JPH0750407B2 - 数値制御システム - Google Patents

数値制御システム

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JPH0750407B2
JPH0750407B2 JP59223867A JP22386784A JPH0750407B2 JP H0750407 B2 JPH0750407 B2 JP H0750407B2 JP 59223867 A JP59223867 A JP 59223867A JP 22386784 A JP22386784 A JP 22386784A JP H0750407 B2 JPH0750407 B2 JP H0750407B2
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163—Adaptive control of feed or cutting velocity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として工作機械の新規な数値制御システムに
関する。
〔従来の技術〕
工作機械による加工等の自動化は機械自体の数値制御
(以下、NCという)化に始まり、昨今では当該機械に自
動加工させる部品の図面や加工データを自動的に作成す
るコンピュータ援用設計,生産システム(以下、CAD/CA
Mという)が開発され、また上記機械の制御データを自
動的に作成する自動プログラミングシステム(以下、自
動プロシステムという)や、コンピュータの援用で加工
部品をコンピュータの内部処理によりいわば試作するシ
ステム(以下、CAEという)など、いわゆるファクトリ
ーオートメーション(以下、FAという)に係るシステム
が開発されている。
因に、数値制御方式の例としては、本願の出願人により
先に特許出願(特願昭50−98525号<特公昭55−14442号
>)したものがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記のCAD/CAM、CAEなどのシステムは、現状で
は工作機械とは別に構築されていて、工作機械の実稼動
を直接制御するものではない、即ち、工作機械とは、ダ
イナミック、且つ、オンラインで結合されていない。
例えば、CAD/CAMにより加工部品の形状,寸法やクラン
プ法,工具,加工順序等が決められ、CAEにより適宜選
択した材料により計算上の試作を行い、その強度,釣り
合い,外観の評価等を行って、当該部品の加工データ等
を決定し、この加工データ等に基づき、機械側のNC装置
に入力するNCデータを作成し、このNCデータによりその
機械による上記部品の実加工に入るといった手順を採る
のが一般的であるため、上記CAD/CAM、或はCAEなどのシ
ステムを使用した場合は、従来の手作業による設計,製
図、或は、試作を大幅に省力化できる利点はあるもの
の、実際に部品の加工を行う機械の制御には直結されて
いない。
ところが、実際の機械は同一モデルを加工する同一機種
であっても、例えば経時変化及び切削条件並びにワーク
の重量、切削荷重等の変位により、動的には時々刻々そ
のデータベースが変化するものであるから、予めCAEに
より解析などをして得られたデータを基にしてNCデータ
を作成しこのNCデータをNC装置に入力して機械を実稼動
させて同一部品を加工しても、CAD/CAM等で設計した通
りの部品が常に加工できるとは限られないという問題が
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記のようなCAD/CAM或はCAなどのシステムの
使用態様の現状に鑑み、これらにより得ることのできる
各種データに、必要な新たなデータを加え、或は、上記
各種のデータを必要な他のデータに置換し、これらの新
たなデータを制御される機械側に供給して当該機械の作
動を補正制御する方法を提供することを目的としてなさ
れたもので、その主な構成は、CAD/CAM、又はCAE・CAD/
CAM、或はいわゆるCIM(コンピュータ・インテグレーテ
ィド・マニファクチャリング)により形成した加工対象
に関する加工データに、この加工対象の加工をする機械
側の刃物や主軸等を制御対象とする制御に必要な当該制
御対象の移動距離と始動,減速,停止を含む移動速度を
含む制御データを任意のクロック信号をベースとして含
ましめて数値制御データを形成する一方、上記機械の制
御対象からその移動距離と始動,停止を含む移動中の速
度を含む作動データを任意のクロック信号をベースとし
て検出するようにしておき、上記CAD/CAM、又はCAE・CA
D/CAM、或はいわゆるCIM、若しくは別設した演算部にお
いて、上記数値制御データと作動データとを演算処理
し、上記制御対象を制御することを特徴とするものであ
る。
〔作 用〕
CAD/CAM、或はCAE・CAD/CAM、或はCIM(以下、CAD/CAM
等という)により形成した加工対象の加工データに、刃
物等の制御対象の位置或は速度に関し任意のクロック信
号をベースとして形成されるその制御対象に固有の制御
データを加えることにより、任意のクロック信号をベー
スとした数値制御(NC)データを形成する。
機械側はNCデータに則した形状に加工されつつある加工
対象上において、その制御対象の位置或は速度の作動デ
ータを任意のクロック信号をベースとして検出する。
検出された作動データは上記CAD/CAM等、或は機械側のN
C部、若しくは別設した処理演算部において、CAD/CAM等
