DE102012025428B4

DE102012025428B4 - Wegeanzeigevorrichtung, die Korrekturdaten berücksichtigt

Info

Publication number: DE102012025428B4
Application number: DE102012025428.8A
Authority: DE
Inventors: Junichi Tezuka; Hajime Ogawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: CN103186112A; US20130169208A1; CN103186112B; US8970156B2; JP5249452B1; DE102012025428A1; JP2013152698A

Abstract

Wegeanzeigevorrichtung (20), die eingerichtet ist, um einen Weg eines Spitzenpunkts eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine anzuzeigen, bei welcher Korrekturdaten angewandt werden, die eine Totgangkorrektur und eine Anstellwinkelkorrektur umfassen, wobei die Werkzeugmaschine eingerichtet ist, um die Position und die Stellung des Werkzeugs durch eine Vielzahl von Antriebsachsen zu steuern, wobei die Wegeanzeigevorrichtung umfasst:eine erste Positionsbefehlserlangungseinheit (21), die eingerichtet ist, um einen ersten Positionsbefehl, der durch eine numerische Steuervorrichtung erzeugt ist, für eine Vielzahl von Motoren zu erlangen, die die Vielzahl von Antriebsachsen jeweils antreiben;eine erste Positionsrückkopplungserlangungseinheit (23), die eingerichtet ist, um eine erste Positionsrückkopplung von jedem der Vielzahl von Motoren aus einer Vielzahl von Positionserfassungseinrichtungen zu erlangen, die die jeweiligen Positionen der Vielzahl von Motoren in jedem vorbestimmten Steuerzyklus erfassen;eine Korrekturdatenerlangungseinheit (22), die eingerichtet ist, um Korrekturdaten zu erlangen, die für jeden der Vielzahl von Motoren erzeugt sind;eine zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit (24), die eingerichtet ist, um die Korrekturdaten von dem ersten Positionsbefehl zu subtrahieren, um einen zweiten Positionsbefehl zu berechnen;eine zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit (25), die eingerichtet ist, um die Korrekturdaten von der ersten Positionsrückkopplung zu subtrahieren, um eine zweite Positionsrückkopplung zu berechnen;eine Befehlswegeanzeigeeinheit (28), die eingerichtet ist, um einen Befehlsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs auf der Grundlage des zweiten Positionsbefehls anzuzeigen, der durch die zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit (24) berechnet ist; undeine Rückkopplungswegeanzeigeeinheit (29), die eingerichtet ist, um einen Rückkopplungsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs auf der Grundlage der zweiten Positionsrückkopplung anzuzeigen, die durch die zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit (25) berechnet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wegeanzeigevorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Wegeanzeigevorrichtung, die den Weg des Spitzenpunkts eines Werkzeugs unter Berücksichtigung von Korrekturdaten anzeigt, wie einer Totgangkorrektur und einer Anstellwinkelfehlerkorrektur.
Numerische Steuervorrichtungen werden gemeinhin verwendet, um eine Vielzahl von Motoren anzusteuern, einen Tisch über einen Kugelgewindetrieb anzutreiben und ein Werkzeug in einer gewünschten Position zu positionieren. Eine derartige Einrichtung erzeugt einen mechanischen Totgang und Variationen in dem Anstellwinkel des Schraubengewindes (Anstellwinkelfehler).
Folglich, damit der Einfluss eines derartigen Totgangs und Anstellwinkelfehlers verringert wird, werden Korrekturdaten erzeugt, wie eine Totgangkorrektur und eine Anstellwinkelfehlerkorrektur. Wird der Spitzenabschnitt eines Werkzeugs gesteuert, dann werden eine Korrektur der Werkzeuglänge und eine Korrektur des Werkzeugdurchmessers als Korrekturdaten abhängig von den maschinellen Bearbeitungsbedingungen verwendet.
8 zeigt eine Blockdarstellung, die die Positionssteuerung eines Motors betrifft, zur Beschreibung des Verwaltens von Korrekturdaten. Wie in 8 gezeigt, werden Korrekturdaten C, die erzeugt werden, zu einem Positionsbefehl P des Motors addiert, um einen korrigierten Positionsbefehl Pc zu erzeugen. Dann wird eine Positionsrückkopplung Pf, die durch eine Erfassungseinrichtung D des Motors M erfasst wird, von dem korrigierten Positionsbefehl Pc subtrahiert und wird das Subtraktionsergebnis zu einer Motorsteuereinrichtung ausgegeben, und mittels dessen wird der Motor M geregelt.
Wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, ist es üblich, dass Korrekturdaten einem Positionsbefehl eines Motors, der gesteuert wird, überlagert werden. Zum Beispiel offenbart die JP H03 - 58 102 A ein Verbessern der Genauigkeit der Positionierung durch Ändern des Betrags an Totgangkorrektur gemäß der Vorschubrichtung und der Vorschubgeschwindigkeit.
