JP2575780B2 - Positioning error correction device for numerically controlled machine tools - Google Patents

Positioning error correction device for numerically controlled machine tools

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JP2575780B2
JP2575780B2 JP63043403A JP4340388A JP2575780B2 JP 2575780 B2 JP2575780 B2 JP 2575780B2 JP 63043403 A JP63043403 A JP 63043403A JP 4340388 A JP4340388 A JP 4340388A JP 2575780 B2 JP2575780 B2 JP 2575780B2
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correction
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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、位置決め制御を行ないかつ速度指令値の伝
送系にD/Aコンバータを含む数値制御工作機械におい
て、特に高ビット数のD/Aコンバータに起因する位置決
め誤差を自動補正するようにした数値制御工作機械にお
ける位置決め誤差補正装置に関する。
The present invention relates to a numerically controlled machine tool that performs positioning control and includes a D / A converter in a transmission system of a speed command value, and particularly a D / A with a high bit number. The present invention relates to a positioning error correction device for a numerically controlled machine tool that automatically corrects a positioning error caused by a converter.

(従来の技術) 数値制御(以下、単にNCとする)軸の位置決め誤差の
発生要因は大別すると、 (a)NC軸の摺動面状態による制御ループゲインの制約
によるもの (b)制御系の構成要素が持つ誤差要因によるもの があるが、一般のNC旋盤,マシニングセンターでは上記
(a)の要因が支配的である。上記要因(a)に起因す
る位置決め誤差は制御ループゲインを上げることにより
改善されるが、工作機械の移動時や停止時に微振動が発
生するという問題が生じるために制約を受けている。
(Prior art) Numerical control (hereinafter simply referred to as NC) axes positioning errors can be roughly classified into the following: (a) Control loop gain due to sliding surface condition of NC shaft (b) Control system The above factors (a) are dominant in general NC lathes and machining centers, although there are some factors due to the error factors of the components. The positioning error caused by the above factor (a) can be improved by increasing the control loop gain, but is limited by the problem that micro vibration occurs when the machine tool moves or stops.

ところで、本発明における従来技術としては、特に一
般のNC旋盤,マシニングセンターの軸の様な長ストロー
クですべり摺動面、ころがり摺動面ではなく、短ストロ
ークで静圧摺動面で構成された軸を対象の条件とする。
この場合の位置決め誤差は上記要因(b)が支配的とな
る。従来のNC軸は完全ディジタル制御系を採用している
ため、速度指令値の伝送系にD/Aコンバータを具備する
ことはない。従って、上記要因(b)も非常に小さいも
のとする。ところが、完全なディジタル制御系よりもア
ナログ制御系の方が周波数応答が良く、特に複雑な指令
形状を高速に追従させる用途においては有利であるた
め、現在においてもD/Aコンバータを有するアナログ制
御系が広く利用されている。そこで本発明では前述の条
件を満たし、複雑な指令形状を入力しても追従性が良
く、、速度指令値の伝送系にD/Aコンバータを持ったア
ナログ制御を使用したNC軸を従来技術の対象として考え
る。
By the way, the prior art in the present invention includes, in particular, a shaft composed of a short stroke and a hydrostatic sliding surface instead of a sliding sliding surface and a rolling sliding surface with a long stroke like a general NC lathe and a machining center shaft. Is the target condition.
The positioning error in this case is dominated by the above factor (b). Since the conventional NC axis employs a completely digital control system, the D / A converter is not provided in the speed command value transmission system. Therefore, the factor (b) is also assumed to be very small. However, analog control systems have better frequency response than complete digital control systems, and are particularly advantageous in applications that follow complex command shapes at high speed. Is widely used. Therefore, in the present invention, the NC axis using the analog control having a D / A converter in the transmission system of the speed command value satisfies the above-described conditions, has a good followability even when a complicated command shape is input, and is a conventional technology. Think as an object.