により形成した加工データに制御データを加えて形成し
たNCデータと比較演算され、加工対象の現在形状や制御
対象の位置,速度がチェックされ必要に応じこれらの補
正を行う。
〔実施例〕
次に本発明システムの実施例を図に拠り説明する。
1は本発明システムにより制御される工作機械における
制御対象で、ここでは説明の便宜上、上記対象1はサー
ボモータ3により回転させられる送りネジ2によって摺
動台4の上を左右摺動するようにした刃物台であり、サ
ーボモータ3はそのNC装置5の制御信号によって制御さ
れる。3aはNC装置5とモータ3の間に挿入したサーボ制
御部である。
従来のNC装置では、加工対象(図に表われず)を素材
(前加工されたものを含む)から予定形状に切削等する
ため、機械の制御対象1をその摺動軸の各軸において切
削送りや早送りをしつつ位置決めして加工をすることが
一般的に行なわれており、また、このため制御対象1の
送り速度や位置決めは、機械の性能、加工対象の材質、
使用する刃物の種類等を考慮した上で、予め加工対象の
予定形状に則して、例えば、各軸における刃物の運動を
制御するためのNCデータとして作成され、これをNC装置
に入力する手法が採られている。
NCデータの作成にあっては、自動プロシステムが開発さ
れているが、この自動プロシステムは、CAD/CAMシステ
ムにより形成される加工対象の図形情報や工具運動情報
等を、NC装置の自動プロシステムに容易に取込めないと
いう問題がある。
従って、従来はCAD/CAMシステムにより形成したり、人
が作成処理判断をすることにより形成する図形情報や工
具運動情報等に基づき、別途にNCデータを作り、これを
NC装置に入力するようにしている場合が殆んどである。
そこで、本発明ではCAD/CAMシステムにより形成した図
形情報や工具運動情報など、或は、CAEの解析データ等
の加工データに、後に詳述するような制御対象を制御す
るためのNCデータを結合させた形の新たなデータを形成
し、新たなNCデータを形成するようにした。
上記のような新たなNCデータを形成するため、本発明で
は制御対象1に関し次の構成の検出部6を設ける。
而して、61は制御対象1の例えば移動距離1mm当り100個
のパルス信号を供給する距離パルス発生器、62は例え
ば、単位時間0.1秒当り100個のパルスを発生する時計パ
ルス発生器で、両パルス発生器61,62からのパルスが検
出部6で処理され、上記対象1の現在位置及びそこでの
速度を表わす作動データに形成される。ここで、上記速
度は任意の単位時間、例えば1〜2μsec単位で検出
し、この単位時間ごとの現在速度を検出する。従って、
現在位置(例えば原点からの距離)は、上記現在速度に
よる走行時間を累積することにより形成することもでき
る。
よって、検出部6には制御対象1の作動状態(その位置
とその位置での速度)が、時々刻々と検出されるので、
検出部6はクロック信号ベースの速度カウンター、或
は、上記速度を処理して形成する加速度カウンターとし
て作動し、制御対象1の動作について速度又は加速度セ
ンサーの作用をする。本発明は上記検出部6に形成され
る信号、或は、別途形成するこれと同種の信号をデータ
ベースとして、CAD/CAM等のシステムとNC装置等とを結
合するものである。
而して、7はCAD/CAM、8はCAEでインターフェイス9を
介してNC装置5に接続される一方、この実施例では、検
出部6に形成される速度データVDと、位置データPDとが
供給されるようにしてある。
また、上記CAD/CAM7及びCAE8により、その従来機能によ
り形成される図形データ,工具運動データ,加工対象や
機械の解析データ等のほか、これらの各データに則して
制御対象1の位置と速度に関する制御データを任意のク
ロック信号をベースとして形成し、NC装置5に供給でき
るようにしてある。
例えば、CAD/CAM7では、その図形データに基づく刃物の
位置制御データに当該刃物の速度制御データを付加する
機能が付与してある。従って、このCAD/CAM7に於ては、
制御対象1の位置制御データにおいて加,減速、停止を
含む速度制御データを形成することができる。ここで形
成される速度制御データは、検出部6に形成されるクロ
ック信号ベースの速度作動データと同種のものである。
尚、上記CAD/CAMは速度制御データを処理して位置制御
データに変換する機能も具備しているものとする。
本発明の制御データについて詳述すれば、部品の加工形
状が定まると、刃物の各軸での移動距離も判る。従って
この形状や距離に基づくと共に、部品の材質、主軸回転
数、刃物の種類などにより、前記刃物の早送り,切削等
についての送り量と速度が決まるので、例えば或る軸の
任意工程に於て、制御対象の移動量やそのときの速度或
は加工時間を決定することができる。そこで、この移動
量又は速度から、この工程での移動量及び速度の加工条
件を加味した制御データを任意のクロック信号をベース
とした数値(距離又は速度)で設定したり変更したりす
ることができることとなる。
従って、本発明システムによれば、CAD/CAM7等に、制御
対象1の位置,速度の制御データが形成されるから、こ
の制御データをCAD/CAM7等により形成した加工対象に関
する加工データに加えてNCデータを形成し、このCAD/CA
M7等に実際に機械を稼動させたとき、検出部6に検出さ
れる制御対象1の位置,速度の作動データをフィードバ
ックさせ、ここでNCデータと作動データを演算処理して
CAD/CAM7等からNC装置5に供給されるNCデータを補正す