9A zeigt eine Darstellung, die einen Befehlsweg zeigt, der aus einem Positionsbefehl eines Endes des Motors berechnet wird, wenn eine Totgangkorrektur zu einem Positionsbefehl für einen kreisförmigen Bogen addiert wird, und 9B zeigt eine Darstellung, die dessen Rückkopplungsweg zeigt. Die kreisförmigen Bögen, die in diesen Zeichnungen gezeigt sind, entsprechen dem Positionsbefehl P des Motors. Des Weiteren entspricht der Befehlsweg, der in 9A durch gestrichelte Linien angeben ist, dem korrigierten Positionsbefehl Pc, und entspricht der Rückkopplungsweg, der in 9B durch die gestrichelten Linien angegeben ist, der Positionsrückkopplung Pf. In diesen Zeichnungen, da die Korrekturdaten C (Totgangkorrektur) zu dem Positionsbefehl P addiert werden, weisen der Befehlsweg (9A) und der Rückkopplungsweg (9B) Formen auf, die von den kreisförmigen Bögen abweichen, die dem Positionsbefehl P entsprechen.
Des Weiteren zeigt 9C eine Zeichnung, die 9A ähnlich ist und einen Befehlsweg zeigt, der aus einem Positionsbefehl eines Endes des Motors berechnet ist, wenn eine Anstellwinkelfehlerkorrektur zu dem Positionsbefehl für den kreisförmigen Bogen addiert wird, und zeigt 9D eine Zeichnung, die 9B ähnlich ist und dessen Rückkopplungsweg zeigt. Des Weiteren entspricht der in 9C gezeigte Befehlsweg dem korrigierten Positionsbefehl Pc, und entspricht der in 9D gezeigte Rückkopplungsweg der Positionsrückkopplung Pf. In diesen Zeichnungen, da die Korrekturdaten C (Anstellwinkelfehlerkorrektur) zu dem Positionsbefehl P addiert werden, weichen der Befehlsweg (9C) und der Rückkopplungsweg (9D) von den kreisförmigen Bögen ab, die dem Positionsbefehl P entsprechen.
Auf diese Art und Weise, wenn die Korrekturdaten C dem Positionsbefehl P des Motors überlagert werden, stimmt der Werkzeugweg, der auf der Grundlage des korrigierten Positionsbefehls Pc zu berechnen ist, nicht mit dem Weg überein, der dem Positionsbefehl P entspricht. Mit anderen Worten, diese Wege weichen voneinander auf der Grundlage der Korrekturdaten ab.
Verglichen mit einem mechanischen Fehler, ist ein transienter Fehler aufgrund der Verzögerung des Servos bedeutsam. Folglich, wenn die Antwortverzögerung des Motors in der Istwerkzeugmaschine geprüft wird, an die Korrekturdaten angelegt werden oder wenn der Servo eingestellt wird, ist es erforderlich, die Korrekturdaten zeitweilig für ungültig zu erklären. Mit anderen Worten, der Weg wird geprüft durch In-Übereinstimmung-Bringen des aus dem korrigierten Positionsbefehl Pc berechneten Wegs mit dem aus dem Positionsbefehl P des Motors berechneten Weg. Eine derartige Technik ist jedoch sehr komplex und zeitaufwändig für einen Bediener.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Hintergründe angefertigt, und deshalb liegt eine Aufgabe der Erfindung in einer Bereitstellung einer Wegeanzeigevorrichtung, die in der Lage ist, die Antwortverzögerung des Motors zu prüfen und eine Servoeinstellung unter Verwendung eines noch einfacheren Verfahrens durchzuführen, selbst wenn eine Istwerkzeugmaschine verwendet wird, an die Korrekturdaten angelegt werden, wie eine Totgangkorrektur und eine Anstellwinkelfehlerkorrektur.
Die Druckschrift DE 42 31 613 A kann ausgelegt werden als Offenbarung eines Verfahrens zur Überprüfung der Arbeitsgenauigkeit einer NC-Maschine durch Vergleich einer kreisförmigen Sollbahn mit einer die tatsächliche Maschinenbewegung beschreibenden Ist-Kreisbahn für eine wenigstens zweiachsige NC-Maschine mit wenigstens zwei, jeweils einen Achsantrieb zur Führung eines Schlittens gemäß einem die Sollbewegungsbahn beschreibenden Lage-Führungssignals, sowie eines Wegmesssystems zur Erfassung und Rückführung der Position des Schlittens aufweisenden Servoregelkreisen. Hierbei wird die Ist-Kreisbahn aus den vom Wegmesssystem gelieferten Positionssignalen gebildet, wobei vorzugsweise jedes von dem Wegmesssystem gemessene Positionssignal verglichen wird mit dem zugehörigen Lage-Führungssignal.
