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WO1988007229A1 - Systeme de sortie pour determiner une vitesse axiale - Google Patents

Systeme de sortie pour determiner une vitesse axiale Download PDF

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WO1988007229A1
WO1988007229A1 PCT/JP1988/000045 JP8800045W WO8807229A1 WO 1988007229 A1 WO1988007229 A1 WO 1988007229A1 JP 8800045 W JP8800045 W JP 8800045W WO 8807229 A1 WO8807229 A1 WO 8807229A1
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WO
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speed
axes
axis
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output
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PCT/JP1988/000045
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshiaki Ikeda
Mitsuru Kuwasawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • 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—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-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 programme 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 programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration

Definitions

  • the present invention relates to an axis speed output method in a CNC (computer numerical control) device, and particularly to an axis speed output method capable of synthesizing a current speed of each axis of the CNC and outputting a current actual speed. It is about.
  • FIG. 2 schematically shows a general configuration of a conventional CNC apparatus.
  • reference numeral 1 denotes a microprocessor unit (MPU), which controls the operation of the entire device, and includes an address bus, a data bus, and a control bus. Connected to other parts via bus 2.
  • the programs required for the MPU 1 to perform the prescribed functions are stored in the read-only memory (ROM) 3, and the processing programs required for performing NC processing are as follows.
  • the data is stored in the external storage device 4 in the form of a perforated tape or memory, and the MPU 1 fetches these data via the bus 2 to control the first axis servo system 5 ⁇ and the second axis servo system
  • the required NC machining is performed by controlling,....
  • the position command for the first axis output from the MPU 1 is given to the first axis position control circuit 61 via the bus 2.
  • the first-axis position control circuit 61 generates a speed command signal for the first-axis motor # 1.
  • the first axis motor 7 ⁇ rotates based on this speed command, Change the position of the tool or machining table with respect to the first axis.
  • the amount of change in position caused by this is returned to the 1st position control circuit 6 ⁇ , and the 1st axis position control Ml path 61 is designed to keep the residual error of the position on the 1st axis at a predetermined value.
  • the control is performed, and thereby the position control on the first axis is performed.
  • Position control of the second axis in the second axis servo system 52 is performed in exactly the same way.
  • the shaft speed output method of the present invention controls the position of each axis by controlling the speed according to the residual error between the position command and the detected position information.
  • the means to determine the current speed of each axis from the residual error and the It has means for synthesizing the current speed to obtain the current actual speed, and means for generating an output representing the current actual speed as a ratio to a predetermined maximum speed.
  • the residual error (pool amount) between the position command for each axis from the MPU in the CNC device and the position information detected by the position detector is held in an error register.
  • Speed control In this case, there is a fixed relationship between the residual error and the current speed of each axis, and this is used to determine the current speed of each axis from each residual error. If the current speed of each axis is obtained, the actual speed of the machining table can be obtained by synthesizing the speed of each axis. The actual speed that was found was no. It is converted to an output that is set as a ratio to the maximum speed of the system and is output.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional CNC device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, 11 denotes an interpolation circuit, 12 denotes an operation program, and 13 denotes an output circuit. . Also, in the servo systems 51, 52, ... of each axis, 21 ⁇ , 212,... are error registers, 22 ⁇ , 222,... are digital analog (D / A) converters, 2 3 ⁇ , 2 3 2,... are speed control circuits, 2 4 ⁇ , 2 4 2,... are motors, 2 5 1, 2 5 2, ... are machining tables, 2 6 1, 2 6 2 , ... are positions It is a detector. The configuration is omitted in the second axis control system 52 and below.
  • control for the 1st axis servo system 51 This is performed as follows. -
  • the MPU 1 outputs a position f command to axis 1 via bus 2, but this position command is based on the residual error of the position held in error register 2 1 1 Given in the form.
  • the interpolation circuit 11 generates the interpolated output cavities for this distance information as the command pulses.
  • the interpolated output bals in this case corresponds to the number of bals corresponding to the minimum number of detection units (for example, 1 ⁇ m) in position detector 261,
  • the error register 211 has the function of an up-counter, and counts up with a margin output pulse.
  • the DA connector, data 221 converts the contents of the error register 2li into an analog signal and outputs it.
  • the speed control circuit 231 converts the position information consisting of the given analog signal into a speed signal for the motor 241 and outputs it. As a result, the motor 24 1 rotates to move the processing table 51 at the specified speed.
  • the position detector 261 generates a feedback pulse for each minimum detection unit (1 m) according to the change in the position of the load table 251.
  • the error register 211 is counted down by the feedback pulse, so the error register 211 always holds the residual position error as a pulse number.
  • G o G is the system gain (sec-1), "is the minimum detection unit (1 m). Therefore, from the relationship of equation (1), if the amount of accumulation in the error register is known, the feed speed F The same is true for the 2nd servo system 52. If the amount of pool E2 in the error register 2 12 is known, the feed speed of the 2nd axis is calculated according to the following equation. F 2 (mm / sec) can be obtained.
  • E3 where E 3 is the pool corresponding to F max, which is obtained by the following equation.
  • E 3 X (0) a
  • the MPU 1 uses the current values (pools) of each axis in the error registers 2 1 1, 2 12,..., And calculates the equations (4) and (5) using the arithmetic program 12. Then, calculate the composite feed speed F.
  • the obtained composite speed F is provided to an external device via the output circuit 13.
  • the combined speed in this case is given by the ratio to the maximum speed Fmax from "(4)".
  • the actual speed of the machining table can be determined by knowing the residual error amount (pool amount) in the error register of the servo system of each axis in the CNC device and performing calculations. A signal representing this can be output.