速度指令値の伝送系にD/Aコンバータを持ったNC軸に
おいては、上記条件より上記要因(b)に基づく位置決
め誤差が問題となる。上記要因(b)では、アナログ制
御であるためにD/Aコンバータのドリフト特性が位置決
め誤差に及びぼす影響が大きい。特に高ビットのD/Aコ
ンバータになれば、ビット数に応じて上記位置決め誤差
も大きくなる。しかし、複雑な指令形状を高速に追従さ
せ、ディジタル制御の普通軸程度の位置決め精度を出す
ためには、高ビット数のD/Aコンバータが必要となるの
である。
In the NC axis having a D / A converter in the transmission system of the speed command value, a positioning error based on the factor (b) becomes a problem due to the above condition. In the above factor (b), the drift characteristics of the D / A converter greatly affect positioning errors due to analog control. In particular, with a high-bit D / A converter, the positioning error increases in accordance with the number of bits. However, a D / A converter with a high bit number is required to follow a complicated commanded shape at high speed and achieve positioning accuracy on the order of a digitally controlled ordinary axis.

ここで、アナログ制御を使用した従来技術による制御
系のブロック構成例を、第5図に示して説明する。この
従来装置は、直線運動メカニズム1と、この直線運動メ
カニズム1の移動位置を検出する位置検出器2と、位置
指令値PCを発生する関数発生器3と、位置検出器2が検
出した位置検出値DPを関数発生器3が発生した位置指令
値から減算する減算器4と、この減算器4の出力である
位置偏差値PEをアナログ信号に変換するD/Aコンバータ
5と、このD/Aコンバータのアナログ信号出力APEを増幅
するサーボ増幅器6とを有し、増幅された信号SAによっ
てサーボモータ7を駆動して直線運動メカニズム1を移
動させる様に構成されている。
Here, an example of a block configuration of a control system according to the related art using analog control will be described with reference to FIG. This conventional device includes a linear motion mechanism 1, a position detector 2 for detecting a moving position of the linear motion mechanism 1, a function generator 3 for generating a position command value PC, and a position detection device for detecting the position detected by the position detector 2. A subtractor 4 for subtracting the value DP from the position command value generated by the function generator 3, a D / A converter 5 for converting a position deviation value PE output from the subtractor 4 into an analog signal, and a D / A converter A servo amplifier 6 for amplifying the analog signal output APE of the converter, and the servo motor 7 is driven by the amplified signal SA to move the linear motion mechanism 1.

この様な位置決め制御系において、送り速度v:
mm/sec]と、位置偏差値PE[mm]と、位置ループゲイン
Kp[sec-1]との関係は、一般的に以下の様になること
が知られている。
In such a positioning control system, the feed rate v:
mm / sec ], position deviation PE [mm], and position loop gain
It is known that the relationship with Kp [sec -1 ] is generally as follows.