Die Druckschrift „Spindelsteigungsfehlerkompensation“, Funktionsbeschreibung der ISG - Industrielle Steuerungstechnik GmbH, kann ausgelegt werden als Offenbarung einer Technik, in der eine Spindelsteigungsfehlerkompensation (SSFK) als axiale Korrektur durchgeführt wird. Der Lagesollwert der kompensierten Achse wird im Lagereglertakt um einen Korrekturwert verändert, um den Spindelsteigungsfehler zu kompensieren. Bei den gemessenen Lageistwerten wird diese Korrektur wieder herausgerechnet, so dass die durchgeführte Korrektur nicht in den Anzeigedaten der Steuerung in Erscheinung tritt.
Die Druckschrift DE 40 25 449 A1 kann ausgelegt werden als Offenbarung einer Vorrichtung zur Korrektur mechanischer Fehler in einer NC-Maschine, bei welcher ein Bewegungsinkrement einer Steuerwelle, abhängig von einem Korrekturbetrag von mechanischen Fehlern, wie Flankenspiel und totem Gang, korrigiert wird und der auf diese Weise korrigierte Wert einem Servosteuerungsabschnitt zugeführt wird, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Einrichtung, um das Bewegungselement der Steuerwelle, das bei jeder Abfrage berechnet wird, einer Geschwindigkeitseinstellung zu unterwerfen; einer Einrichtung zur Berechnung eines Positionsbefehlswertes, indem fortschreitend ein Befehlswert eines Inkrementes einer Bewegung addiert wird, die einer Geschwindigkeitseinstellung unterworfen ist; eine Einrichtung zur Erzielung eines Positionsbefehl-Korrekturwertes, indem ein vorgegebener Korrekturwert eines mechanischen Fehlers zu dem Positionsbefehlswert addiert wird, der durch die Positionsbefehlswert-Berechnungseinrichtung berechnet wurde; und eine Einrichtung zur Berechnung eines korrigierten Bewegungsinkrementes, indem ein vorausgehend berechneter Positionsbefehl-Korrekturwert von einem laufend berechneten Positionsbefehl-Korrekturwert subtrahiert wird, die beide von der Addiereinrichtung berechnet wurden, und zur Übertragung des korrigierten Bewegungsinkrementes zum Servosteuerungsabschnitt.
Die Druckschrift DE 37 08 266 A1 kann ausgelegt werden als Offenbarung eines Servosystems mit einem Steuersystem und einem zu steuernden Objekt, wobei eine Transferfunktion des Servosystems durch W gegeben ist, wobei unter Bildung eines Servosystems vollständiger Nachführung schaltungsmäßig vor dem Steuersystem ein Vorkompensationssystem mit einer umgekehrten Funktion 1/W der Transferfunktion W derart angeordnet ist, dass ein Steuerkommando in das Vorkompensationssystem einzugeben ist.
Kurzfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine, die mit einer Wegeanzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung verbunden ist;
2 eine Funktionsblockdarstellung einer Wegeanzeigevorrichtung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
3 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Wegeanzeigevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
4A eine Darstellung, die einen Befehlsweg zeigt, der auf der Grundlage eines zweiten Positionsbefehls erzeugt ist;
4B eine Darstellung, die einen Positionsrückkopplungsweg zeigt, der auf der Grundlage einer zweiten Positionsrückkopplung erzeugt ist;
5 eine Funktionsblockdarstellung einer Wegeanzeigevorrichtung auf der Grundlage eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
6A eine Blockdarstellung, die eine Positionssteuerung eines Motors betrifft;
6B eine weitere Blockdarstellung, die die Positionssteuerung eines Motors betrifft;
7 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Wegeanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
8 eine Blockdarstellung, die die Positionssteuerung eines Motors betrifft, zur Beschreibung des Verwaltens von Korrekturdaten;
9A eine Darstellung, die einen Befehlsweg zeigt, der aus einem Positionsbefehl eines Endes des Motors berechnet ist, wenn eine Totgangkorrektur zu einem Positionsbefehl für einen kreisförmigen Bogen addiert wird;
9B eine Darstellung, die den Rückkopplungsweg in 9A zeigt;
9C eine Darstellung, die einen Befehlsweg zeigt, der aus einem Positionsbefehl eines Endes des Motors berechnet ist, wenn eine Anstellwinkelfehlerkorrektur zu einem Positionsbefehl für einen kreisförmigen Bogen addiert wird; und
9D eine Darstellung, die den Rückkopplungsweg in 9C zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. In den nachfolgenden Zeichnungen werden den gleichen Elementen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen. Der Maßstab in diesen Zeichnungen wurde zum Zwecke der Vereinfachung der Beschreibung geändert.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine, die mit einer Wegeanzeigevorrichtung auf der Grundlage der Erfindung verbunden ist. Die Werkzeugmaschine 1, die als ein Beispiel in 1 gezeigt ist, ist eine Fünfachsenwerkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst einen Tisch 2, auf dem ein (nicht gezeigtes) Werkstück platziert ist, und eine Säule 3, die sich relativ in drei Richtungen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) bewegt, die aufeinander lotrecht stehen, hinsichtlich des Tisches 2. Wie in dieser Zeichnung gezeigt, erstreckt sich ein Kopf 4 horizontal aus der Säule 3, und der Kopf 4 dreht sich bezüglich der B-Achse, die parallel zu der Oberfläche des Tisches 2 verläuft. Des Weiteren ist ein Werkzeug 5, das sich bezüglich einer A-Achse drehen kann, die lotrecht sowohl zu der B-Achse als auch zu der Oberfläche des Tisches 2 verläuft, an den Kopf 4 angefügt.
