JPH04305707A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機などの工作
機械を制御する数値制御装置に関し、特にプログラムブ
ロック毎の工具各軸への分配パルスを高速に処理できる
数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、加工精度が要求されるレーザ
加工機などの工作機械を制御する数値制御装置で加工形
状の誤差を最小に抑えるため、補間前加減速機能が利用
されている。補間前加減速方式では、工作機械の工具等
に対するプログラムブロック毎の送り指令から、移動通
路の接線方向速度指令値に加減速をかけ、その後に工具
各軸毎の補間データとなる分配パルスが形成されている
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
加減速の制御では、補間前加減速に限らず一般に単位分
配周期毎の分配パルスが、指令距離を指令速度で割って
決定されているために、指令されたプログラムブロック
の最後の分配周期に余りの分配パルスが残されてしまう
場合がある。指令距離を所定の指令速度で移動させる際
にこうした余りパルスが生じると、境目の分配周期で前
後の指令速度に達しない指令として出力され、これがプ
ログラムブロックの継ぎ目で工作機械にショックを与え
る。このため一般に高速加工に際しては余りパルスは除
去する必要がある。しかし、一律に余りパルスを除いて
工具各軸のパルス分配量を決定すると、工作機械の加工
精度を低下させる原因になる。

【０００４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、レーザ加工機等で必要とされる高速加工に際
して、プログラムブロック間でのショックをなくして、
工作機械の運転が円滑に行える数値制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、工具各軸のパルス分配量を指令する数値
制御装置において、単位プログラムブロックでの総分配
量と１分配周期での分配量とから１ブロック当たりの総
分配回数、及び最終分配周期に生じる余剰分配量Ｓを演
算する演算手段と、前記余剰分配量Ｓを分割数Ｎで分割
した回数Ｓ／Ｎだけ加算値Ｎを先行する分配周期の各分
配量に対して指令する加算値指令手段と、を有すること
を特徴とする数値制御装置が、提供される。

【０００６】

【作用】１プログラムブロックの終了時に読み出される
余剰分配量Ｓを実行に先立って演算する。この余剰分配
量Ｓを任意に設定した加算値Ｎで分割し、それ以前の、
先行する分配周期の分配量に加算する。従って、実際に
加減速制御回路から指令される余剰分配量は常に零にな
り、ブロック間での速度の落ち込みを防止できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は補間前加減速機能を持つ数値制御装置の
一例を示すブロック図である。図において、指令テープ
１にはＮＣプログラムがパンチされており、テープリー
ダなどでこの指令テープ１からブロック単位で加工デー
タが読み取られる。

【０００８】加工データの内、各軸の送り方向を示す移
動データＤと接線方向の速度指令値Ｆが余剰分配量演算
回路２に入力される。余剰分配量演算回路２では、移動
データＤより決定される単位プログラムブロックでの総
分配量と、接線方向の速度指令値Ｆより決定される１分
配周期での分配量とから１ブロック当たりの総分配回数
、及び最終分配周期に生じる余剰分配量Ｓを演算する。

【０００９】この余剰分配量Ｓ、及び上記加工データの
内の加算値Ｎが加算値指令回路３に入力される。加算値
指令回路３は、先行する分配周期の各分配量に加算値Ｎ
を指令するためのものであって、ここでは、余剰分配量
Ｓを加算値Ｎで分割した回数（Ｓ／Ｎ）だけ加算値Ｎを
加減速制御回路４に指令する。

【００１０】加減速制御回路４は、補間前の送り速度指
令で指令された移動通路の接線方向の速度指令値Ｆに対
して所定の加減速時定数で加減速をかけ、補間手段５に
速度指令値Ｆαを出力するものである。この加減速制御
回路４では、補間手段５に出力する速度指令値Ｆαのう
ち、単位プログラムブロックの補間中の残りの分配回数
が、加算値指令回路３で決定された回数（Ｓ／Ｎ）に等
しくなった後の送り速度指令に対して、加算値Ｎに相当
するオーバライド値として指令するようにしている。

