JP2813909B2 - 数値制御装置のバックラッシュ補正方式 - Google Patents

数値制御装置のバックラッシュ補正方式

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的; (産業上の利用分野) 本発明は、工作機械等の数値制御装置に係わり、特に
送り駆動系に存在するバックラッシュの加工精度に対す
る影響を低減した数値制御装置のバックラッシュ補正方
式に関する。
(従来の技術) 第5図は従来技術における数値制御装置のバックラッ
シュ補正方式を説明するための制御ブロック図である。
同図で1は主制御部であり、紙テープ101から入力され
るNC加工プログラムを解析して1サンプリング当たりの
移動量を算出し位置指令XCをサーボ系の位置制御部3に
出力する。位置制御部3では位置指令XCと位置フィード
バック信号Xとの差に基づいて速度指令VCを算出し速度
制御部5に出力する。位置フィードバック信号Xはモー
タに接続された位置検出黄17により間接的に制御対象で
あるテーブル21の機械位置を検出した位置検出信号であ
る。速度制御部5では速度指令VCと速度フィードバック
信号Vとの差に基づいてトルク指令TCの算出して増幅ア
ンプ7に出力する。速度フィードバック信号Vはモータ
9に機械的に連結された速度検出器23によって検出され
る信号である。トルク指令TCは増幅アンプ7によって電
力増幅されその出力トルクTCに相当する電流とフィード
バック電流Iとの差ICがモータにトルクを発生するため
の電流となる。電流ICによってモータ9に発生したトル
クは歯車列11、13を介してボールネジ15に伝達される。
ボールネジ15はこの伝達トルクをテーブル21の推進力に
変換する。
一般に、送り軸駆動系は第5図に示すようにモータ9
の出力トルクを歯車列11、13及びボールネジ15などの機
構部を介して制御対象(例えばテーブル21)に伝達する
構成となっており、このため歯車列11、13やボールネジ
15に存在するバックラッシュが制御対象を所定の位置に
位置決めする際に、正の向きに位置決めした場合と負の
向きに位置決めした場合と位置決め位置に差を生じさせ
加工誤差の原因となる。参照符号25、27、29、31は上記
のバックラッシュを補正するために設けた部分であり、
25は位置制御部3に指令した位置決めの移動方向をサン
プリング出力毎に記憶する(サンプリング出力毎に書き
替える。)指令移動方向記憶部であり、31は、指令され
た移動方向が反転した場合のみ変更される、既に出力さ
れている移動方向を記憶する旧移動方向記憶部であり、
27は指令された移動方向が今迄指令されている移動方向
と反転したかどうか判定する指令移動方向反転判定部で
あり、29はバックラッシュ補正量出力部であり、指令移
動方向反転判定部27から補正指令が入力された時、移動
量の指令値XCよりもバックラッシュ補正量だけ指令され
た方向に多く移動するように、バックラッシュ補正値を
移動制御部3に出力する。第6図に第5図の指令移動方
向反転判定部27で行われる処理をフローチャートで示
す。ステップST1で指令移動方向記憶部25から入力され
た指令移動方向の正、ゼロ、負を判定し、正のときステ
ップST21へ行き、ゼロのとき処理を終了し、負のときス
テップST22へ行く。ステップST21では旧指令移動方向記
憶部31に記憶されている移動方向が正か負かを判定し
(記憶部31に記憶されている移動方向は正または負でゼ
ロはない)正のとき処理を終了し、負のとき移動方向が
正に反転したのでステップST31へ生き、ステップST31で
バックラッシュ補正量出力部29に正方向のバックラッシ
ュ補正を出力するように指令する。ステップST31並びに
ステップST32の後ステップST4へ行き、ステップST4では
旧指令移動方向記憶部31に記憶されている移動方向を新
しく指令する移動方向(記憶部25に記憶されている)を
書き替える。
(発明が解決しようとする課題) ところで、サーボ系に指令する移動の方向が反転した
時点を判定してバックラッシュ補正を行なう第5図、第
6図に示した従来の方式においては、駆動系を含めた制
御系に応答の遅れが存在する為バックラッシュ補正が実
際に補正を必要とする時点よりも早く行われる問題があ
った。具体的な例としては、工作機械において2軸制御
により円弧切削を行なう場合、第7図において、実際に
移動方向を反転させバックラッシュ補正を必要とする位
置xOに工具が到達するよりも幾分早い点xPで、バックラ
ッシュ補正が行なわれる。すなわち、補正と時間の関係
を示す第8図のグラフにおいて速度がゼロになる時点TO
よりも前の時点tPにおいて、バックラッシュ補正が行な
われるため円弧上の点xPにおいて一旦円弧の内側に削り
込まれる喰い込みが発生し、その反動でふくらみを生じ
ると言った、点線1で示すような象限切換時の突起現象
を生じる問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので
あり、バックラッシュ補正をより適切な時点に行なうこ
とにより、円弧などの切削加工を行なうに当り加工誤差
を小さくすることを可能とした、数値制御装置における
バックラッシュ補正方式を提供することを目的とするも
のである。
発明の構成; (課題を解決するための手段) 本発明では上記の問題を解決するために、 送り駆動部を数値制御するための数値制御手段とサー
ボ駆動手段とを有する数値制御装置のバックラッシュ補
正方式において、サーボ駆動手段に位置指令入力として
指令される送り方向が反転したことを判定する第1の手
段と、送り駆動部に設置した速度検出手段からフィード
バックされた速度がゼロになったことあるいは同速度の
正負の符号が反転したことを判定する第2の手段と、バ
ックラッシュ補正量を記憶する記憶部とを有し、前記第
1の手段により指令された送り方向が反転したことを判
定した後、前記第2の手段により速度検出手段からフィ
