JPH04335410A - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JPH04335410A JP3135660A JP13566091A JPH04335410A JP H04335410 A JPH04335410 A JP H04335410A JP 3135660 A JP3135660 A JP 3135660A JP 13566091 A JP13566091 A JP 13566091A JP H04335410 A JPH04335410 A JP H04335410A
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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】本発明はサーボモータの加減速時
定数を決定しながら、工作機械の可動部の動作を制御す
るサーボモータの加減速時定数制御方式に関し、特にブ
ロック毎に最適な加減速時定数を決定しながら、工作機
械の可動部の動作を制御するサーボモータの加減速時定
数制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】数値制御装置の現地調整作業時に、各駆
動軸を駆動する各サーボモータの加速時定数、減速時定
数を設定する。ここで、加速時定数及び減速時定数を含
めて加減速時定数という。この加減速時定数は数値制御
装置の使用状況によって大きく左右され、一律に決定す
ることは困難である。従って、経験上の判断や、仮運転
等によって決定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの時定
数を余裕をもって設定するとサイクルタイムが長くなり
、逆に小さな値に設定すると振動等が発生して、位置決
め精度を低下させたりする。従って、的確な値に設定す
ることが要請されるが、短時間で客観的に判断する基準
を発見するのが困難であった。このために、余裕度を大
きくとった加減速時定数で工作機械の可動部を制御し、
サーボモータのトルクに余裕があっても動作速度を上げ
ることが難しかった。本発明はこのような点に鑑みてな
されたものであり、サーボモータの加減速時定数を移動
量、負荷等による最適な加減速時定数を決定するサーボ
モータの加減速時定数制御方式を提供することを目的と
する。
【０００４】
【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、サーボモータの加減速時定数をブロック
毎に最適な値に決定しながら工作機械の動作を制御する
サーボモータの加減速時定数制御方式において、プログ
ラム速度からサーボモータの出力トルクを求め、前記出
力トルクから静負荷トルクを減じて加速トルクを求め、
前記加速トルクと前記サーボモータの負荷イナーシャか
ら加速度を求め、前記加速度から加減速時定数を決定す
ることを特徴とするサーボモータの加減速時定数制御方
式が提供される。
【０００５】
【作用】プログラム速度とサーボモータの速度・トルク
曲線とからサーボモータの出力トルクが求められる。こ
の速度・トルク曲線はあらかじめ粘性損失が引かれてい
る。この出力トルクから、摩擦トルク、重力によるトル
ク等からなる静負荷トルクを減じると、負荷を加速する
加速トルクが得られる。この加速トルクから加減速時定
数を決定し、工作機械の加減速を制御する。
【０００６】
【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２は工作機械の各駆動軸の移動距離と到達速
度の関係を示すグラフである。図２の横軸は時間、縦軸
は速度を表す。移動距離（あるいは回転角度）が充分大
きいときは、線２で示すように、各点ｏａｂｃを通る。 すなわち、時定数τ０　でａ点まで加速され、指令速度
Ｖｔで移動し、減速して点ｃで停止する。ここで、点ｏ
ａｂｃｏをそれぞれ結ぶ線で囲まれた面積が移動距離と
なる。移動距離が小さくなると、ａｂ間の速度一定の時
間が小さくなる。ａｂ間の距離が０より大きいときを、
ロングモーション、０以下のときをショートモーション
と呼ぶ。ロングモーションとショートモーションの境界
では線３で示すｏａｃ１の軌跡を描く。
【０００７】さらに、移動距離が短くなると、時定数τ
０　と最高速度Ｖｍａｘで定義される直線ｏｄまで加速
度が変化し、線４で示すｏａ１ｃ２となる。さらに、移
動距離が短くなると、線５で示すｏａ２ｃ３となる。こ
の時の速度の最大はＶｕとなり、この速度Ｖｕを到達速
度と称する。図３はサーボモータの速度とトルクの関係
を示すグラフである。図３では横軸は速度（Ｖ）、縦軸
