JPH0573127A - 数値制御装置の送り速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工プログラムによる指令通路と指令送り速
度に基づいて、ブロック単位で工具の送り速度をプログ
ラム制御して、常に加工効率を落とすことなく精度の良
い加工を可能にする。 【構成】 各ブロックの送り速度を決めるために、各ブ
ロック間の適正送り速度と、この適正送り速度で定速制
御する場合のブロック毎に必要な移動時間が演算される
（Ｓ１，Ｓ２）。ブロック毎にこの移動時間が所定値よ
りも大きいか、小さいかを判断して、加減速制御をする
か、定速制御をするかが選択される（Ｓ３）。定速制御
が選択される場合には、そのブロックの始点及び終点に
おける適正送り速度の範囲内に工具の送り速度を設定す
る（Ｓ５〜７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は数値制御装置の送り速度
制御方法に係り、特に加工プログラムによる指令通路と
指令送り速度に基づいて、ブロック単位で工具の送り速
度をプログラム制御する数値制御装置の送り速度制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御装置（ＣＮＣ）では、加工プロ
グラムによって指令された通路上を指令された速度で工
具を移動させることによってワークを所望の形状に加工
している。このような加工を効率よく、かつ高精度に行
うためには、加工形状やモータの最大トルク、機械への
ショックの度合等を考慮して、加工プログラムの各ブロ
ックにおける加工速度を決定する必要がある。特にワー
クの指令通路コーナ部分等のように切削方向が大きく変
化する加工通路上では、加工プログラム作成時にその加
工通路上にイグザクトストップ命令を挿入するなどして
加工プログラムの作成を行っていた。

【０００３】しかし、このようなプログラムを作成する
には相当の熟練度が要求されると共に、多大な労力が要
求される。即ち、プログラマは工作機械の性能及び工作
物の形状等を考慮して、各ブロック毎に最適の加工速度
を決定し、指令送り速度としてプログラムしなければな
らない。また、プログラム作成時に工作機械の性能に比
べて必要以上に遅い加工速度に設定された場合には、加
工プログラムによって運転される工作機械はその性能を
十分に発揮できないという問題が生じる。

【０００４】そこで、実際の送り速度を予めパラメータ
設定された送り速度とプログラムされている指令送り速
度のいずれか小さい方を最大送り速度Ｆmaxとして、コ
ーナ形状の指令通路における各軸の速度変化を求め、そ
の速度変化が予め設定されている各軸の許容最大トルク
から求めた各軸の許容最大速度変化Ｖmx，Ｖmyより大き
いか否か判断し、大きい場合には許容最大速度変化より
小さくなるような適正送り速度Ｆd を求め、そのコーナ
での送り速度を最大送り速度Ｆmax から適正送り速度Ｆ
d まで減速するようにした数値制御装置の送り速度制御
方法が提案された。この送り速度制御方法によれば、コ
ーナ部分では最大送り速度Ｆmax を適正送り速度Ｆd に
減速制御し、それ以外の場所では最大送り速度Ｆmax に
なるように速度制御しているため、工作機械の性能を十
分に発揮できる加工プログラムが容易に作成できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この送り速度制御方法
はブロックの移動距離がある程度大きな場合には有効で
あるが、ブロックの移動距離の小さい微小ブロックの連
続加工を行う場合には、最大送り速度Ｆmax に向かって
速度を加速している途中でブロックの終点が現れること
が多い。そのため、数値制御装置は加速制御から直ちに
そのブロック終点の適正送り速度Ｆd に向かう減速制御
に切り換えなければならない。従って、このような微小
ブロックが連続する場合では、数値制御装置は常に加速
制御か減速制御を行うことになり、モータへの負担が大
きくなり過ぎたり、機械が振動してしまうといった可能
性があった。

【０００６】そこで、本願発明者等は特願平１−０１５
５９５号において、各ブロックの移動距離が所定値より
も大きい場合は、モータの最大トルクあるいは機械への
ショック等から決まる各ブロック間で指令されたコーナ
形状での適正送り速度と最大送り速度との間で送り速度
を変化させてやり、各ブロックの移動距離が所定値より
も小さい場合は、そのブロックの始点及び終点における
適正送り速度の範囲内に工具の送り速度を設定するよう
にした数値制御装置の送り速度制御方法を提案してい
る。この方法によれば、微小ブロックが連続する場合で
もブロック移動距離の基準となる所定値が適切に設定さ
れさえすれば、加速及び減速制御の割合が減少し、モー
タへの負担を小さくできる。