Folglich steuert die Werkzeugmaschine 1 die Position und die Stellung des Werkzeugs 5 mittels dreier Linearbewegungsachsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) und zweier Drehachsen (A-Achse und B-Achse) und bearbeitet das Werkstück auf dem Tisch 2. Selbst wenn jedoch das Werkzeug 5 an dem Tisch 2 fixiert ist und das (nicht gezeigte) Werkstück an die Spitze des Kopfes 4 angefügt ist, befindet sich dies innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Ebenso können die X-Achse, Y-Achse, Z-Achse, A-Achse und B-Achse ebenso als „Antriebsachsen“ bezeichnet werden.
2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung der Wegeanzeigevorrichtung auf der Grundlage des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie in 2 gezeigt, ist die Wegeanzeigevorrichtung 20 mit der Werkzeugmaschine 1 über eine numerische Steuervorrichtung 16 verbunden. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst Motoren M1 bis M5, die jeweilige Antriebsachsen antreiben. Diese Motoren M1 bis M5 sind jeweils mit Positionserfassungseinrichtungen D1 bis D5 versehen, um die Positionen der Antriebsachsen jeden vorbestimmten Steuerzyklus zu erfassen.
Des Weiteren umfasst die numerische Steuervorrichtung 16 eine Befehlserzeugungseinheit 17, die einen korrigierten Positionsbefehl Pc bezüglich jeder Antriebsachse pro vorbestimmtem Steuerzyklus erzeugt. Des Weiteren umfasst die numerische Steuervorrichtung 16 eine Korrekturdatenerzeugungseinheit 18, die Korrekturdaten C erzeugt. Die Korrekturdaten C umfassen eine Totgangkorrektur, eine Anstellwinkelfehlerkorrektur, eine Werkzeuglängenkorrektur oder eine Werkzeugdurchmesserkorrektur. Das Verfahren zum Berechnen der Korrekturdaten C als solche ist der Fachwelt bekannt, und deshalb wird dessen Beschreibung ausgelassen.
Wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, liest die Befehlserzeugungseinheit 17 einen Positionsbefehl P aus dem Betriebsprogramm der Werkzeugmaschine 1, und erzeugt durch Addieren der Korrekturdaten C zu diesem einen korrigierten Positionsbefehl Pc. Eine Positionsrückkopplung Pf, die durch die Positionserfassungseinrichtung D erfasst ist, wird von dem korrigierten Positionsbefehl Pc subtrahiert und einer Motorsteuereinrichtung zugeführt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Wegeanzeigevorrichtung 20 eine erste Positionsbefehlserlangungseinheit 21, die den korrigierten Positionsbefehl Pc von jeder Antriebsachse, der durch die Befehlserzeugungseinheit 17 erzeugt ist, als den ersten Positionsbefehl erlangt, eine Korrekturdatenerlangungseinheit 22, die die Korrekturdaten C von jeder Antriebsachse erlangt, die durch die Korrekturdatenerzeugungseinheit 18 erzeugt sind, und eine erste Positionsrückkopplungserlangungseinheit 23, die eine Positionsrückkopplung Pf für jede Antriebsachse, die durch die Positionserfassungseinrichtungen D1 bis D5 erfasst sind, als die erste Positionsrückkopplung erlangt.
Des Weiteren, wie aus 2 ersichtlich, umfasst die Wegeanzeigevorrichtung 20 weiterhin eine zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit 24, die einen zweiten Positionsbefehl Pc' durch Subtrahieren der Korrekturdaten C, die durch die Korrekturdatenerlangungseinheit 22 erlangt sind, von dem ersten Positionsbefehl Pc berechnet, der durch die erst Positionsbefehlserlangungseinheit 21 erlangt ist, und eine zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit 25, die eine zweite Positionsrückkopplung Pf' durch Subtrahieren der Korrekturdaten C, die durch die Korrekturdatenerlangungseinheit 22 erlangt sind, von der ersten Positionsrückkopplung Pf berechnet, die durch die erste Positionsrückkopplungserlangungseinheit 23 erlangt ist.