はトルク（Ｔ）である。すなわち、ある速度Ｖが決まる
と、それに対応する最大トルクＴｍａｘが決定される。 これらの関係は工作機械の各サーボモータ毎にデータと
して数値制御装置に格納されている。
【０００８】工作機械の第１軸から第３軸目までの位置
をそれぞれＰ１　〜Ｐ３　とし、ワーク重量をＷとする
と、各軸のイナーシャ、静負荷トルクは以下の式で表す
ことができる。ここで、静負荷トルクは摩擦トルク、重
力分トルクを含むものである。ここで、第１軸のイナー
シャをＩ１　、第２軸のイナーシャをＩ２　、第３軸の
イナーシャをＩ３　とする。また、第１軸の静負荷トル
クをＴｗ１、第２軸の静負荷トルクをＴｗ２、第３軸の
静負荷をＴｗ３とすると、これらの値は以下の式から求
められる。 Ｉ１　＝Ｆ１　（Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３，Ｗ）Ｉ２　＝
Ｆ２　（Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３，Ｗ）Ｉ３　＝Ｆ３　（
Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３，Ｗ）Ｔｗ１＝Ｇ１　（Ｐ１　，
Ｐ２　，Ｐ３，Ｗ）Ｔｗ２＝Ｇ２　（Ｐ１　，Ｐ２　，
Ｐ３，Ｗ）Ｔｗ３＝Ｇ３　（Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３，Ｗ
）
【０００９】これらの関数Ｆ１　〜Ｆ３　、Ｇ１　〜
Ｇ３　は工作機械の構造から計算することができる。従
って、工作機械がある特定の状態にあるときは、これら
のイナーシャＩ１　〜Ｉ３　及び静負荷トルクＴｗ１〜
Ｔｗ３は数値制御装置内で計算によって求めることがで
きる。ここで、ＮＣプログラム動作時に、現在位置Ｐｎ
　と移動目標位置Ｐｎ＋１　について、これらのイナー
シャ及び静負荷トルクを逐次計算する。ただし、Ｗにつ
いてはＮＣプログラムで指令する。
【００１０】図４は本発明を実施するための数値制御装
置の概略のブロック図である。数値制御装置３０にはプ
ロセッサボード３１があり、プロセッサボード３１には
プロセッサ３１ａ、ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃがある
。プロセッサ３１ａはＲＯＭ３１ｂ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３０全体を制御す
る。ＲＡＭ３１ｃには先に述べたＷ等のデータ、ＮＣプ
ログラム等が格納される。ＲＡＭ３１ｃの一部は不揮発
性メモリとして構成されており、これ等のデータ、ＮＣ
プログラム等は不揮発性メモリ部分に格納されている。 プロセッサボード３１はバス３９に結合されている。
【００１１】ディジタルサーボ制御回路３２はバス３９
に結合され、プロセッサボード３１からの指令によって
、サーボアンプ３３を経由して、サーボモータ５１、５
２および５３を駆動する。これらのサーボモータは工作
機械１に内蔵され、工作機械１の各軸を動作させる。 シリアルポート３４はバス３９に結合され、操作盤５４
、その他のＲＳ２３２Ｃ機器５５と接続されている。 操作盤５４は工作機械の手動操作に使用する。また、シ
リアルポートにはＣＲＴ３６ａが接続されている。
【００１２】ディジタルＩ／Ｏ３５には操作パネル３６
ｂが接続されている。また、ディジタルＩ／Ｏ３５及び
アナログＩ／Ｏ３７を経由して外部への出力信号が出力
される。また、大容量メモリ３８にはプログラムデータ
、使用中以外のＮＣプログラム等が格納される。上記の
説明ではサーボ制御回路３２はディジタルサーボ制御回
路で説明したが、アナログサーボ制御回路でも同様であ
る。
【００１３】図１は本発明のサーボモータの加減速時定
数制御方式のフローチャートである。図において、Ｓに
続く数値はステップ番号を示す。 〔Ｓ１〕移動目標位置までの距離から、速度が指令速度
Ｖｔに到達するかどうか判別し、到達するときはＳ２へ
、そうでないときはＳ３へ進む。 〔Ｓ２〕プログラム速度Ｖｔを速度Ｖとする。 〔Ｓ３〕到達速度Ｖｕを以下の式から求める。 Ｖｕ＝（Ｘ・Ｖｍａｘ／τ０　）１／２　〔Ｓ４〕到達
速度Ｖｕを速度Ｖとする。 〔Ｓ５〕図３に示すトルクカーブから、速度Ｖに対応す
る最大トルクＴｍａｘを求める。
【００１４】〔Ｓ６〕この最大トルクＴｍａｘから静負
荷トルクＴｗ　を減じ、加速トルクＴａを求める。現在
位置の静負荷トルクをＴｗｎ、目標位置の静負荷トルク
をＴｗｎ＋１とし、それぞれについて加速トルクＴａｎ
　、Ｔａｎ＋１　を求める。 Ｔａｎ　＝Ｔｍａｘ−Ｔｗｎ Ｔａｎ＋１　＝Ｔｍａｘ−Ｔｗｎ＋１ 〔Ｓ７〕加速トルクＴａｎ　、Ｔａｎ＋１　と、現在位
