度パターンを変形するための計算(解
析)を行う。まず、最小移動距離Lmin と加工命令の移
動距離Lと比較する。そして、移動距離L<最小移動距
離Lmin ならば、速度パターンを変形し、一方、移動距
離L≧最小移動距離Lmin ならば速度パターンを変形せ
ずそのままにする。
から、主軸と各軸のサンプリング毎(時々刻々)の駆動
指令(位置指令)を算出し、サンプリング毎(時々刻
々)の駆動指令を出力する。
された条件で十分同期タップ送りを行える場合は、その
加工プログラムで設定された値とされる。一方、速度パ
ターン調整部4Cにより変形された調整速度パターンに
より同期タップ送りを行う場合は、調整指令速度F′等
の各調整加工プログラムと同期するように、主軸回転速
度が適宜求められ、同期タップ送りが制御されることに
より、所望のピッチ、深さ等の同期加工が実行される。
度一定保証時間Tを確保するように、軸送り速度パター
ンが調整される。
Aから与えられるサンプリング毎(時々刻々)の駆動指
令を受けて、それに応じて各軸のモータを時々刻々制御
する。
加工プログラム、各種データ等を記憶する。
ムパラメータ、各種データ等のためのシステムパラメー
タ及び加工プログラムを数値制御装置1に入力する。
望の工作動作に従ってユーザーが作成して、数値制御装
置に記憶・入力するものである。
御工作機械に備えられ、例えば、X軸、Y軸、Z軸及び
主軸について、移動・回転等を行うサーボモータを含
む。駆動部3は、駆動制御部5から入力された指令に従
って、各サーボモータを駆動する。サーボモータ駆動に
よる軸移動、回転等の動作で、加工が行われる。
ーンと調整速度パターンに関する説明図を示す。図2
は、時間t(横軸)に対する、工具13のZ軸方向の軸
送り速度F(縦軸)を示したもので、直線型に加減速さ
れる速度パターンの一例である。したがって、図2の
及びは、それぞれ、各線で囲まれた領域の面積が、工
具13の移動距離Lとなる。
aにより、軸送り指令速度Fcまで加速されたものであ
る。この際、軸送り指令速度Fcでの速度一定時間は、
t1である。工具13の移動距離は、の線で囲まれた
面積の大きさとなる。
令速度Fc以下の所定速度まで加速されたものであり、
速度一定保証時間Tが確保されている。そのため、この
間、一定速度でタップ送りがなされ、所望の加工が実行
される。
グラムとして図2ののような速度パターンが設定され
た場合に、図2ののような調整速度パターンに変形す
ることにより、速度一定保証時間Tを確保するものであ
る。
形のための作成処理動作を説明する。
ための処理動作のフローチャートを示す。処理動作は、
主に2つのフローチャートに分けられ、図3(a)に解
析処理動作、また、図3(b)に定時処理動作を示す。
(a)に示す解析処理動作を説明する。まず、直接入力
部2、外部記憶部8又は記憶部6等により、軸移動距離
L、主軸回転速度N、タップのリードB等の加工プログ
ラム(加工命令)が入力されて解析入力部7に設定され
る(S02)。ここで、例えば、軸送り指令速度Fc
は、主軸回転速度NとタップのリードBの積により設定
することができる。また、同様に、システムパラメータ
である速度一定保証時間T、加速度a又は加減速時間t
aを解析入力部1に設定する(S02)。ただし、これ
らシステムパラメータは、予め設定されている場合は、
省略することもできる。ここで、解析部4Bは、設定入
力された加工プログラム及びシステムパラメータに基づ
き、軸送り指令速度FCを求め、さらに速度一定保証時
間Tを満たすために必要な移動距離、即ち最小移動距離
Lmin を演算して求める(S03)。最小移動距離Lmi
n は、例えば、加速度aにより軸送り指令速度Fcまで
加速し、速度一定保証時間Tの期間を速度Fcで駆動
し、その後加速度aで減速したパターンを想定して、そ
の面積を演算することにより求めることができる。
と、演算して求められた最小移動距離Lmin とを比較し
て、軸送り指令速度Fcにより軸送り速度一定保証時間
Tを確保できるか否か判定する(S04)。ここで、軸
移動距離Lが最小移動距離Lmin 以上であれば、軸送り
速度一定保証時間Tが確保されたと判断し、通常のよう
なユーザー作成加工プログラムにより分配部4Aを介し
て駆動制御部5に駆動指令データが出力される。一方、