PE=v/Kp ……(1) この時の位置偏差値PE[mm]を表わすために必要なD/
Aコンバータ5のビット数をn[bit]、位置決め分解能
をx[mm]とすると、 PE=x(2n−1) ……(2) となり、上記(1),(2)式より となる。ここで位置ループゲインKpが定数であるとする
と、位置決め分解能xを高くして(x→小)、送り速度
vを速く(v→大)とするには、(3)式よりD/Aコン
バータ5のビット数nを大きくすることに相当してい
る。従って、高ビット数のD/Aコンバータを採用するこ
とは、高分解能で高速送りの可能な位置決め制御に不可
欠な事項であることが分る。
PE = v / Kp (1) D / D required to represent the position deviation value PE [mm] at this time
Assuming that the number of bits of the A converter 5 is n [bit] and the positioning resolution is x [mm], PE = x (2 n -1) (2), and from the above equations (1) and (2) Becomes Here, assuming that the position loop gain Kp is a constant, to increase the positioning resolution x (x → small) and increase the feed speed v (v → large), use the D / A converter This corresponds to increasing the bit number n of 5. Therefore, it is understood that the adoption of the D / A converter having a high bit number is indispensable for positioning control capable of high-resolution and high-speed feeding.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、実用上の分解能以上の分解能を持つ高
ビット数のD/Aコンバータの採用は、以下の理由により
意味のないものとされていた。例えばユニポーラ(単極
性)型のn[bit]のD/Aコンバータを使用し(正負の極
性を含めると(n+1)ビットに相当する)、この出力
電圧幅VFSR[v],ドリフト係数Δd[FSR/℃],温度
変化ΔT[℃]とおくと、温度変化によるドリフト電圧
VΔ[v]は、 VΔ =Δd×VFSR×ΔT ……(4) であり、位置決め分解能の1単位に対応する出力電圧VX
[V]は、 VX=VFSR/(2n−1) ……(5) となるから位置決め誤差ER[mm]は、 となる。ここで、市販型ユニポーラ16ビットのD/Aコン
バータを使用すると仮定し、Δd=15[FSR/℃のppm]
=1.5×10-5FSR/℃]、ΔT=30[℃]とし、上記温
度変化でも位置決め分解能1単位以下となる様な実用上
のD/Aコンバータの分解能に相当するビット数をn′[b
it]とすると、 となり、この(6)′式をER/x=1とおき、n=n′と
おきかえると 1(=ER/x)≧Δd・ΔT・(2n′−1) ……(7) となる。従ってn′について解くと、 となり、Δd=1.5×10-5FSC/℃]、ΔT=30[℃]
の条件下では、ユニポーラ16ビットD/Aコンバータの実
用上の分解能は11ビット程度であることが分った。速度
指令電圧は両極性であるので、D/Aコンバータの外部に
極性ビットを持つ場合には上記ユニポーラ16ビットD/A
コンバータは17ビットに、実用上の分解能は12ビット程
度となる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, adoption of a high-bit-number D / A converter having a resolution higher than the practical resolution has been meaningless for the following reasons. For example, using a unipolar (unipolar) type n / bit D / A converter (corresponding to (n + 1) bits when including positive and negative polarities), this output voltage width V FSR [v] and drift coefficient Δd [ FSR / ° C.], putting the temperature change [delta] T [° C.], the drift voltage VΔ T [v] is due to temperature change, a V Δ T = Δd × V FSR × ΔT ...... (4), 1 unit of positioning resolution Output voltage V X corresponding to
[V] is V X = V FSR / (2 n −1) (5) Since the positioning error ER [mm] is Becomes Here, assuming that a commercially available unipolar 16-bit D / A converter is used, Δd = 15 [ppm of FSR / ° C]
= 1.5 × 10 -5 [ FSR / ° C], ΔT = 30 [° C], and the number of bits corresponding to the resolution of a practical D / A converter such that the positioning resolution is 1 unit or less even with the above temperature change is n '. [B
it] Next, become the 'equation ER / x = 1 Distant, n = n' (6) and replace the 1 (= ER / x) ≧ Δd · ΔT · (2 n '-1) ...... (7) . Thus, solving for n ', Δd = 1.5 × 10 -5 [ FSC / ° C], ΔT = 30 [° C]
Under these conditions, the practical resolution of the unipolar 16-bit D / A converter was found to be about 11 bits. Since the speed command voltage is bipolar, if there is a polarity bit outside the D / A converter, the above unipolar 16-bit D / A
The converter has 17 bits, and the practical resolution is about 12 bits.

尚、ここでは、D/Aコンバータ以外のアナログ増幅器
のドリフト特性は、D/Aコンバータの持つドリフト特性
の1/10〜1/100程度のものが容易に入手出来るため、問
題にならないとした。このアナログ増幅器は、上記ユニ
ポーラ型D/Aコンバータの出力電圧の極性反転のためや
位置ループゲインの設定のために使用されるものであ
る。
Here, the drift characteristics of the analog amplifiers other than the D / A converter are considered to be not a problem because the drift characteristics of the drift characteristics of the D / A converter are about 1/10 to 1/100. This analog amplifier is used for inverting the polarity of the output voltage of the unipolar D / A converter and setting the position loop gain.