置のイナーシャをＩｎ　、目標位置のイナーシャをＩｎ
＋１　とし、それぞれについて加速度ａｎ　、ａｎ＋１
　を求める。 ａｎ　＝（Ｔａｎ　／Ｉｎ　） ａｎ＋１　＝（Ｔａｎ＋１　／Ｉｎ＋１　）ここで加速
度ａとしてのａｎ　とａｎ＋１　の小さい方をとる。
【００１５】〔Ｓ８〕加速度ａと速度Ｖから、加減速時
定数τを以下の式から計算する。 τ＝ａ／Ｖ ただし、ここでプログラムの各プログラム点毎に微調整
用定数Ａをかけて、加減速時定数等を調整することがで
きる。また、Ｓ１〜Ｓ８のステップは各軸ごとに求める
。 〔Ｓ９〕３軸中の最も大きいτを各軸の加減速時定数と
する。これは加減速時定数を同じ値として、工作機械の
工具先端の軌跡がプログラムした軌跡からはずれないよ
うにするためである。 なお、Ｓ１〜Ｓ４のステップを実行しないでプログラム
速度を速度Ｖとしてプログラム速度からサーボモータの
出力トルクを求めるようにすることもできる。ただし、
早送りでは全軸の加減速時定数を一致させる必要がなく
、それぞれ各軸の最適な加減速時定数を決定することが
できる。上記の説明では、３軸の工作機械を例に説明し
たが、その他の形式の工作機械でも同様に加減速時定数
を最適な値にして、加工時間を短縮することができる。 また、主軸の位置決め制御を行うスピンドルモータ等の
サーボモータにも同様に適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、各軸の
加減速時定数を、到達速度とイナーシャ等から決定する
ようにしたので、最適な加減速時定数を決定でき、加工
時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーボモータの加減速時定数制御方式
のフローチャートである。
【図２】工作機械の各駆動軸の移動距離と到達速度の関
係を示す図である。
【図３】サーボモータの速度とトルクの関係を示す図で
ある。
【図４】本発明を実施するための数値制御装置の概略の
ブロック図である。
【符号の説明】
１　　工作機械３０　　数値制御装置 ３１　　プロセッサボード ３２　　ディジタルサーボ制御回路 ３３　　サーボアンプ ３４　　シリアルポート ５１〜５３　　サーボモータ ５４　　操作盤

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　サーボモータの加減速時定数をブロッ
    ク毎に最適な値に決定しながら工作機械の動作を制御す
    るサーボモータの加減速時定数制御方式において、プロ
    グラム速度からサーボモータの出力トルクを求め、前記
    出力トルクから静負荷トルクを減じて加速トルクを求め
    、前記加速トルクと前記サーボモータの負荷イナーシャ
    から加速度を求め、前記加速度から加減速時定数を決定
    することを特徴とするサーボモータの加減速時定数制御
    方式。
  2. 【請求項２】　　サーボモータの加減速時定数をブロッ
    ク毎に最適な値に決定しながら工作機械の動作を制御す
    るサーボモータの加減速時定数制御方式において、ブロ
    ックの移動量から到達速度を求め、前記到達速度からサ
    ーボモータの出力トルクを求め、前記出力トルクから静
    負荷トルクを減じて加速トルクを求め、前記加速トルク
    と前記サーボモータの負荷イナーシャから加速度を求め
    、前記加速度から加減速時定数を決定することを特徴と
    するサーボモータの加減速時定数制御方式。
  3. 【請求項３】　　前記静負荷トルクを書き換え可能なパ
    ラメータとして、サーボモータの負荷に応じて加減速時
    定数を変化できるようにしたことを特徴とする請求項１
    又は２記載のサーボモータの加減速時定数制御方式。
  4. 【請求項４】　　ＮＣプログラムの各プログラム点で、
    前記加速度あるいは前記加減速時定数を所定の定数で調
    整できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記
    載のサーボモータの加減速時定数制御方式。
  5. 【請求項５】　　各サーボモータの前記加減速時定数の
    うちの最大な値を選択して、全サーボモータを制御する
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のサーボモータの
    加減速時定数制御方式。
  6. 【請求項６】　　各サーボモータの前記加減速時定数を
    個別に決定することを特徴とする請求項１又は２記載の
    サーボモータの加減速時定数制御方式。
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