軸移動距離Lが最小移動距離Lmin より小さければ、軸
送り速度一定保証時間Tを確保するために速度パターン
を変形する必要があると判断し、速度パターン調整部4
Cにより、軸送り速度パターンが変形される(S0
5)。速度パターン調整部4Cでは、記憶された加工プ
ログラムに基づいて、調整加工プログラムが求められ、
この調整加工プログラムによる軸送りの調整速度パター
ン図に従い同期タップ送りが調整される。調整加工プロ
グラムの具体的な演算に関しては、後述する。
送り保証時間Tが確保されていると判断されたときは、
解析入力部7に記憶された加工プログラムに基づく軸送
り速度パターンにより、各軸に対する駆動指令を形成す
る。一方、ステップS05を経た場合、即ち、ユーザー
作成加工プログラムを調整する必要がある場合は、速度
パターン調整部4Cから出力された軸送り調整指令速度
F’、送り速度一定保証時間T、移動距離L等の調整加
工プログラムに基づく軸送り調整速度パターンにより、
駆動指令を求める。その際、主軸回転等についても調整
して主軸回転速度Nと軸送り速度Fcとが同期するよう
な同期タップ送りを行うことにより、所望のピッチ、深
さ等のタップ切込みの同期加工を実行するように駆動指
令が求められる。
の駆動指令が解析完了データとして、数値制御部1の所
定の領域に記憶される。
作を説明する。このような解析処理動作で計算された駆
動指令(位置指令)は、各軸について求められ、分配部
4Aを介して駆動制御部5に出力される(S06)。
内の所定軸のサーボモータに分配することにより、各サ
ーボモータを駆動させて加工動作を実行する(S0
7)。
部4Cによる同期タップ送りの速度パターン調整のため
の詳細な動作を説明する。
パターンの解析説明図を示す。最小移動距離Lmin は、
正規の指令速度Fcにより送り速度一定保証時間Tを実
現するための距離である。ここで、加工プログラム及び
システムパラメータとして、加減速時間ta、軸送り指
令速度Fc及び加減速の際の加速度aが設定された場合
を想定する。ユーザー作成加工プログラムによると、軸
送り速度パターンは、図4中実線で囲まれた部分とな
る。そして、システムパラメータとして設定された送り
速度一定保証時間Tを確保するという条件を満たすため
に必要な最小移動距離Lmin は、図中の波線で囲まれた
部分の面積であり、次式で表される。
n を計算する。
り速度パターンの変更説明図を示す。
n より小さい場合、加速度aはそのままで、送り速度一
定保証時間Tを実現するように、破線で囲まれた軸送り
速度パターンを変形する。すなわち、図中実線で囲まれ
たような軸送り調整速度パターンに変形する際、調整指
令速度F′は、加減速時間をt’とすると、次式で求め
られる。
次式で求められる。 t′=F′/a 速度パターン調整部4Cは、このような式により、軸送
りの調整指令速度F′、加減速時間t′(あるいは加速
度a)等を含む調整加工プログラムを計算する。これら
の調整加工プログラムにより速度パターンが変形され、
各軸に分配制御する処理することにより同期タップ送り
(主軸回転と同期した軸送り)を行う。
適宜同期して制御され、所望のピッチ等のタップ切込み
加工が行われる。
について、本発明の実施の形態と従来例とを比較して説
明する。
ン図及び同期誤差波形図を示す。図6(a)では、加速
度aで軸送り速度指令Fcより遅い所定速度まで加速さ
れ、直ちに減速された場合である。この場合、図6
(b)に示すように、軸送り速度が加速状態から減速状
態へ変化した直後に、同期誤差Eが大きく発生する。し
たがって、同期誤差±Ethを加工誤差許容レベルとす
ると、このとき、タップ加工不良状態となる。
速度パターン図及び同期誤差波形図を示す。この図7
(a)では、図6(a)のような速度パターンを軸送り
調整指令速度F’まで加速し、この速度で一定時間保持
し、減速するように変形した場合である。この場合、図
7(b)で示すように、軸送り速度Fが、調整指令速度
F’に達した直後、及び、調整指令速度F’から減速さ
れた直後に、同期誤差Eが発生する。しかしながら、調
整後は、長いフラットなパターンを形成したため急激な
加減速が行われないので、同期誤差Eは比較的小さいレ
ベルとなる。したがって、同期誤差±Ethを加工誤差