【０００７】しかし、ブロックの移動距離を基準にして
送り速度を加減速するか否かを決める従来の方法では、
加工の形状によっては、以下の不都合が生じる。すなわ
ち、移動距離が設定された所定の距離以下のブロックで
は適正送り速度が低速であっても、その単位ブロック内
での送り速度が加速されないために、加工時間が長くな
って加工効率が低下する。反対に、移動距離が設定され
た所定の距離以上のブロックでは適正送り速度が高速で
あっても、その単位ブロック内での送り速度は加減速が
繰り返されるために、加工精度が低下する。

【０００８】このように速度制御の方式を切替えるため
の境界距離の設定を大きくすれば、コーナで求めた速度
が小さいブロックの移動時間が必要以上に増加し、これ
を防止すべく小さく設定すれば、コーナで求めた速度が
大きいブロックでは短い周期で加減速するという問題が
あった。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、微小ブロックと移動量の大きいブロックとが
混在する加工プログラムにおいて、加工効率を落とすこ
となく精度の良い加工ができる数値制御装置の送り速度
制御方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、加工プログラムによる指令通路と指令送
り速度に基づいて、ブロック単位で工具の送り速度をプ
ログラム制御する数値制御装置の送り速度制御方法にお
いて、前記加工プログラムが複数のブロックによってコ
ーナ形状の指令通路を指令するときの各ブロック間の適
正送り速度を演算し、前記適正送り速度で定速制御する
場合の前記ブロック毎に必要な移動時間を演算し、前記
移動時間が所定値よりも大きい場合、前記工具が前記ブ
ロックの始点に達したときに前記送り速度が前記適正送
り速度と一致するように減速制御するとともに、前記ブ
ロックの始点から前記工具の送り速度を前記指令送り速
度になるように加速制御し、前記移動時間が前記所定値
よりも小さい場合、前記工具の送り速度を前記ブロック
の始点における適正送り速度とその終点における適正送
り速度との範囲内の速度で定速制御することを特徴とす
る数値制御装置の送り速度制御方法が、提供される。

【００１１】

【作用】各ブロックの送り速度を決めるために、各ブロ
ック間の適正送り速度と、この適正送り速度で定速制御
する場合のブロック毎に必要な移動時間が演算される。
そして、ブロック毎にこの移動時間が所定値よりも大き
いか、小さいかを判断して、加減速制御をするか、定速
制御をするかが選択される。定速制御が選択される場合
には、そのブロックの始点及び終点における適正送り速
度の範囲内に工具の送り速度を設定するようにしたの
で、微小ブロックが連続する場合でも、加速及び減速制
御の割合が減少し、モータへの負担を小さくできる。

【００１２】

【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は本発明の送り速度制御方法を実施するた
めの数値制御装置のハードウェアの構成を示す図であ
る。図において、プロセッサ１１は、数値制御装置全体
を制御するものであり、後述する送り速度制御処理を行
って各コーナにおける送り速度を決定すると共に、通路
データと送り速度を用いて所定サンプリング時間Ｔ _S 毎
の各軸移動量ΔＸ、ΔＹを演算して出力する。

【００１３】ＲＯＭ１２にはコントロールプログラム等
が記憶される。ＲＡＭ１３には、各軸毎のモータに許容
される最大速度変化Ｖmx，Ｖmyが、モータ最大トルク及
び機械へのショックの度合いを考慮して決定され、それ
らが各種のデータとともに格納される。不揮発性メモリ
１４は加工プログラム、送り速度の各軸毎のパラメータ
等を記憶するものである。ＰＣ（プログラマブル・コン
トローラ）１５は機械等をシーケンシャルに制御する。
表示制御回路１６は、ディジタル信号を表示信号に変換
する。表示装置１６ａには、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。