ードバックされた速度がゼロになったことあるいは同速
度の正負の符号が反転したことを判定したとき、前記記
憶部に記憶されているバックラッシュ補正量を位置の指
令値に加えることを特徴とした数値制御装置のバックラ
ッシュ補正方式が、 提供される。
(作用) 本発明の数値制御装置のバックラッシュ補正方式にお
いては、サーボ系に指令される移動方向の反転を判定し
た後、モータが停止したことあるいは回転方向が反転し
たこと確認した時点にバックラッシュ補正が行われる。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例について説明す
る。第1図は本発明の数値制御装置のバックラッシュ補
正方式をあらわす制御ブロック図である。同図において
第5図と同じ参照番号を付した部分は第5図の場合と同
様な部分を示す。33は速度検出器23で検出しフィードバ
ックされる速度の値をサンプリング時間ごとに記憶(サ
ンプング周期ごとに新しく入力された値に変更する)す
るフィードバック速度記憶部であり、35は、従来の指令
移動方向反転判定部27に対して新しい機能を加えた、バ
ックラッシュ補正時点判定部である。第2図にバックラ
ッシュ補正時点判定部35で行われる処理をフローチャー
トで示す。ステップS1で指令移動方向記憶部25から入力
された指令移動方向の正、ゼロ、負を判定し、正のとき
ステップS21へ行き、ゼロのとき処理を終了し、負のと
きステップS22へ行く。ステップS21では旧指令移動方向
記憶部31に記憶されている移動方向が正か負かを判定し
(記憶部31に記憶されている移動方向は正または負でゼ
ロはない)正のとき処理を終了し、負のとき移動方向が
負から正に反転したのでステップS31へ行く。ステップS
31ではフィードバック速度記憶部33から入力される速度
の正負の符号がゼロあるいは正になっているかどうか判
定する。ゼロまたは正になっていないときゼロまたは正
になるまで待つ。フィードバック速度ゼロまたは正にな
ったとき、ステップS41へ行きバックラッシュ補正量出
力部29に正方向のバックラッシュ補正を出力するように
指令する。ステップS22では旧指令移動方向記憶部31に
記憶されている移動方向が正か負かを判定し負のとき処
理を終了し、正のとき移動方向が正から負に反転したの
でステップS32へ行く。ステップS32ではフィードバック
速度記憶部33から入力される速度の正負の符号がゼロあ
るいは負になっているかどうか判定する。ゼロまたは負
になっていないときゼロまたは負になるまで待つ。フィ
ードバック速度ゼロまたは負になったとき、ステップS4
1へ行きでバックラッシュ補正量出力部29に負方向のバ
ックラッシュ補正を出力するように指令する。ステップ
S41並びにステップS42の後ステップST5へ行き、ステッ
プST5では旧指令移動方向記憶部31に記憶されている移
動方向を新しく指令する移動方向(記憶部25に記憶され
ている)を書き替える。
発明の効果; 以下のように本発明の数値制御装置のバックラッシュ
補正方式によれば、サーボ系に指令した移動方向が反転
した後、駆動部に設置した速度検出器で検出した速度が
ゼロになったことあるいは速度の正負の符号が反転した
ことを確認しときバックラッシュ補正が行われるので、
すなわち、円弧切削の場合について示すと、第3図に示
す工具経路図において点xOにおいて、第4図に示す時間
と速度の関係のグラフでは時間tOでバックラッシュ補正
が行われるので、バックラッシュ補正を行なうことによ
る喰い込みが発生しなくなる。従って本発明によると、
円弧切削において象限切換時の突起現象を生じる問題が
なくなり加工精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の数値制御装置のバックラッシュ補正方
式を表す制御ブロック図、第2図は第1図のバックラッ
シュ補正時点判定部35で行われる処理を示すフローチャ
ート、第3図本発明による円弧切削の場合のバックラッ
シュ補正点を示す図、第4図本発明による円弧切削の場
合の時間と速度の関係においてバックラッシュ補正時点
を示す図、第5図は従来技術における数値制御装置のバ
ックラッシュ補正方式を表す制御ブロック図、第6図は
第5図の指令移動方向反転判定部27で行われる処理を示
すフローチャート、第7図従来技術における円弧切削の
場合のバックラッシュ補正点を示す図、第8図従来技術
における円弧切削の場合の時間と速度の関係においてバ
ックラッシュ補正時点を示す図である。 25……指令移動方向記憶部、29……バックラッシュ補正
出力部、31……旧指令移動方向記憶部、33……フィード
バック速度記憶部、35……バックラッシュ補正時点判定
部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送り駆動部を数値制御するための数値制御
    手段とサーボ駆動手段とを有する数値制御装置のバック
    ラッシュ補正方式において、サーボ駆動手段に位置指令
    入力として指令される送り方向が反転したことを判定す
    る第1の手段と、送り駆動部に設置した速度検出手段か
    らフィードバックされた速度がゼロになったことあるい
    は同速度の正負の符号が反転したことを判定する第2の
    手段と、バックラッシュ補正量を記憶する記憶部とを有
    し、前記第1の手段により指令された送り方向が反転し
    たことを判定した後、前記第2の手段により速度検出手
    段からフィードバックされた速度がゼロになったことあ
    るいは同速度の正負の符号が反転したことを判定したと
    き、前記記憶部に記憶されているバックラッシュ補正量
    を位置の指令値に加えることを特徴とした数値制御装置
    のバックラッシュ補正方式。
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