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Description

明 細 書 軸速度出力方式
- 技 術 分 野
本発明は C N C (コ ン ピュータ数値制御） 装置における軸速 度出力方式に係り， 特に C N Cの各軸の現在の速度を合成して 現在の.実速度を出力するこ とができる軸速度出力方式に関する ものである。
背 景 技 術
第 2図は従来の C N C装置における一般的構成の概略を示し たものである。
第 2図において， 1 はマイ ク ロプロセッサユニッ ト （ M P U ) であって， 装置全体の動作制御を行う ものであり， ア ド レス ノ ス， データノぺ 'ス， コ ン ト ロ ールバスを舍むバス 2を介して他 の各部と接続されている。 M P U 1 が所定の機能を果すために 必要なプロ グラ ム は， リ ー ドオ ン リ ー メ モ リ （ R O M ) 3 に格 納されており， また N C加工を行うために必要な加工プログラ ムは穿孔テープまたはメ モリ の形で外部記憶装置 4 に格納され ていて， M P U 1 はバス 2を介してこれらのデータをとり込ん で第 1 軸サ―ボ系 5 ι , 第 2軸サーボ系 5 2 , ……を制御する こ とによって， 所要の N C加工を行う。
すなわち例えば第 1軸サ―ポ系 5 1 において， M P U 1 から 出力された第 1 軸に対する位置指令は， バス 2を介して第 1 軸 位置制御回路 6 1 に与えられる。 第 1 軸位置制御回路 6 1 は， これによつて第 1 軸モータ Ί 1 に対する速度指令信号を発生す る。 第 1軸モータ 7 ι はこ の速度指令に基づいて回転して， ェ 具または加工テーブルの第 1軸に対する位置を変化させる。 こ れによって生じた位置の変化量は第 1铀位置制御回路 6 ι に帰 還され， 第 1軸位置制御 Ml路 6 1 は第 1軸における位置の残留 誤差が所定値に保たれるように制御を行い， これによつて第 1 軸における位置制御が行われる。
第 2軸サーボ系 5 2 における第 2軸の位置制御も， 全く同様 にして行われる。
第 2-図に示されるように従来の C N C装置においては， 各軸 の制御は位置指令に基づいてそれぞれ独立に行われるが， この 場合における各軸の移動速度すなわち送り速度を知ることはで きず， 従って加工テーブルの実速度を示す出力を発生すること はできない。
一方, N C制御によってレーザビーム加工を行う ような場合， 従来， ビーム強度を一定として行われることが多いが， 加工テ 一ブルの送り速度が小さいときは単位面積当りの加工エネルギ 一が增大して加工孔が大き く なり， 送り速度が大きいときは加 ェ孔が小さ く なるので， 加工孔の大きさを一定することができ ない。
そこで送り速度に応じてビーム強度を制御することによって 加工孔を一定にできることが望ましいが， 従来の C N C装置に おいては前述のように送り速度を出力することができず， 従つ て このようなビーム強度の制御を行う ことができなかった。
発明の開示
このような従来技術の問題点を解決するため， 本癸明の軸速 度出力方式は， 位置指令と検出された位置情報との残留誤差に 応じて速度制御を行って各軸の位置を制御する C N C装置にお いて， 残留誤差から各轴の現在の速度を求める手段と， 各軸の 現在の速度を合成して現在の実速度を求める手段と， 現在の実 速度を予め定められた最高速度との比率によって表わす出力を 発生する手段とを具えたものである。