Des Weiteren umfasst die Wegeanzeigevorrichtung 20 ebenso eine Befehlswegeanzeigeeinheit 28, die einen Befehlsweg der Spitze des Werkzeugs 5 auf der Grundlage des zweiten Positionsbefehls Pc' berechnet und anzeigt, und eine Positionsrückkopplungswegeanzeigeeinheit 29, die einen Positionsrückkopplungsweg der Spitze des Werkzeugs 5 auf der Grundlage der zweiten Positionsrückkopplung Pf' berechnet und anzeigt. Die Befehlswegeanzeigeeinheit 28 und die Positionsrückkopplungswegeanzeigeeinheit 29 sind CRTs oder Flüssigkristallmonitore oder dergleichen, oder es kann der gleiche CRT oder Flüssigkristallmonitor gemeinsam für jene verwendet werden.
In diesem Zusammenhang wird die Technik des Berechnens des Befehlswegs und des Positionsrückkopplungswegs beschrieben werden. Unter Bezugnahme auf 1 sei angenommen, dass die Koordinaten der fünf Antriebsachsen x(t), y(t), z(t), a(t) und b(t) sind. Es sei der Schnitt zwischen der A-Achse und der B-Achse M, es seien die Koordinaten des Schnittes M durch (x(t), y(t), z(t)) dargestellt. Es sei die Länge von dem Schnitt M zu der Spitze des Werkzeugs 5 L und die Position, bei der das Werkzeug 5 gerade nach unten weist, die Referenzposition (Ursprung) der A-Achse und der B-Achse, dann werden die Koordinaten der Spitze des Werkzeugs 5 wie folgt dargestellt: $Px (t) = x (t) + L \times cos (a (t)) \times sin (b (t))$
$Py (t) = y (t) + L \times sin (a (t))$
$Pz (t) = z (t) + L \times cos (a (t)) \times cos (b (t))$
Auf diese Art und Weise können die Koordinaten der Spitze des Werkzeugs 5 aus den Positionsinformationen und mechanischen Strukturbedingungen der fünf Antriebsachsen berechnet werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Wegeanzeigevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Der Betrieb der Wegeanzeigevorrichtung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben werden.
Zuerst, in Schritt S10 gemäß 3, wird der Zeitpunkt t auf 0 gesetzt. In Schritt S11 erlangt die erste Positionsbefehlserlangungseinheit 21 die korrigierten Positionsbefehle Pc(t) für die jeweiligen Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t als die ersten Positionsbefehle. In Schritt S12 erlangt die erste Positionsrückkopplungserlangungseinheit 23 eine Positionsrückkopplung Pf(t) für die jeweiligen Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t als die erste Positionsrückkopplung. Des Weiteren, in Schritt S13, erlangt die Korrekturdatenerlangungseinheit 22 Korrekturdaten C(t) zum Zeitpunkt t.
Dann, in Schritt S14, subtrahiert die zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit 24 die Korrekturdaten C(t) von dem ersten Positionsbefehl Pc(t), um zweite Positionsbefehle Pc'(t) für die jeweiligen Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t zu erzeugen. Dann, in Schritt S15, subtrahiert die zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit 25 die Korrekturdaten C(t) von der ersten Positionsrückkopplung Pf(t), um eine zweite Positionsrückkopplung Pf' (t) der jeweiligen Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t zu berechnen. Mittels dessen enthalten die zweiten Positionsbefehle Pc'(t) und die zweite Positionsrückkopplung Pf(t) nicht die Korrekturdaten C(t).
Dann, in Schritt S16, zeigt die Befehlswegeanzeigeeinheit 28 den Befehlsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 zum Zeitpunkt t auf der Grundlage der zweiten Positionsbefehle Pc'(t) an. Des Weiteren, in Schritt S17, zeigt die Positionsrückkopplungswegeanzeigeeinheit 29 den Positionsrückkopplungsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 zum Zeitpunkt t auf der Grundlage der zweiten Positionsrückkopplung Pf'(t) an.
In Schritt S18 wird ein Vergleich zwischen dem momentanen Zeitpunkt t und einem vorbestimmten Endzeitpunkt angestellt, und wenn der Zeitpunkt t gleich oder später dem Endzeitpunkt ist, wird die Verarbeitung beendet. Demgegenüber, wenn der Zeitpunkt t nicht gleich oder später dem Endzeitpunkt ist, wird in Schritt S19 ein vorbestimmtes Zeitinkrement Δt entsprechend dem Steuerzyklus zu dem Zeitpunkt t addiert, und die Schrittsequenz kehrt zu Schritt S11 zurück. Dann werden die Vorgänge gemäß Schritt S11 bis Schritt S19 wiederholt, bis der Zeitpunkt t den Endzeitpunkt erreicht oder überschreitet.