許容レベルとすると、同期誤差Eは、それ以内となり、
タップ加工不良状態とならない。また、送り速度一定保
証時間Tが確保されているため、タップ加工を適正に行
うことができる。
速度パターン図及び同期誤差波形図を示す。図8(a)
では、加速度aで軸送り速度指令Fcまで加速され、わ
ずかな期間保持された後に減速された場合である。この
場合、図6(b)に示すように、軸送り速度Fが、軸送
り指令速度Fcに達した直後、及び、軸送り指令速度F
cが減速された直後に、同期誤差Eが大きくなる。さら
に、軸送り指令速度Fcで一定速度で動作された期間が
短いため、これら両方の同期誤差の波形は、連続的とな
り、後者の波形が一層大きくなる傾向がある。したがっ
て、加工誤差許容レベルを超え、タップ加工不良状態と
なる。
整速度パターン図及び同期誤差波形図を示す。図9
(a)では、図8(a)のような速度パターンを、軸送
り調整指令速度F’まで加速し、この速度で一定時間保
持し、減速するように変形した場合である。この場合、
図9(b)で示すように、図7(b)と同様に、軸送り
速度Fが、調整指令速度F’に達した直後、及び、調整
指令速度F’から減速された直後に、同期誤差Eが発生
する。しかしながら、フラットなパターンを形成したた
め急激な加減速が行われないので、同期誤差Eは比較的
小さいレベルとなる。したがって、同期誤差±Ethを
加工誤差許容レベルとすると、同期誤差Eは、それ以内
となり、タップ加工不良状態とならない。また、送り速
度一定保証時間Tが確保されているため、タップ加工を
適正に行うことができる。
を変形した場合においても、非常に精密な加工等が要求
され、加工誤差許容レベルが同期誤差Ethより小さい
とき、その許容レベルを超えてしまう場合がある。しか
しながら、このような場合でも、本発明では、送り速度
一定保証時間Tが十分長く確保されているので、その間
適切にタップ加工をすることができる。
為、直線型加減速の軸送りを例にしたが、他の様々なタ
イプの加減速についても同様に、本発明を適用すること
ができる。その際も、解析部4Bにより、最小移動距離
Lmin を積分等により求め、速度パターン調整部4Cに
より、適宜、速度一定保証時間を確保すれば良い。
べると、システムパラメータとして「送り速度一定保証
時間T」という要素を追加することで、軸送り中の同期
誤差ピーク値が抑えられていることがわかる。
設定された移動量、軸送り指令速度等のユーザー作成加
工プログラムに左右されることなく、精度及び品位の良
好なタップ加工等の同期加工を実現することができる。
する説明図。
作フローチャート。
析説明図。
更説明図。
期誤差波形図。
ン図及び同期誤差波形図。
期誤差波形図。
ン図及び同期誤差波形図。
構成図。
ーン図。
Claims (7)
- 【請求項1】主軸回転と同期した軸送り動作により同期
加工を行う数値制御装置において、 軸送りについての移動距離を含む加工命令と、軸送りに
ついての速度一定保証時間を含むシステムパラメータを
設定する解析入力手段と、 前記加工命令及び前記システムパラメータに基づき加工
のために必要な最小移動距離を求め、前記加工命令中の
前記移動距離と比較する解析手段と、 前記解析手段による比較結果に基づき、前記加工命令に
よる軸送り速度パターンを、前記速度一定保証時間以上
の一定速度期間を有する軸送り調整速度パターンに変形
する速度パターン調整手段と、 前記解析手段による比較結果に基づき、前記速度パター
ン調整手段による前記軸送り調整速度パターンに従っ
て、駆動指令を求めて出力する分配手段と、 前記分配手段による指令量に基づき、駆動部を制御する
駆動制御手段を備えた数値制御装置。 - 【請求項2】主軸回転と同期した軸送り動作により同期
加工を行う数値制御装置において、 軸送りについての移動距離、主軸回転速度、タップのリ
ードを含む加工命令と、軸送りについての速度一定保証
時間、加減速時間又は加速度を含むシステムパラメータ
を設定する解析入力部と、 前記加工命令中の前記主軸回転速度と前記タップのリー
ドから求められる軸送り指令速度、及び前記システムパ
ラメータ中の前記加減速時間又は加速度によって、前記
速度一定保証時間を満たすために必要な最小移動距離を
求め、前記解析入力部に設定された前記移動距離と前記