C N C装置における M P Uからの各軸に対する位置指令と， 位置検出器によって検出された位置情報との残留誤差 （溜り量 ) はェ'ラ— レジスタに保持されており， これかも速度指令を発 生して速度制御を行う。 この場合における残留誤差と各軸の現 在の速度とは一定の関係があり， これを利用してそれぞれの残 留誤差から各軸の現在の速度を求める。 各軸の現在の速度が求 められれば， 加工テーブルの実速度は各軸の速度の合成によつ て求められる。 求められた実速度は， ノ、。ラメ ータによって設定 されている， そのシステムでの最高速度に対する比率と して表 わす出力に変換されて出力される。
図面の簡単な鋭明
第 1 図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図， 第 2図は従来の C N C装置の概略構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
第 1 図は本発明の一実施例を示すブロック図であって， 第 1 図におけると同じ部分を同じ番号で示し， 1 1 は補間回路， 1 2 は演算プログラム， 1 3 は出力回路である。 また各軸のサー ボ系 5 1 , 52 , …において， 2 1 ι , 2 1 2 , …はエラー レ ジスタ， 2 2 ι , 2 2 2 , …はディ ジタルアナログ （ Dノ A ) コ ンバータ， 2 3 ι , 2 3 2 , …は速度制御回路， 2 4 ι , 2 4 2 , …はモータ， 2 5 1 , 2 5 2 , …は加工テーブル， 2 6 1 , 2 6 2 , …は位置検出器である。 なお第 2軸制御系 5 2 以 下においては， その構成を省略して示されている。
第 1 図において， 例えば第 1軸サ―ボ系 51 に対する制御は 次のようにして行われる。 -
M P U 1 はバス 2を介して第 1軸に対する位置 f旨令を出力す るが， この位置指令はエラー レジスタ 2 1 1 に保持されている 位置の残留誤差に対して， 実行すべき送り距離の形で与えられ る。 補間回路 1 1 はこの距離情報に対する補間出カバルスを， 指令バルスとして発生する。 すなわちこの場合における補間出 カバルスは， 位置検出器 2 6 1 における最小検出単位 （例えば 1 μ m ) 数とバルス数とが対応するものである，
エラーレジスタ 2 1 1 はアップダウ ンカウ ンタの機能を有し , 裕間出力パルスによってカ ウ ン トアップする。 D Aコ ンノ、、 ータ 2 2 1 はエラ— レジスタ 2 l i の内容をアナログ信号に変 換して出力する。 速度制御.回路 2 3 1 は与えられたアナログ信 号からなる位置情報を， モータ 2 4 1 に対する速度信号に変換 して出力する。 これによつてモータ 2 4 1 は回転して， 加工テ —ブル 5 1 を指定速度で移動させる。 位置検出器 2 6 1 は加 ェテーブル 2 5 1 の位置変化に応じて， 最小検出単位 （ 1 m ) ごとに帰還パルスを癸生する。
エラー レジスタ 2 1 1 は帰還パルスによってカ ウ ン トダウ ン し， 従ってエラ—レジスタ 2 1 1 には常に位置の残留誤差がバ ルス数として保持される。
このような系において， いまエラーレジスタ 2 1 1 における 残留誤差量 （溜り量） を E 1 とすると， 溜り量 E 1 と送り速度 F 1 ( m m / s e c ) との間には， 次の関係があることが知ら れている。
F