4A zeigt eine Darstellung, die einen Befehlsweg zeigt, der auf der Grundlage des zweiten Positionsbefehls Pc' erzeugt ist, und 4B zeigt eine Darstellung, die einen Positionsrückkopplungsweg zeigt, der auf der Grundlage der zweiten Positionsrückkopplung Pf' erzeugt ist. Diese Zeichnungen zeigen maschinelle Bearbeitungsfehler, wenn ein Werkstück entlang eines Wegs eines kreisförmigen Bogens geschnitten wird und das Zentrum des kreisförmigen Bogenwegs als der Ursprung angenommen wird. Des Weiteren stellen die durchgezogenen Linien in diesen Zeichnungen die Positionsbefehle P dar, die gemäß dem Betriebsprogramm bestimmt sind, und stellen die gestrichelten Linien zweite Positionsbefehle Pc' bzw. eine zweite Positionsrückkopplung Pf' dar. In 4A wird der Positionsbefehl P im Wesentlichen dem zweiten Positionsbefehl Pc' überlagert.
In der Erfindung werden Korrekturdaten C von dem ersten Positionsbefehl Pc und von der ersten Positionsrückkopplung Pf derart subtrahiert, dass es möglich ist, den Einfluss der Korrekturdaten C zu beseitigen. Deshalb, wie aus 4A und 4B ersichtlich, können der zweite Positionsbefehl Pc' und die zweite Positionsrückkopplung Pf leicht mit dem Positionsbefehl P verglichen werden.
Deshalb ermöglicht die Erfindung eine sehr leichte Prüfung der Antwortverzögerung des Motors, selbst in dem Fall der Istwerkzeugmaschine 1, an die Korrekturdaten C angelegt werden, wie eine Totgangkorrektur und eine Anstellwinkelfehlerkorrektur. Des Weiteren, da es nicht erforderlich ist, die Korrekturdaten C zeitweilig für ungültig zu erklären, ist es möglich, den Servo für die Istwerkzeugmaschine geeignet einzustellen, an die Korrekturdaten bereits angelegt sind, unter Verwendung eines einfacheren Verfahrens.
5 zeigt eine Funktionsblockdarstellung einer Wegeanzeigevorrichtung auf der Grundlage eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In 5 weist eine erste Korrekturdatenerlangungseinheit 22 eine Funktion ähnlich jener der Korrekturdatenerlangungseinheit 22 auf, die in 2 gezeigt ist.
Des Weiteren berechnet eine zweite Korrekturdatenberechnungseinheit 27, die in 5 gezeigt ist, zweite Korrekturdaten C' auf der Grundlage der Korrekturdaten C, die durch die erste Korrekturdatenerlangungseinheit 22 und eine Transferfunktion 26 erlangt sind. Dann subtrahiert eine zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit 24 die ersten Korrekturdaten C von einem ersten Positionsbefehl Pc, um einen zweiten Positionsbefehl Pc' zu erzeugen, und subtrahiert eine zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit 25 die zweiten Korrekturdaten C' von der ersten Positionsrückkopplung Pf, um die zweite Positionsrückkopplung Pf' zu erzeugen. Des Weiteren weisen andere Elemente, die jenen in 2 ähnlich sind, Funktionen ähnlich den vorstehend beschriebenen auf, und deshalb wird deren ausführliche Beschreibung ausgelassen werden.
In diesem Zusammenhang weist eine Ausgabe in Antwort auf eine Eingabe in der Steuerung normalerweise einen gewissen Grad an Verzögerung auf. Mit anderen Worten, es weist eine Antwort der Positionsrückkopplung Pf(t) in Antwort auf die Korrekturdaten C(t) ebenso eine Verzögerung auf. In dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn die Korrekturdaten C(t) direkt von der Positionsrückkopplung Pf(t) subtrahiert werden, bedeutet dies, dass eine Verzögerung in der Steuerung nicht berücksichtigt wird. Deshalb verringert sich in einem solchen Fall die Positionsrückkopplung Pf(t) um einen Betrag, der der Steuerverzögerung entspricht. Folglich ist es vorzuziehen, die Transferfunktion der Positionsschleife, die in 8 gezeigt ist, vorab zu berechnen und die zweiten Korrekturdaten C'(t) auf der Grundlage der Transferfunktion zu berechnen.
6A zeigt eine Blockdarstellung, die eine Positionssteuerung des Motors betrifft. In 6A stellt G(s) eine Transferfunktion einer Motorsteuereinrichtung einschließlich einer Positionssteuerung, einer Geschwindigkeitssteuerung und einer Momentansteuerung dar. M(s) stellt die Transferfunktion des Motors dar.