【００１１】補間手段５は、指令テープ１の加工データ
に基づいて、直線補間又は円弧補間などの曲線補間のい
ずれかを選択し、必要な補間データを作成するとともに
、軸制御回路６ｘ，６ｙに対して、工具各軸のパルス分
配量を指令する。即ち、移動データＤと加減速制御され
た速度指令値Ｆαに基づいて、補間手段５は補間を実行
して軸制御回路６ｘ，６ｙに指令パルスを分配し、サー
ボアンプ７ｘ，７ｙを介して各軸サーボモータ８ｘ，８
ｙを駆動する。

【００１２】図２は、従来の分配処理（ａ）と本発明の
数値制御装置における分配処理（ｂ）とを比較して示す
図である。図２の（ａ）に示すようにプログラムブロッ
クＮ１，Ｎ２から同じ速度Ｆの送り速度指令が入力され
た場合に、分配周期Ｔと、送り方向Ｄから単位プログラ
ムブロック当たりの総分配回数が決定される。この場合
に、例えばブロックＮ１の最後の分配周期Ｔｎで余剰分
配量Ｓとして、指令速度値に満たないパルス数が必ず現
れ、速度Ｆが高速指令であればある程、各軸サーボモー
タ８ｘ，８ｙによって駆動される工具にショックとして
伝わる。

【００１３】本発明では、図２の（ｂ）に示すように、
各プログラムブロックの最後の分配で、余りパルスが出
現しないように、事前に決定された加算値Ｎに基づいて
先行する分配周期の分配量に加算する。例えば加算値Ｎ
を２パルスと決定して、余剰分配量Ｓが１０パルスとし
て事前に求まっていれば、先行する５回の分配周期の分
配量Ｆに加算値Ｎ、即ち２パルスを均等に加算して、各
分配周期での移動距離を僅かづつ均等に増加する。これ
によって、加減速制御回路４から実際に加減速指令され
る余剰分配量Ｓは常に零になり、ブロック間での速度の
落ち込みを防止できる。

【００１４】指令テープ１から移動通路が直線補間で指
令される場合に、単位プログラムブロックを先読みして
、そこで指令される移動距離と１分配周期の分配距離と
から１ブロック当たりの総分配回数が決定されれば、上
記余剰分配量演算回路２によって余剰分配量Ｓを余りパ
ルス数として求めることができる。移動通路が円弧補間
で指令される場合は、余剰分配量演算回路２では単位プ
ログラムブロックで指令される円弧中心角度と１分配周
期の分配角度とから１ブロック当たりの総分配回数を決
定することができる。この場合に、余剰分配量Ｓは余り
角度として求められる。

【００１５】図３は本発明の数値制御装置（ＣＮＣ）の
ハードウェアの一例を示すブロック図である。プロセッ
サ１１はＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムに
従って、数値制御装置全体を制御する。ＲＯＭ１２には
ＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される。ＲＡＭ
１３にはＤＲＡＭが使用され、各種のデータが格納され
る。不揮発性メモリ１４には指令テープなどから読み込
まれた加工プログラム１４ａや、種々のパラメータ等が
記憶される。例えば、上記加算値Ｎはこの不揮発性メモ
リ１４にパラメータとして設定しておいても良い。この
不揮発性メモリ１４はバッテリバックアップされたＣＭ
ＯＳ等が使用されるので、数値制御装置の電源切断後も
その内容が保持される。なお、この不揮発性メモリ１４
には、ブロック間での各軸毎の許容加速度αｍａｘ、許
容速度差ΔＶｍａｘ等のパラメータも格納される。

【００１６】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１５はＭ機能、Ｓ機能、Ｔ機能等の指令を受け
て、シーケンスプログラム１５ａによってこの指令を解
読処理し、工作機械を制御する出力信号を出力する。ま
た、機械側からのリミットスイッチの信号あるいは機械
操作盤からのスイッチ信号を受けて、シーケンス・プロ
グラム１５ａで処理し、機械側を制御する出力信号を出
力し、数値制御装置で必要な信号はバス２５を経由して
ＲＡＭ１３に転送され、プロセッサ１１によって、読み
取られる。

【００１７】グラフィック制御回路１６は各軸の現在位
置、移動量等のＲＡＭ１３に格納されたデータを表示信
号に変換し、表示装置１６ａに送り、表示装置１６ａは
これを表示する。表示装置１６ａはＣＲＴ、液晶表示装
置等が使用される。キーボード１７は各種のデータを入
力するのに使用される。