以上要するに、NC軸の構成が短ストロークで、可動部
等価質量が一般のNC旋盤,マシニングセンター軸より軽
く(数百mm〜数十m→20mm,数100Kg〜数t→2Kg)、摺
動面でのスリップスティックの発生が少ないように(静
圧ガイド)製作されたNC軸で、かつ複雑な指令形状に応
答するために速度指令値をD/A変換して速度ループ以降
をアナログ制御している特殊NC軸において、高分解能,
高速送りを実現するためには高ビット数のD/Aコンバー
タが必要となる。しかし、D/Aコンバータ自身のドリフ
ト特性により高ビットD/Aコンバータを用いると、位置
決め誤差が発生してしまう。例えば、前記市販型ユニポ
ーラ16ビットのD/Aコンバータを前記条件で使用したな
らば、(6)式にΔd=1.5×10-5FSR/℃],ΔT=3
0[℃],n=16[bit],x=0.1×10-3[mm]を代入する
と、ER≒2.9×10-3[mm]となる。従って、位置決め分
解能の29倍も誤差が発生することになる。
In short, the configuration of the NC axis is short stroke, the movable part equivalent mass is lighter than a general NC lathe and machining center axis (several hundred mm to several tens m → 20 mm, several hundred kg to several t → 2 kg), and the sliding surface The analog axis is controlled by D / A conversion of the speed command value to respond to a complicated command shape with the NC axis manufactured so that the occurrence of the slip stick is small (static pressure guide). High resolution with special NC axis
To achieve high-speed feeding, a high-bit-number D / A converter is required. However, if a high-bit D / A converter is used due to the drift characteristics of the D / A converter itself, a positioning error occurs. For example, if the above-mentioned commercially available unipolar 16-bit D / A converter is used under the above conditions, the equation (6) gives Δd = 1.5 × 10 −5 [ FSR / ° C.], ΔT = 3
Substituting 0 [° C.], n = 16 [bit], x = 0.1 × 10 −3 [mm] results in ER ≒ 2.9 × 10 −3 [mm]. Therefore, an error occurs as much as 29 times the positioning resolution.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、
本発明の目的は、上記特殊NC軸を有するNC工作機械に高
ビット数のD/Aコンバータを採用した際に高ビット数のD
/Aコンバータのドリフト特性の影響による位置決め誤差
を補正する装置を設けて、高ビット数のD/Aコンバータ
を使ったまま高い位置決め分解能を保ち、高速送りを可
能とする位置決め誤差補正装置を提供することにある。
The present invention has been made under the circumstances described above,
An object of the present invention is to provide a high-bit-number D / A converter when a high-bit-number D / A converter is adopted for an NC machine tool having the above-mentioned special NC axis.
Provide a device that corrects positioning errors due to the influence of the drift characteristics of the A / A converter, and provides a positioning error correction device that enables high-speed feeding while maintaining high positioning resolution while using a high-bit-number D / A converter. It is in.

(課題を解決するための手段) 本発明は、位置決め制御を行ないかつ速度指令値の伝
送系にD/Aコンバータを含むNC工作機械における位置決
め誤差補正装置に関するもので、本発明の上記目的は、
制御対象が移動していないことを検出し、予め指定した
時間経過するのを待ってから、位置決め誤差補正のタイ
ミングを発生する補正値演算起動信号発生手段と、この
補正値演算起動信号発生手段の起動信号により位置決め
誤差を演算する補正演算手段と、この演算手段で演算さ
れた補正値を記憶する補正値記憶手段と、この記憶手段
に記憶された補正値を位置指令値に加算する加算手段と
を設けることによって達成される。本発明によれば上記
タイミング毎に位置決め誤差を自動補正し、高ビットD/
Aコンバータを使用した場合でも位置決め誤差を小さく
することが出来る。
(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a positioning error correction device for an NC machine tool that performs positioning control and includes a D / A converter in a transmission system of a speed command value.
A correction value calculation start signal generating means for detecting that the control target is not moving and waiting for a predetermined time to elapse, and then generating a timing of the positioning error correction; and a correction value calculation start signal generating means. Correction operation means for calculating a positioning error by a start signal, correction value storage means for storing the correction value calculated by the operation means, and addition means for adding the correction value stored in the storage means to the position command value. This is achieved by providing According to the present invention, the positioning error is automatically corrected for each of the above timings, and the high bit D /
Even when an A converter is used, the positioning error can be reduced.