【００１４】位置制御回路１８はサーボモータを制御す
るためのものであり、加工プログラムで指令された軸の
移動通路を補間演算し、加減速制御を行って出力する。
サーボアンプ１９はサーボモータ２０の速度制御を行
う。タコジェネレータ２１はサーボモータ２０の速度帰
還を行う。位置検出器２２には、パルスコーダ、光学ス
ケール等が使用される。これらの要素は軸数分だけ必要
であるが、ここでは１軸分のみ記載してある。

【００１５】入出力回路２３は外部とのディジタル信号
の授受を行うものであり、手動パルス発生器２４は各軸
をディジタル的に移動させるものである。本実施例で
は、ブロックの移動時間がある設定値より大きいか小さ
いかで送り速度の制御を異ならせている。すなわち、各
ブロックの送り速度を決めるために、各ブロック間の適
正送り速度と、この適正送り速度で定速制御する場合の
ブロック毎に必要な移動時間が演算される。そして、ブ
ロック毎にこの移動時間が設定値と比較され、設定値よ
り大きい場合には、ブロックの終点に向かって加工速度
を最大切削速度Ｆmax から適正送り速度Ｆd に減速した
後、再び最大切削速度Ｆmax まで加速して加工を行う。
しかし、あるブロックにおけるこの移動時間が設定値よ
り小さい場合には、加工速度を最大切削速度Ｆmaxから
所定速度Ｆd に減速し、その後は最大切削速度Ｆmax ま
での加速制御は行わず、所定の送り速度まで加速した後
に送り速度をその所定速度に固定する。

【００１６】図１は本実施例の送り速度制御方法のフロ
ーチャート図である。ここで、上記数値制御装置では、
指令通路と指令送り速度を加工プログラムからブロック
単位で読み取って送り速度制御を行う場合に、現ブロッ
クＮの通路制御に並行して次のブロック（Ｎ＋１）の通
路データが先読みして、工具の送り速度をプログラム制
御している。なお図において、Ｓに続く数値はステップ
番号を示す。 〔Ｓ１〕次のブロック（Ｎ＋１）の軸毎の速度変化か
ら、現ブロックＮの終点における適正送り速度Ｆｄｎを
求める。 〔Ｓ２〕このブロックＮが指令する移動距離を適正送り
速度Ｆｄｎで割って、適正送り速度Ｆｄｎで移動した場
合の移動に必要な時間Ｔを求める。

【００１７】なお、この適正送り速度Ｆｄｎは、次のブ
ロック（Ｎ＋１）の始点における送り速度でもあり、次
のブロック（Ｎ＋１）の移動に必要な時間を同時にこの
始点における適正送り速度Ｆｄｎにより求めることも可
能である。 〔Ｓ３〕ブロックＮの移動時間が設定値より小さいか否
かを判定する。 〔Ｓ４〕Ｓ３の結果がノー（NO) の場合、ブロックＮの
始点から加速制御して、工具の送り速度を最大送り速度
Ｆmax まで加速する。 〔Ｓ５〕Ｓ３の結果がイエス（YES)の場合、そのブロッ
クＮの終点における送り速度がブロックＮの始点におけ
る送り速度より大きいか否かを判定する。 〔Ｓ６〕Ｓ５の結果がイエス（YES)の場合、ブロック終
点の送り速度になるまで加速した後、その送り速度を維
持する。 〔Ｓ７〕Ｓ５の結果がノー（NO) の場合、ブロック始点
における送り速度をそのまま維持する。

【００１８】図３及び図４は、本発明の送り速度制御方
法による送り速度の変化の例を示す図である。図３
（Ａ）に示すＰ０からＰ１３に至る切削の形状に沿って
工具の送り速度をプログラム制御する場合、同図（Ｂ）
の実線によって示す送り速度制御が行われる。同図
（Ｂ）の破線は、ブロックの移動距離を基準にする従来
の送り速度制御を示している。ここで、Ｆmax は最大送
り速度、Ｆｄ１は適正送り速度であり、ΔＴ１は本発明
方法と従来方法との加工時間の差である。

【００１９】すなわち、図３（Ａ）に示すように比較的
滑らかな切削形状を指令する場合に、各ブロックの長さ
が比較的長くても、コーナで求められる最適送り速度が
大きいため、単位ブロック毎の移動時間はそれほど大き
くならない。このため、本発明方法のように、ブロック
毎にこの移動時間が所定値よりも大きいか、小さいかを
判断することによって、定速制御が選択される。しか
し、移動距離を基準にして送り速度を加減速するか否か
を決める従来の方法では、各ブロック毎に加減速制御と
なる。このように、本発明方法を適用した結果、Ｐ０か
らＰ１３に至る切削のための時間はΔＴ１だけ長くなる
が、その代わりに、工具が定速制御されることによりワ
ークに対する加工の精度が著しく向上する。