Dann sei angenommen, dass die Ausgabe, wenn die Korrekturdaten C(t) in die Positionssteuerschleife eingegeben werden, die zweiten Korrekturdaten C'(t) sind. Es sei angenommen, dass die Laplace-Transformierte der Korrekturdaten C(t) und der zweiten Korrekturdaten C'(t) jeweils C(s) und C'(s) sind (vergl. 6A). C'(s) wird durch die nachstehende Gleichung 1 dargestellt. Dann, durch Anwenden der inversen Laplace-Transformierten auf Gleichung 1, werden zweite Korrekturdaten C'(t) erlangt, wie in Gleichung 2 dargestellt. $C^{'} (s) = \frac{M (s) G (s)}{1 + M (s) G (s)} C (s)$
$C^{'} (t) = L^{- 1} (C^{'} (s))$
Zudem zeigt 6B eine weitere Blockdarstellung, die die Positionssteuerung des Motors betrifft. Es sei angenommen, dass die Transferfunktion zum Darstellung der Antwort der Geschwindigkeitsschleife 1 beträgt, so dass die Blockdarstellung der Positionsschleife, die einen Positionszuwachs PG verwendet, wie in 6B gezeigt vorliegt. Die Transferfunktion in 6B ist ein Verzögerungssystem erster Ordnung, wie in der nachfolgenden Gleichung 3 dargestellt. $C^{'} (s) = \frac{PG}{s + PG} C (s)$
Für die in 5 gezeigte Transferfunktion 26 sei angenommen, dass die Transferfunktion verwendet wird, die durch Gleichung 1 oder Gleichung 3 dargestellt ist. Ein Verzögerungsfilter erster Ordnung, das dem Positionszuwachs entspricht, kann ebenso als Transferfunktion 26 verwendet werden. In diesem Fall ist offensichtlich, dass die Steuerverzögerung mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau verwaltet werden kann.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Wegeanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Nachstehend wird der Betrieb einer Wegeanzeigevorrichtung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben werden.
Da Schritt S20 bis Schritt S23, die in 7 gezeigt sind, größtenteils dem Schritt S10 bis Schritt S13 entsprechen, die in 3 gezeigt sind, werden deren Beschreibungen ausgelassen werden. In Schritt S23 sei jedoch angenommen, dass die erste Korrekturdatenerlangungseinheit 22 Korrekturdaten C aus der Korrekturdatenerzeugungseinheit 18 erlangt.
Dann, in Schritt S24, multipliziert die zweite Korrekturdatenberechnungseinheit 27 die Korrekturdaten C(t) der Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t mit der Transferfunktion 26, um zweite Korrekturdaten C'(t) zu berechnen. Wie unter Bezugnahme auf Gleichung 1 bis Gleichung 3 beschrieben wurde, umfassen die berechneten zweiten Korrekturdaten C'(t) eine Steuerverzögerung.
Dann, in Schritt S25, subtrahiert die zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit 24 die ersten Korrekturdaten C(t) von dem ersten Positionsbefehl Pc(t), um einen zweiten Positionsbefehl Pc'(t) der jeweiligen Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t zu erzeugen. Dann, in Schritt S26, subtrahiert die zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit 25 die zweiten Korrekturdaten C'(t) von der ersten Positionsrückkopplung Pf(t), um eine zweite Positionsrückkopplung Pf'(t) der jeweiligen Motoren M1 bis M5 zum Zeitpunkt t zu berechnen. Mittels dessen umfasst der zweite Positionsbefehl Pc't) nicht die ersten Korrekturdaten C(t), und umfasst die zweite Positionsrückkopplung Pf'(t) nicht die zweiten Korrekturdaten C'(t).
Danach, in Schritt S27, zeigt die Befehlswegeanzeigeeinheit 28 den Befehlsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 zum Zeitpunkt t auf der Grundlage des zweiten Positionsbefehls Pc'(t) an. Des Weiteren, in Schritt S28, zeigt die Positionsrückkopplungswegeanzeigeeinheit 29 den Positionsrückkopplungsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs 5 zum Zeitpunkt t auf der Grundlage der zweiten Positionsrückkopplung Pf'(t) an.
Schritt S29 und Schritt S30 sind dem vorstehend beschriebenen Schritt S18 und S19 ähnlich, und deshalb werden deren Beschreibungen ausgelassen werden. Kurz gesagt, es ist anhand des zweiten Ausführungsbeispiels angenommen, dass die Vorgänge von Schritt S21 bis Schritt S30 ebenso wiederholt werden, bis der Zeitpunkt t den Endzeitpunkt erreicht oder überschreitet. Da die Wegeanzeige der Befehlswegeanzeigeeinheit 28 und der Positionsrückkopplungswegeanzeigeeinheit 29 anhand des zweiten Ausführungsbeispiels jenen ähnlich sind, die in 4 gezeigt sind, werden Beschreibungen ausgelassen werden.