(作用) 本発明では、位置決め誤差補正の可能なタイミングで
補正値演算起動信号を発生し、所定の補正演算を行なっ
た補正値を関数発生器からの位置指令値に加算してい
る。その結果、高ビットD/Aコンバータを速度指令値伝
送系に用いてもドリフト特性による位置決め誤差が除去
されるため、位置決め誤差を小さくすることができる。
(Operation) In the present invention, a correction value calculation start signal is generated at a timing at which a positioning error can be corrected, and a correction value obtained by performing a predetermined correction calculation is added to a position command value from a function generator. As a result, even if a high-bit D / A converter is used for the speed command value transmission system, the positioning error due to the drift characteristic is removed, and the positioning error can be reduced.

(実施例) 第1図のブロック図は本発明の一実施例を第5図に対
応させて示しており、関数発生器3からの位置指令値PC
は補正値演算器9に入力されると共に、加算器11に入力
される。また、位置検出器2からの位置検出値DPは補正
値演算器4に入力されると共に、減算器4に入力され、
位置決め誤差補正の可能なタイミングに補正値演算起動
信号発生器8から発生される起動信号STは補正値演算器
9に入力され、補正値演算器9で求められたこの演算値
COMP(N+1)は補正値記憶器10に入力され、その記憶
値COMPが加算器11に入力されるようになっている。
(Embodiment) The block diagram of FIG. 1 shows an embodiment of the present invention corresponding to FIG. 5, and a position command value PC from a function generator 3 is shown.
Is input to the correction value calculator 9 and also to the adder 11. The position detection value DP from the position detector 2 is input to the correction value calculator 4 and also to the subtractor 4,
The start signal ST generated from the correction value calculation start signal generator 8 at the timing when the positioning error can be corrected is input to the correction value calculator 9 and the calculated value obtained by the correction value calculator 9 is calculated.
COMP (N + 1) is input to the correction value storage 10, and the storage value COMP is input to the adder 11.

このような構成において、その動作を第2図のフロー
チャートを参照して説明する。
The operation of such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

補正値演算起動信号発生器8は複合した種々の機能を
有し、先ずプログラム指令より自動補正を行なう軸が移
動中であるか否かを調べ(ステップS1)、移動中でなけ
ればステップS2に進んで移動,停止からの時間を計測し
て予め指定された時間が経過するのを待ち、位置決め完
了と判定して補正値演算器9に起動信号STを与える。上
記ステップS2での位置決め完了の判断は、ステップS1に
おける軸移動指令終了後の軸の移動速度又は位置が、各
設定された値以下となってからの経過時間が設定値以上
となった場合としても実現可能である。次に、補正値演
算器9は入力された起動信号STに基づいて位置検出値DP
[mm]を平均処理して現在位置の平均値を▲▼[m
m]として求め(ステップS3)、関数発生器3からの位
置指令値PCとの位置決め誤差ERを次の式(9)より求め
る(ステップS4)。
The correction value calculation start signal generator 8 has various combined functions. First, it is determined whether or not the axis for performing automatic correction is moving based on a program command (step S1). It proceeds to measure the time from the movement and stop, waits for the elapse of a predetermined time, determines that the positioning is completed, and gives the correction value calculator 9 an activation signal ST. The determination of the completion of the positioning in the step S2 is based on the assumption that the elapsed time after the movement speed or the position of the axis after the completion of the axis movement command in the step S1 becomes equal to or less than each set value is equal to or more than the set value. Is also feasible. Next, the correction value calculator 9 calculates the position detection value DP based on the input start signal ST.
[Mm] is averaged, and the average value of the current position is ▲ ▼ [m
m] (step S3), and a positioning error ER with respect to the position command value PC from the function generator 3 is obtained from the following equation (9) (step S4).