最小移動距離とを比較する解析手段と、 前記加工命令による軸送り速度パターンに基づく前記移
動距離が、前記最小移動距離より小さい場合、前記速度
一定保証時間を確保するように、軸送り調整指令速度を
含む調整加工命令を前記加工命令及び前記システムパラ
メータに基づき演算して、軸送り調整速度パターンを求
める速度パターン調製手段を含む解析部と、 前記軸移動距離が前記最小移動距離以上の場合、前記加
工命令に基づいて、一方、前記軸移動距離が前記最小移
動距離より小さい場合、前記速度パターン調製手段を含
む解析部による前記調整速度パターンに基づいて、主軸
回転と同期した軸送りを実行する駆動指令を作成し、前
記駆動指令を出力する分配部と、 前記分配部による指令量に基づき駆動部を制御する駆動
制御部とを備えた数値制御装置。 - 【請求項3】前記分配部が出力した前記駆動指令量に基
づいて、駆動部内の所定の駆動装置を制御する駆動制御
部をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2に記
載の数値制御装置。 - 【請求項4】前記解析部の1部である算出手段は、 加速度aにより軸送り指令速度Fcまで加速した後、速
度一定保証時間Tの期間を速度Fcで駆動し、その後加
速度aで減速した前記軸送り速度パターンに基づいて、
軸送りの移動量を演算することにより前記最小移動距離
を求めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載の数値制御装置。 - 【請求項5】前記解析部の1部である速度パターン調製
手段は、 指定された前記移動距離Lが前記最小移動距離Lmin よ
り小さい場合、加速度aはそのままで、軸送りのための
前記速度一定保証時間Tを確保するように、前記軸送り
速度パターンを変形して前記軸送り調整速度パターンを
求めるものであって、 前記調整指令速度F′及び前記加減速時間t’は、次式
の関係であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載の数値制御装置。 【数1】 - 【請求項6】前記分配部は、 前記速度パターン調整手段を含む解析部により算出され
た軸送り調整指令速度F′、加減速時間t′加速度a、
移動距離Lに基づき、主軸回転と同期した軸送りとなる
ように演算して、各駆動軸に対応する駆動指令を形成す
ることにより、主軸回転と同期した軸送りを行う前記駆
動指令を駆動制御部に出力することを特徴とする請求項
1乃至5のいずれかに記載の数値制御装置。 - 【請求項7】前記解析入力手段に前記加工命令及び前記
システムパラメータを設定するための外部記憶部又は内
部記憶部又は直接入力部をさらに備えたことを特徴とす
る請求項1乃至6のいずれかに記載の数値制御装置。
Priority Applications (3)
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JP19446596A JP3527022B2 (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 数値制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1039915A true JPH1039915A (ja) | 1998-02-13 |
JP3527022B2 JP3527022B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=16325018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP19446596A Expired - Fee Related JP3527022B2 (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 数値制御装置 |
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US (1) | US6029098A (ja) |
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