Somit, anhand des zweiten Ausführungsbeispiels, werden die zweiten Korrekturdaten C'(t), die die Steuerverzögerung berücksichtigen, von der zweiten Positionsrückkopplung Pf'(t) subtrahiert. Mit anderen Worten, da die Steuerverzögerung in dem zweiten Ausführungsbeispiel berücksichtigt wird, ist offensichtlich, dass das zweite Ausführungsbeispiel eine Antwortverzögerung des Motors genauer prüfen oder eine Servoeinstellung genauer durchführen kann, verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der ersten Ausgestaltung, da Korrekturdaten von dem ersten Positionsbefehl (korrigierter Positionsbefehl) und der ersten Positionsrückkopplung subtrahiert werden, ist es möglich, den Einfluss einer Totgangkorrektur oder einer Anstellwinkelfehlerkorrektur zu entfernen, und Wegedaten zu berechnen und anzuzeigen, die direkt mit einem Weg verglichen werden können, der aus dem initialen Positionsbefehl definiert ist.
Deshalb, selbst mit einer Istwerkzeugmaschine, an die Korrekturdaten angelegt werden, wie eine Totgangkorrektur oder eine Anstellwinkelfehlerkorrektur, ist es möglich, die Antwortverzögerung des Motors zu prüfen oder eine Servoeinstellung unter Verwendung eines einfacheren Verfahrens durchzuführen.
Gemäß der zweiten Ausgestaltung, da eine Steuerverzögerung berücksichtigt wird, ist es möglich, die Antwortverzögerung des Motors zu prüfen oder eine Servoeinstellung genauer durchzuführen als in der ersten Ausgestaltung der Erfindung.
Anhand der dritten Ausgestaltung ist es möglich, eine Steuerverzögerung mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau zu verwalten.
Anhand der vierten Ausgestaltung wird der erste Positionsbefehl klargestellt.

Claims

Wegeanzeigevorrichtung (20), die eingerichtet ist, um einen Weg eines Spitzenpunkts eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine anzuzeigen, bei welcher Korrekturdaten angewandt werden, die eine Totgangkorrektur und eine Anstellwinkelkorrektur umfassen, wobei die Werkzeugmaschine eingerichtet ist, um die Position und die Stellung des Werkzeugs durch eine Vielzahl von Antriebsachsen zu steuern, wobei die Wegeanzeigevorrichtung umfasst: eine erste Positionsbefehlserlangungseinheit (21), die eingerichtet ist, um einen ersten Positionsbefehl, der durch eine numerische Steuervorrichtung erzeugt ist, für eine Vielzahl von Motoren zu erlangen, die die Vielzahl von Antriebsachsen jeweils antreiben; eine erste Positionsrückkopplungserlangungseinheit (23), die eingerichtet ist, um eine erste Positionsrückkopplung von jedem der Vielzahl von Motoren aus einer Vielzahl von Positionserfassungseinrichtungen zu erlangen, die die jeweiligen Positionen der Vielzahl von Motoren in jedem vorbestimmten Steuerzyklus erfassen; eine Korrekturdatenerlangungseinheit (22), die eingerichtet ist, um Korrekturdaten zu erlangen, die für jeden der Vielzahl von Motoren erzeugt sind; eine zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit (24), die eingerichtet ist, um die Korrekturdaten von dem ersten Positionsbefehl zu subtrahieren, um einen zweiten Positionsbefehl zu berechnen; eine zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit (25), die eingerichtet ist, um die Korrekturdaten von der ersten Positionsrückkopplung zu subtrahieren, um eine zweite Positionsrückkopplung zu berechnen; eine Befehlswegeanzeigeeinheit (28), die eingerichtet ist, um einen Befehlsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs auf der Grundlage des zweiten Positionsbefehls anzuzeigen, der durch die zweite Positionsbefehlsberechnungseinheit (24) berechnet ist; und eine Rückkopplungswegeanzeigeeinheit (29), die eingerichtet ist, um einen Rückkopplungsweg des Spitzenpunkts des Werkzeugs auf der Grundlage der zweiten Positionsrückkopplung anzuzeigen, die durch die zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit (25) berechnet ist.
Wegeanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine zweite Korrekturdatenberechnungseinheit (27), die eingerichtet ist, um zweite Korrekturdaten einschließlich einer Steuerverzögerung unter Verwendung der Korrekturdaten, die durch die Korrekturdatenerlangungseinheit (22) erlangt sind, und einer Transferfunktion zu berechnen, die Antworten von jeweiligen Positionsschleifen der Vielzahl von Motoren angibt, wobei die zweite Positionsrückkopplungsberechnungseinheit (25) eingerichtet ist, um eine zweite Positionsrückkopplung durch Subtrahieren der zweiten Korrekturdaten von der ersten Positionsrückkopplung zu berechnen.
Wegeanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Korrekturdatenberechnungseinheit (27) eingerichtet ist, um ein Verzögerungsfilter erster Ordnung, das einem Positionszuwachs entspricht, als die Transferfunktion zu verwenden.
Wegeanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, um den ersten Positionsbefehl durch Addieren der Korrekturdaten zu einem Positionsbefehl zu erzeugen, der aus einem Betriebsprogramm der Werkzeugmaschine gelesen ist.