ER=PC−▲▼ ………(9) ここで、以前までの補正値をCOMP[mm]として、新し
く求める補正値をCOMP(N+1)[mm]とすると、 COMP(N+1)=COMP(N)+ER ………(10) となる(ステップS5)。但し、Nは補正回数N=0,1,2,
…とし、COMP(0)=0とする。補正値演算器9で上述
の如く演算された補正値COMP(N+1)は、補正値記憶
器10に記憶(記憶値COMP=COMP(N+1))され(ステ
ップS6)、自動補正を続けるかを判断し、続けるならば
以上の操作ステップS1〜S6を繰り返す(ステップS7)。
続けなければ自動補正を終了する。補正値記憶器10は次
回の補正値演算まで今回補正値COMPを保持し、保持され
た記憶値COMPは加算器11で位置指令値PCと加算される。
ER = PC- ▲ ▼ (9) Here, assuming that the previous correction value is COMP [mm] and the new correction value is COMP (N + 1) [mm], COMP (N + 1) = COMP (N ) + ER (10) (step S5). Where N is the number of corrections N = 0, 1, 2,
, And COMP (0) = 0. The correction value COMP (N + 1) calculated by the correction value calculator 9 as described above is stored in the correction value storage 10 (storage value COMP = COMP (N + 1)) (step S6), and it is determined whether to continue the automatic correction. Then, if continuing, the above operation steps S1 to S6 are repeated (step S7).
If not continued, the automatic correction ends. The correction value storage 10 holds the current correction value COMP until the next correction value calculation, and the stored value COMP is added to the position command value PC by the adder 11.