るようにすればクローズドループ制御系による制御がで
きる。
ここで、検出部6に形成される制御対象1の位置,速度
に関する作動データを、CAD/CAM部7にオンラインでフ
ィードバックさせるか、サンプリングデータとしてフィ
ードバックさせるかは任意である。
尚、CAD/CAM7、又は、それ以外の所で形成し貯えられて
いる制御対象1について任意のクロック信号をベースと
する位置,速度の制御データを加工データに加えて形成
されるNCデータと、検出部6に検出されてフィードバッ
クされる同種の位置,速度の作動データとは、CAD/CAM7
等以外の部所で比較演算して処理されることがある。
以上の説明は制御対象1の一軸に関するものであった
が、本発明は複数軸の補間制御を行う場合に於ても、CA
D/CAM7等において補間演算処理を行うことができる。
即ち、本発明においてCAD/CAM7等で処理される位置,速
度の制御、及び、作動データは、クロック信号をベース
としたものであるから、各軸間に於てクロック信号を同
期させてCAD/CAM7等で補間制御データを形成しNC装置5
に供給するようにすれば、NC装置5内での補間演算処理
が不要になる。
また、本発明は同期したクロック信号をベースにしてい
るので、このクロック信号をベースとした種々のプログ
ラムコントロール機能、例えば、加工対象の取扱ロボッ
トや、連繋された他のNC機械への制御指令、或は、サー
ボゲインの制御信号をCAD/CAM7やCAE8に形成して供給す
ることが可能になる。
尚、上記実施例に於ては、CAD/CAM7或はCAE8に形成され
る位置,速度データと、検出部6からフィードバックさ
れる位置,速度に関する検出データとの比較演算部をCA
D/CAM7に担持させたが、かかる処理,演算機能は、NC装
置5の内部、又は、これら7,8、又は5以外の部に別設
してもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上の通りであって、CAD/CAM7等をそれに形成
される任意のクロック信号をベースとした各種データに
より直接駆動される機械側とオンラインで結合し、機械
側に検出される任意のクロック信号をベースとした制御
対象に関する位置,速度の検出データを上記CAD/CAM等
にフィードバックさせて、NCデータと比較演算処理し、
このNCデータを補正するクローズドループ等により補正
制御するようにしたので、この機械が経年変化や切削条
件の変化、或は、ワーク重量、切削荷重の変位などの要
因によってそのデータベースが変化しても直ちにそれに
対応することができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明システムの一例を示すブロック図である。 1……制御対象、3……サーボモータ、5……NC装置、
6……検出部、7……CAD/CAM、8……CAE

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CAD/CAM、又はCAE・CAD/CAM、或はいわゆ
    るCIM(コンピュータ・インテグレーティド・マニファ
    クチャリング)により形成した加工対象に関する加工デ
    ータに、この加工対象の加工をする機械側の刃物や主軸
    等を制御対象とする制御に必要な当該制御対象の移動距
    離と始動,減速,停止を含む移動速度を含む制御データ
    を任意のクロック信号をベースとして含ましめて数値制
    御データを形成する一方、上記機械の制御対象からその
    移動距離と始動,停止を含む移動中の速度を含む作動デ
    ータを任意のクロック信号をベースとして検出するよう
    にしておき、上記CAD/CAM、又はCAE・CAD/CAM、或はい
    わゆるCIM、若しくは別設した演算部において、上記数
    値制御データと作動データとを演算処理し、上記制御対
    象を制御することを特徴とする数値制御システム。
  2. 【請求項2】機械側で検出される任意のクロック信号を
    ベースとした検出信号は、オンラインでCAD/CAM等にル
    ープさせる特許請求の範囲第1項記載の数値制御システ
    ム。
  3. 【請求項3】機械側で検出される任意のクロック信号を
    ベースとした検出信号は、サンプリングデータとしてCA
    D/CAM等の側に供給する特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の数値制御システム。
  4. 【請求項4】複数軸を補間制御する機械では、関連軸相
    互のクロック信号を同期させて制御する特許請求の範囲
    第1項乃至は第3項記載のいずれかの数値制御システ
    ム。
  5. 【請求項5】複数軸に関して同期させたベースとなるク
    ロック信号に、プログラムコントロール信号,サーボゲ
    イン制御信号,その他の数値制御データへの指令信号を
    加える特許請求の範囲第4項記載の数値制御システム。
JP59223867A 1984-10-26 1984-10-26 数値制御システム Expired - Lifetime JPH0750407B2 (ja)

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JPS61103207A JPS61103207A (ja) 1986-05-21
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