(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボシステムの速度を加工プログラムに従って制御する数値制御装置において、前記加工プログラムの各ブロックに指定された位置及び速度情報を、複数ブロックについて先読みするブロック情報先読み手段と、先読みした前記複数ブロックの各終了点における速度が、各ブロック間に発生する送り方向の変化によりブロックとブロックの間に発生するブロック間加速度の指定された上限値α１を越えないというブロック間加速度条件を満たすようにブロック終了速度を演算するブロック終了速度演算手段と、各ブロック終了速度が、前記ブロック間加速度の上限値とは別に指定された、ブロック内の加減速時に発生する加減速加速度であるブロック内加速度の上限値α２を超えないというブロック内加速度条件を満たすように修正ブロック終了速度を演算するブロック終了速度修正演算手段と、前記ブロック内加速度の上限値、前記修正ブロック終了速度および指令速度に基づいて補間演算を行う補間演算手段と、前記補間演算されたデータに基づいてサーボシステムの駆動を行うサーボシステム駆動手段とを備えたことを特徴とする数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加速度条件を満足するようにサーボシステムの速度を制御できる数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数値制御装置では、加工プログラムによって指令された軌跡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、加工プログラムによって指定された軌跡のコーナ部分において加工形状や機械へのショック等を考慮して加工中に発生する加速度の上限値を制限することが必要である。
従来、この問題を解決するため、特開平６−８３４３０号公報に見られるように、複数のブロック各々に指定された位置および速度情報を先読みし、ブロックとブロックの間に発生するブロック間加速度およびブロック内の加減速時に発生するブロック内加速度が、指定された共通の加速度上限値を越えないように、ブロック終了点での速度（以下ブロック終了速度という）および補間データを演算する方法をとっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−８３４３０号公報の例では、ブロックとブロックの間に発生する加速度（以下ブロック間加速度という）の上限値、およびブロック内の加減速時に発生する加減速加速度（以下ブロック内加速度という）の上限値が同一の値であったため、図８に示すようなＮ１〜Ｎ３の移動指令の軌跡に対し、加速度の上限値αｃを小さくすれば、図９に示すようにブロックとブロックの結合点における速度制限値（ブロック終了速度）が低くなり、また、ブロック内加速度も低くなるので加減速に要する時間が長くなり、加工時間が長くなる。
逆に、図１０に示すように、加速度の上限値αｃを大きくすれば、ブロック結合点における速度制限値（ブロック終了速度）が高くなり、加工時間は短くなるが、ブロック内加速度も大きくなるため、機械へのショックが大きくなるという問題があった。
そこで本発明は、加工時間の短縮と機械へのショックの減少を同時に実現する数値制御装置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】
上記問題を解決するため、本発明は、サーボシステムの速度を加工プログラムに従って制御する数値制御装置において、前記加工プログラムの各ブロックに指定された位置及び速度情報を、複数ブロックについて先読みするブロック情報先読み手段と、先読みした前記複数ブロックの各終了点における速度が、各ブロック間に発生する送り方向の変化によりブロックとブロックの間に発生するブロック間加速度の指定された上限値α１を越えないというブロック間加速度条件を満たすようにブロック終了速度を演算するブロック終了速度演算手段と、各ブロック終了速度が、前記ブロック間加速度の上限値とは別に指定された、ブロック内の加減速時に発生する加減速加速度であるブロック内加速度の上限値α２を超えないというブロック内加速度条件を満たすように修正ブロック終了速度を演算するブロック終了速度修正演算手段と、前記ブロック内加速度の上限値、前記修正ブロック終了速度および指令速度に基づいて補間演算を行う補間演算手段と、前記補間演算されたデータに基づいてサーボシステムの駆動を行うサーボシステム駆動手段とを備えたことを特徴としている。
【０００５】
【作用】
上記手段により、ブロック間加速度の上限値をα１、ブロック内加速度の上限値をα２として別々に指定可能とし、さらに、ブロック間加速度の上限値を大きく指定することにより、図１１に示すようにブロック結合点における速度制限値（ブロック終了速度）が高くなり、ブロック内加速度の上限値を小さく指定することで、図１１に示すようにブロック内における加減速時の加速度が小さくなるので、加工時間の短縮と機械へのショックの減少が同時に実現できる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明に係る数値制御装置の原理を示すブロック図である。１は加工プログラムの各ブロックに指定された位置および速度情報を複数ブロック分先読みするブロック情報先読み手段、２は先読みした前記複数ブロックの各終了点における速度が、指定されたブロック間加速度の上限値α１を超えないというブロック間加速度条件を満たすようにブロック終了速度を演算するブロック終了速度演算手段、３は前記ブロック終了速度が、前記ブロック間加速度の上限値とは別に指定されたブロック内加速度の上限値を超えないというブロック内加速度条件を満足するように修正ブロック終了速度を演算するブロック終了速度修正演算手段、４は指定されたブロック内加速度の上限値、前記修正ブロック終了速度、指令速度の条件を満足するように補間演算を行う補間演算手段、５は前記補間演算された補間データに基づいてサーボシステムの駆動を行うサーボシステム駆動手段である。