前述のような完全ディジタル制御を採用しているNC軸
においては、本発明で問題としているD/Aコンバータに
よる位置決め誤差は発生しない。従って、これらのNC軸
が追従出来ない様な指令形状の軌跡を追従させようとす
る場合には、アナログ制御を使用した加工軸を付加させ
る必要がある。次に、VTRやディジタルオーディオテー
プ(以下、DATと略す)のリード面加工に応用した具体
例を示す。すなわち、第3図(A),(B)は本発明を
適用できる装置の平面及び側面を示しており、主軸モー
タ12の回転中心線の延長方向をZ軸、垂直方向をX軸と
する。主軸モータ12及び中台17は摺動面を介してNC旋盤
のベットに保持され、Z軸モータ18及びX軸モータ19は
直接NC旋盤のベットに固定されているが、図中では簡略
化のため省略されている。このNC旋盤においては、Z軸
方向の移動はベットに対して主軸モータ12が移動するこ
とにより行なわれ、X軸方向の移動は中台17がベットに
対して移動することにより行なわれる。Z軸の移動はZ
軸モータ18及びZ軸ボールネジ20で行なわれ、X軸の移
動はX軸モータ19及びx軸ボールネジ22により行なわれ
る。VTR,DATのリード面加工において、チャック21で装
着されたワーク13の外径,内径,端面等の加工は、各々
の加工に見合ったバイト15を刃物台14に数個固定して行
なう。リード面の加工は、主軸モータ12の回転角度に対
して付加1軸ユニット16の変位と、Z軸モータ18の送り
とを同期制御することにより行なう。ここで、付加1軸
ユニット16は応答性を重視しているため、通常のNC軸で
は速度指令伝送にD/Aコンバータを使用していないため
発生しない位置決め誤差が発生し問題となる。このリー
ド面加工においては、リード面の位置に対しても±2μ
m以内の寸法精度が要求される。従って、仮に位置決め
分解能が0.1μmの場合、前記(6)′式より2.9μmの
位置決め誤差が発生することになり、要求精度を満せな
いことになるが、本発明においては、上記条件で理論的
には±0.1μm以内の位置決め誤差量に改善することが
出来る。
In the NC axis employing the above-mentioned fully digital control, the positioning error caused by the D / A converter, which is a problem in the present invention, does not occur. Therefore, when trying to follow the trajectory of the command shape that these NC axes cannot follow, it is necessary to add a machining axis using analog control. Next, a specific example applied to lead surface processing of a VTR or a digital audio tape (hereinafter abbreviated as DAT) will be described. That is, FIGS. 3A and 3B show the plane and side surfaces of the apparatus to which the present invention can be applied, where the extension direction of the rotation center line of the spindle motor 12 is the Z axis, and the vertical direction is the X axis. The spindle motor 12 and the center stand 17 are held on the NC lathe bed via the sliding surface, and the Z-axis motor 18 and the X-axis motor 19 are directly fixed on the NC lathe bed. It has been omitted. In this NC lathe, movement in the Z-axis direction is performed by moving the spindle motor 12 with respect to the bed, and movement in the X-axis direction is performed by moving the center table 17 with respect to the bet. Z axis movement is Z
The X-axis movement is performed by an X-axis motor 19 and an X-axis ball screw 22. In the processing of the lead surface of the VTR and the DAT, the outer diameter, the inner diameter, the end face, and the like of the work 13 mounted by the chuck 21 are processed by fixing several cutting tools 15 to the tool rest 14 corresponding to each processing. The processing of the lead surface is performed by synchronously controlling the displacement of the additional one-axis unit 16 and the feed of the Z-axis motor 18 with respect to the rotation angle of the spindle motor 12. Here, since the additional single-axis unit 16 places importance on responsiveness, a normal NC axis does not use a D / A converter for speed command transmission, and a positioning error that does not occur is a problem. In this lead surface processing, the position of the lead surface is also ± 2μ.
Dimensional accuracy within m is required. Therefore, if the positioning resolution is 0.1 μm, a positioning error of 2.9 μm will be generated from the above equation (6) ′, and the required accuracy will not be satisfied. Specifically, the positioning error can be improved to within ± 0.1 μm.