E i = X ( 1 )
G o こ こで Gは系のゲイ ン （ s e c-1 ) , "は最小検出単位 （ 1 m) である。 従って （ 1 ) 式の関係から， エラー レジスタにお ける溜り量を知れば送り速度 F 1 が求められることになる。 第 2铀サ—ボ系 5 2 においても全く 同様であり， エラー レジ スタ 2 1 2 における溜り量 E 2 を知れば， 次式の関係によって 第 2軸の送り速度 F 2 ( m m / s e c ) を求めるこ とができる。
F
E 2. X ( 2 )
G (X いま 2軸の場合を考えるものとすると， 第 1 $由の速度 F i 第 2蚰の速度 F 2 のときの加工テーブルの合成送り速度 Fは
Figure imgf000007_0001
こ こで F m a xはパラメ ータによって設定されるシステムの最 髙速度 （m mZ s e c ) であって， 早送り速度に等しい。 2 n は速度を n ビッ トの 2進信号で表わしたときの最髙速度である。
( 1 ) , ( 2 ) , ( 3 ) 式から合成送り速度 Fを溜り量 Ei , E 2 で害き直せば，
E l + E 2 , j 、
F = X 2 n ( 4 )
E3 こ こで E 3 は F m a xに対応する溜り量であり， 次式によって 求められるものである。
F m a X 1 .
E 3 = X ( 0 ) a 第 1図において， M P U 1 はエラーレジスタ 2 1 1 , 2 12, …における各軸の現在の値 （溜り量） を用い， 演算プログラム 1 2を用いて （ 4 ) , ( 5 ) 式の演算を行って， 合成送り速度 Fを算出する。 求められた合成速度 Fは， 出力回路 1 3を経て 外部装置に与えられる。 この場合の合成速度は （ 4 ) 式から」 最高速度 F m a xに対する比率によって与えられる。
以上説明したように本癸明によれば， C N C装置における各 軸のサーボ系のエラ— レジスタにおける残留誤差量 （溜り量） を知って演算を行う こ どによって， 加工テーブルの実速度を求 めてこれを表わ'す信号を出力することができる。
従って， C N C装置によってレーザビー ム加工を行う場合に , ビーム強度を実速度に応じて制御する場合等に適用すれば， 甚だ効果的である。

Claims

請 求 の 範 囲
位置指令と検出された位置情報との残留誤差に応じて速度制 御を行って各軸の位置を制御する C N C装置において，
前記残留誤差から各軸の現在の速度を求める手段と， 各軸の現在の速度を合成して現在の実速度を求める手段と， 現在の実速度を予め定められた最高速度との比率によって 表わす出力を発生する手段と
を具えたこ とを特徴とする軸速度出力方式。
PCT/JP1988/000045 1987-03-19 1988-01-22 Systeme de sortie pour determiner une vitesse axiale Ceased WO1988007229A1 (fr)

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JP62064798A JPH0679250B2 (ja) 1987-03-19 1987-03-19 軸速度出力方式
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EP (1) EP0305526A4 (ja)
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