図２は、本発明を実施するための数値制御装置の構成を示したブロック図で、簡単のため２軸仕様の例を示す。図において、ＮＣプログラム２１から各軸の移動量を示す位置データと接線方向速度が指令される。ブロック先読み手段２２はそれらの情報を複数のブロック先読みする。ブロック終了速度演算手段２３は、各ブロック間に発生する送り方向の変化によりブロック間に発生する加速度が指定されたブロック間加速度の上限値α１  以下となる最大速度を求め、これをブロック終了速度Ｆｅ  とする。ブロック間の送り方向の変化がサンプリング時間Ｔｓ  だけかかるとすれば、Ｆｅ  は次式によって求められる。
α１  ＝Ｆｅ  ＊（１−ｃｏｓθ）／Ｔｓ
より、
Ｆｅ  ＝α１  ＊Ｔｓ  ／（１−ｃｏｓθ）
ここで、θはブロック間角度で、図３〜図６に示すように、ブロックｎとｎ＋１の接点に引いた２本の接線の成す角度である。また、ブロック間加速度α１の算出根拠は図７に示されている。
ブロック終了速度修正演算手段２４は、ブロック終了速度演算手段２３で演算されたブロック終了速度Ｆｅを、ブロック内加速度条件を満たすよう修正する。ここでブロック内加速度条件とは、第ｎブロックの接線方向移動距離をＬ［ｎ］  、前記ブロック間加速度上限値とは別に指定されたブロック内加速度の上限値をα２  とする時、
Ｆｅ［ｎ−１］２  −Ｆｅ［ｎ］２  ≦２＊α２  ＊Ｌ［ｎ］
である。
この演算処理は、先読みしたブロック情報の先頭ブロックから現在補間中のブロックの一つ前のブロックまでの全てのブロックに対して行い、第ｍブロックでブロック内加速度条件を満たさない場合には、
Ｆｅ［ｍ−１］＝ｓｑｕｒｔ（２＊α２  ＊Ｌ［ｍ］  ＋Ｆｅ［ｍ］２  ）
を満足するように修正を行う。この修正演算で得られた各修正ブロック終了速度は、空間的にブロック内加速度条件を満たす。
補間演算手段２５は、サンプリングによる補間を行う。ｉサンプル時の送り速度は、現在の送り速度Ｆｉ  、補間の残り接線距離Ｌｒｅｍ  、指令送り速度Ｆｃ  、ブロック終了速度Ｆｅ  とする時、
Ｆｉ２−Ｆｅ２≧２＊α２  ＊Ｌｒｅｍ
であれば
Ｆｉ  ＝ｓｑｕｒｔ（２＊α２  ＊Ｌｒｅｍ  ＋Ｆｅ２）
とする。また
Ｆｉ２−Ｆｅ２＜２＊α２  ＊Ｌｒｅｍ
である場合には、
Ｆｉ  ≧Ｆｃ      ならば  Ｆｉ  ＝Ｆｉ  ＋ΔＦ
Ｆｉ  ＜Ｆｃ      ならば  Ｆｉ  ＝Ｆｉ  −ΔＦ
とする。このときΔＦは
０≦ΔＦ≦α２  ＊Ｔｓ
の範囲でＦｃ  にＦｉ  が最も近くなる値を選ぶ。そして、決定された送り速度Ｆｉ  で補間演算を行い、軸移動データを作成する。軸制御装置２６ｘ、２６ｙは、軸移動データに基づきサーボアンプ２７ｘ、２７ｙを介してサーボモータ２８ｘ、２８ｙを駆動する。
これによってサーボシステムに発生する加速度は、ブロックとブロックの間ではブロック間加速度の上限値α１  、ブロック内ではブロック内加速度の上限値α２  に制限される。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工プログラムの指令形状に応じ、指定されたブロック間加速度条件を守りながら、適正なブロック終了速度を決定し、指令速度、ブロック終了速度条件および指定されたブロック内加速度条件を守りながら補間を行うため、機械的ショックが緩和され、さらに加工時間が短縮されるので効率良く精度の良い加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る数値制御装置の原理を示すブロック図
【図２】本発明を実施するための数値制御装置の構成を示すブロック図
【図３】直線ブロックから直線ブロックへのブロック間角度を示す図
【図４】曲線ブロックから直線ブロックへのブロック間角度を示す図
【図５】直線ブロックから曲線ブロックへのブロック間角度を示す図
【図６】曲線ブロックから曲線ブロックへのブロック間角度を示す図
【図７】接線方向の速度変化を示す図
【図８】指令軌跡を示す図
【図９】従来技術で、ブロック間加速度上限値およびブロック内加速度上限値が小さいときの速度変化を示す図
【図１０】従来技術で、ブロック間加速度上限値およびブロック内加速度上限値が大きいときの速度変化を示す図
【図１１】本発明の数値制御装置において、ブロック間加速度上限値α１が大きく、ブロック内加速度上限値α２が小さいときの速度変化を示す図
【符号の説明】
１、２２  ブロック情報先読み手段
２、２３  ブロック終了速度演算手段
３、２４  ブロック終了速度修正演算手段
４、２５  補間演算手段
５  サーボシステム駆動手段
２１  ＮＣプログラム
２６ｘ  Ｘ軸制御装置
２６ｙ  Ｙ軸制御装置
２７ｘ  Ｘ軸サーボアンプ
２７ｙ  Ｙ軸サーボアンプ
２８ｘ  Ｘ軸サーボモータ
２８ｙ  Ｙ軸サーボモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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