発明の効果; 本発明によれば、高ビット数のD/Aコンバータを使
い、高い位置決め分解能と高速送りを両立し、従来の課
題であった位置決め誤差を、位置決め分解能の±1単位
以内とすることが出来る。すなわち、(6)′式の左辺
を、ER′[1/位置決め分解能]とおき、右辺のΔd・
(2n−1)をkとすると ER′=k・ΔT ………(11) となり、位置決め誤差ER′は温度変化ΔTに比例する。
説明の簡略化のためにk=1とすると、第4図(A)〜
(C)の様なグラフとなる。但し、軸は停止中とする。
第4図(A)は温度変化を表わし、同図(B)は(11)
式のk=1とした場合の位置決め誤差量(V位置決め分
解能)を示すグラフであり、同図(C)は本発明による
位置決め誤差量を表わしたグラフである。第4図におい
て、時間t0でD/Aコンバータのオフセット調整を行な
い、それ故この時間t0においては従来も本発明も位置決
め誤差量は零である。そして、時間t0より6分間経過後
の時間t1で1℃の温度上昇があった場合には、補正なし
の場合の位置決め誤差量が1[1/位置決め分解能]とな
る。位置決め補正をした場合には、位置決め誤差量が位
置検出器の分解能を越えた場合に初めて補正の効果が現
われる。この後、時間t2,t3,t4と補正なしの場合には位
置決め誤差量が温度変化に従って大きくなるが、補正有
りの場合には必ず分解能の±1単位以内に入ることが分
る。但し、現実の位置決めは、位置ループがディジタル
制御のため指令値に対して最低でも分解能の±1単位の
変動が有るが、ここでは理想的な位置決めが可能である
と考えている。
According to the present invention, according to the present invention, a D / A converter with a high number of bits is used to achieve both high positioning resolution and high-speed feeding, and the positioning error, which has been a conventional problem, to be within ± 1 unit of the positioning resolution. I can do it. That is, the left side of the equation (6) 'is defined as ER' [1 / positioning resolution], and Δd ·
If (2 n -1) is k, then ER '= k = ΔT (11), and the positioning error ER ′ is proportional to the temperature change ΔT.
Assuming that k = 1 for the sake of simplicity, FIG.
The graph is as shown in FIG. However, the axis is stopped.
FIG. 4 (A) shows the temperature change, and FIG. 4 (B) shows (11).
It is a graph showing the positioning error amount (V positioning resolution) when k = 1 in the equation, and FIG. 4C is a graph showing the positioning error amount according to the present invention. In FIG. 4, performs offset adjustment of the D / A converter at time t 0, but the present invention conventional in this time t 0 because it also amounts positioning error is zero. Then, when the temperature rises by 1 ° C. at time t 1 after a lapse of 6 minutes from time t 0, the positioning error amount without correction is 1 [1 / positioning resolution]. When the positioning correction is performed, the effect of the correction appears only when the positioning error amount exceeds the resolution of the position detector. After that, the time t 2 , t 3 , and t 4, and the positioning error amount increases with the temperature change when there is no correction, but it can be seen that the correction always falls within ± 1 unit of the resolution when there is correction. However, in actual positioning, since the position loop is digitally controlled, there is at least a fluctuation of ± 1 unit in the resolution with respect to the command value, but here, it is considered that ideal positioning is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第2
図はその動作例を示すフローチャート、第3図(A)は
本発明を適用できる工作機械の一例を示す平面図、同図
(B)はその側面図、第4図(A)〜(C)は本発明の
効果を説明するための図、第5図は従来の制御系を示す
ブロック構成図である。 1……直線運動メカニズム、2……位置検出器、3……
関数発生器、4……減算器,5……D/Aコンバータ、6…
…サーボ増幅器、7……サーボモータ、8……補正値演
算起動信号発生器、9……補正値演算器、10……補正値
記憶器、11……加算器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation example thereof, FIG. 3 (A) is a plan view showing an example of a machine tool to which the present invention can be applied, FIG. 3 (B) is a side view thereof, and FIGS. 4 (A) to 4 (C). FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing a conventional control system. 1. Linear motion mechanism 2. Position detector 3.
Function generator, 4 ... Subtractor, 5 ... D / A converter, 6 ...
... Servo amplifier, 7... Servo motor, 8... Correction value calculation start signal generator, 9... Correction value calculator, 10... Correction value storage device, 11.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】位置決め制御を行ないかつ速度指令値の伝
送系にD/Aコンバータを含む数値制御工作機械におい
て、制御対象が移動していないことを検出し、予め指定
した時間経過するのを待ってから、位置決め誤差補正の
タイミングを発生する補正値演算起動信号発生手段と、
この補正値演算起動信号発生手段の起動信号により位置
決め誤差を演算する演算手段と、この演算手段で演算さ
れた補正値を記憶する補正値記憶手段と、この記憶手段
に記憶された補正値を位置指令値に加算する加算手段と
を設け、前記タイミング毎に位置決め誤差を自動補正す
るようにしたことを特徴とする数値制御工作機械にける
位置決め誤差補正装置。
1. A numerically controlled machine tool that performs positioning control and includes a D / A converter in a transmission system of a speed command value, detects that a control target is not moving, and waits for a predetermined time to elapse. And a correction value calculation activation signal generating means for generating a timing of positioning error correction;
Calculating means for calculating a positioning error based on a start signal of the correction value calculation starting signal generating means; correction value storing means for storing the correction value calculated by the calculating means; A positioning error correction device for a numerically controlled machine tool, further comprising an adding means for adding to a command value, wherein a positioning error is automatically corrected at each timing.
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