【００２０】これとは反対に、図４（Ａ）のＰ０からＰ
７に至るような、各コーナの角度が小さな切削形状に沿
って工具の送り速度をプログラム制御する場合には、同
図（Ｂ）の実線に示すように加減速を繰り返す送り速度
制御が行われる。

【００２１】図３の場合と同じく、破線により従来の送
り速度制御を示している。ブロックの移動距離は１つお
きで短く設定されているため、これを基準にする従来方
法によれば、適正送り速度Ｆｄ２が小さいにもかかわら
ず定速制御が行われ、加工に長時間を要する。

【００２２】図４（Ｂ）は、本発明方法によれば加工時
間を従来方法に比べて、ΔＴ２だけ短縮できることを示
している。これは、本発明方法が移動に必要な時間Ｔと
所定値との比較によって、ブロック毎に指令される移動
距離と適正送り速度Ｆｄｎの両者を考慮しているためで
ある。

【００２３】以上の実施例では、ブロックの移動距離内
における工具の適正送り速度Ｆｄｎは、最初のブロック
と最後のブロックを除いて各ブロックの始点及び終点で
同一であるが、各ブロックの始点及び終点で決まる最適
な送り速度がそれぞれ異なる場合には、最大切削速度Ｆ
max に近い方の送り速度（大きい方の送り速度）を選択
すると、工作機械の性能を十分に発揮させることができ
る。大きい方の送り速度で速度制御せずに、小さい方の
送り速度を選択するようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微
小ブロックが連続する加工プログラムを実行する場合
に、機械及びモータへの負担を軽減すると同時に、加工
時間を極端に増加させずに効率良く、精度の良い加工が
できる。また、微小ブロックと移動量の大きいブロック
とが混在する加工プログラムにおいて、加工効率を落と
すことなく精度の良い加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の送り速度制御方法のフローチャート図
である。

【図２】本発明の送り速度制御方法を実施するための数
値制御装置のハードウェアの構成を示す図である。

【図３】本発明の送り速度制御方法による送り速度の変
化の一例を示す図であって、（Ａ）は指令される切削形
状を示す図、（Ｂ）は速度変化を示す図である。

【図４】本発明による送り速度の変化の他の例を示す図
であって、（Ａ）は指令される切削形状を示す図、
（Ｂ）は速度変化を示す図である。

【符号の説明】

１１ プロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ 不揮発性メモリ １８ 位置制御回路 １９ サーボアンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工プログラムによる指令通路と指令送
   り速度に基づいて、ブロック単位で工具の送り速度をプ
   ログラム制御する数値制御装置の送り速度制御方法にお
   いて、 前記加工プログラムが複数のブロックによってコーナ形
   状の指令通路を指令するときの各ブロック間の適正送り
   速度を演算し、 前記適正送り速度で定速制御する場合の前記ブロック毎
   に必要な移動時間を演算し、 前記移動時間が所定値よりも大きい場合、 前記工具が前記ブロックの始点に達したときに前記送り
   速度が前記適正送り速度と一致するように減速制御する
   とともに、前記ブロックの始点から前記工具の送り速度
   を前記指令送り速度になるように加速制御し、 前記移動時間が前記所定値よりも小さい場合、 前記工具の送り速度を前記ブロックの始点における適正
   送り速度とその終点における適正送り速度との範囲内の
   速度で定速制御することを特徴とする数値制御装置の送
   り速度制御方法。
2. 【請求項２】 前記移動時間が所定値よりも小さい場
   合、前記工具の送り速度を前記ブロックの始点における
   適正送り速度で定速制御することを特徴とする請求項１
   記載の数値制御装置の送り速度制御方法。
3. 【請求項３】 前記移動時間が所定値よりも小さい場
   合、前記工具の送り速度を前記ブロックの終点における
   適正送り速度で定速制御することを特徴とする請求項１
   記載の数値制御装置の送り速度制御方法。