【００１８】軸制御回路１８はプロセッサ１１から位置
指令を受けて、サーボモータ２０を制御するための速度
指令信号をサーボアンプ１９に出力する。サーボアンプ
１９はこの速度指令信号を増幅し、サーボモータ２０を
駆動する。サーボモータ２０には位置帰還信号を出力す
るパルスコーダ２１が結合されている。パルスコーダ２
１は位置帰還パルスを軸制御回路１８にフィードバック
する。パルスコーダ２１の他にリニアスケール等の位置
検出器を使用する場合もある。これらの要素は軸数分だ
け必要であるが、各要素の構成は同じであるので、ここ
では１軸分のみ表してある。

【００１９】入出力回路２２は機械側との入出力信号の
授受を行う。すなわち機械側のリミットスイッチ信号、
機械操作盤のスイッチ信号を受け、これをＰＭＣ１５が
読み取る。また、ＰＭＣ１５からの機械側の空圧アクチ
ュエイタ等を制御する出力信号を受けて、機械側に出力
する。手動パルス発生器２３は回転角度に応じて、各軸
を精密に移動させるパルス列を出力し、機械位置を精密
に位置決めするために使用される。手動パルス発生器２
３は通常機械操作盤に実装される。

【００２０】図ではスピンドルを制御するためのスピン
ドル制御回路、スピンドルアンプ、スピンドルモータ等
は省略してある。また、ここではプロセッサは１個であ
るが、システムに応じて複数のプロセッサを使用したマ
ルチ・プロセッサシステムにすることもできる。

【００２１】上記の説明では、補間中の残りの分配回数
が余剰分配量Ｓによって決まる分配回数に等しくなった
とき、加算値Ｎを指令するようにしたが、加算値を総分
配周期によって決定し、単位プログラムブロックの最初
の分配周期から加算して、余剰分配量Ｓを吸収すること
もできる。また、上記実施例は補間前の加減速について
説明しているが、補間後加減速の場合にも同様に適用で
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、実際に
加減速制御回路から指令される余剰分配量をなくして、
分配終了時点での速度を一定にできる。したがって、プ
ログラムブロック間での工具速度の落ち込みを防止でき
るから、レーザ加工機のような加工速度と加工精度とが
同時に要求される工作機械の制御に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補間前加減速機能を持つ数値制御装置
の主要部を示すブロック図である。

【図２】従来の分配処理（ａ）と本発明の数値制御装置
における分配処理（ｂ）とを比較して示す図である。

【図３】本発明の数値制御装置（ＣＮＣ）のハードウェ
アの一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１　　指令テープ ２　　余剰分配量演算回路 ３　　加算値指令回路 ４　　加減速制御回路 ５　　補間手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　工具各軸のパルス分配量を指令する数
   値制御装置において、単位プログラムブロックでの総分
   配量と１分配周期での分配量とから１ブロック当たりの
   総分配回数、及び最終分配周期に生じる余剰分配量Ｓを
   演算する演算手段と、前記余剰分配量Ｓを加算値Ｎで分
   割した回数（Ｓ／Ｎ）だけ加算値Ｎを先行する分配周期
   の各分配量に対して指令する加算値指令手段と、を有す
   ることを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】　　前記移動通路が直線補間で指令される
   場合は、前記演算手段では前記単位プログラムブロック
   で指令される移動距離と１分配周期の分配距離とから１
   ブロック当たりの総分配回数を決定し、前記余剰分配量
   Ｓを余りパルス数として求めることを特徴とする請求項
   １記載の数値制御装置。
3. 【請求項３】　　前記移動通路が円弧補間で指令される
   場合は、前記演算手段では前記単位プログラムブロック
   で指令される円弧中心角度と１分配周期の分配角度とか
   ら１ブロック当たりの総分配回数を決定し、前記余剰分
   配量Ｓを余り角度として求めることを特徴とする請求項
   １記載の数値制御装置。
4. 【請求項４】　　前記加算値指令手段は、前記単位プロ
   グラムブロックの補間中の残りの分配回数が前記回数（
   Ｓ／Ｎ）に等しくなった後の送り速度指令に対して、前
   記加算値Ｎに相当するオーバライド値を指令することを
   特徴とする請求項１記載の数値制御装置。