JP3226413B2 - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JP3226413B2 JP05696994A JP5696994A JP3226413B2 JP 3226413 B2 JP3226413 B2 JP 3226413B2 JP 05696994 A JP05696994 A JP 05696994A JP 5696994 A JP5696994 A JP 5696994A JP 3226413 B2 JP3226413 B2 JP 3226413B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等の数値制御
装置にかかり、特に送り駆動系に存在するロストモーシ
ョンの補正を行う数値制御装置のロストモーション補正
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来技術における数値制御装置の
ロストモーション補正装置を説明するための制御ブロッ
ク図である。主制御部2は、紙テープ1から入力される
NC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値Xをサーボ系の位置制御部3に出
力する。位置制御部3では位置指令値Xと位置フィード
バック信号Xb との差に基づいて速度指令を算出し、速
度制御部5に出力する。加算器4では速度指令にロスト
モーション補正を加えて速度指令値Vとしている。位置
フィードバック信号Xb はモータ7に接続された位置検
出部8により間接的に制御対象であるテーブル11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
は速度指令値Vと速度フィードバック信号Vb との差に
基づいてトルク指令Tを算出してパワーアンプ6に出力
する。速度フィードバック信号Vbはモータ7に機械的
に連結された速度検出部9によって検出される信号であ
る。パワーアンプ6ではトルク指令Tを発生させるため
の電流Iをモータ7に出力する。電流Iによってモータ
7に発生したトルクはボールネジ10に伝達される。ボ
ールネジ10はこの伝達トルクをテーブル11の推進力
に変換する。
【0003】一般に送り軸駆動系は図6に示すようにモ
ータ7の出力トルクをボールネジ10などの機構部を介
して制御対象(例えばテーブル11)に伝達する構成と
なっており、系のガタ・遊びなどに起因するバックラッ
シュを取り除いた場合でも、駆動部の摩擦力や剛性に依
存するボールネジ10のねじれや伸縮などの弾性変形に
よるロストモーション要因が存在する。このロストモー
ション量は制御対象の送り方向が反転した場合に大きく
発生し、制御対象の追従遅れによって加工誤差の原因と
なる。
【0004】このロストモーション量を補正するため
に、ロストモーション補正部18が設けられている。ロ
ストモーション補正部18は、制御対象となる送り軸の
捩じれなどの変形に関するデータを記憶しておき、ロス
トモーションが発生する制御が指令された時に、記憶さ
れたデータに基づきロストモーションの補正を行うもの
である。ロストモーション補正部18には、制御対象と
なる送り軸の変形特性に関するデータを入力するデータ
設定部17と、このデータを記憶するロストモーション
データ記憶部16が設けられている。また、ロストモー
ション補正部18は、主制御部2により算出される位置
制御値を常に監視し、送り方向記憶部12はサンプリン
グ周期ごとの送り方向を記憶する。また、前回のサンプ
リング周期の送り方向は、旧位置指令送り方向記憶部1
3に記憶されている。そして、ロストモーション補正起
動判定部14において、これらの記憶部に記憶された今
回の送り方向および前回の送り方向とを比較して変更が
あり、さらに速度指令値の符号が反転した場合にロスト
モーションの補正を行うことを決定する。そして、この
決定に基づきロストモーション補正出力部15は、前述
のロストモーションデータ記憶部16に記憶されたデー
タに基づき補正量の出力を行う。
【0005】図7に図6のロストモーション補正起動判
定部14で行なわれる処理をフローチャートで示す。ス
テップS1で指令値が変化しているか判定し、変化して
いる時はステップS2へ行き、変化していない時は処理
を終了する。ステップS2では送り方向記憶部12から
入力された位置指令の送り方向の正負を判定し、負の時
はステップS31へ行き、正の時はステップS32へ行
く。ステップS31では旧位置指令送り方向記憶部13
に記憶されている送り方向の正負を判定し、負の時は処
理を終了し、正の時は送り方向が負に反転したのでステ
ップS51へ行く。ステップS51では速度指令値Vの
符号反転を判定し、反転していない時はステップS51
を繰り返し、反転した時はステップS61へ行く。この
ループでは、追従遅れのために指令値の反転時に発生し
ている位置偏差がなくなるタイミングを待つ。ステップ
S61並びにステップS62の後ステップS7へ行き、
ステップS7では旧位置指令送り方向記憶部13に記憶
されている送り方向を新しく指令する送り方向に書き替
える。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、サーボ系に
指令する送り方向が反転し、速度指令値が0になる(位
置偏差がなくなる)タイミングを待ってロストモーショ
ン補正を行なう図6、図7に示した従来の装置において
は、位置検出部の出力信号に高周波の振動成分やノイズ
があるため、ロストモーション補正が起動するタイミン
グにバラツキがでるという問題があった。具体的な例と
して、工作機械において送り軸の運動により創成加工を
行なう場合について説明する。図3に送り軸が連続的に
反転する際の送り軸位置と時間、速度指令値Vと時間の
関係を示す。この場合、ロストモーションの最終的な起
動トリガーとなる速度指令値Vの符号反転のタイミング
は実加工に問題が出るほどずれない。図4に送り軸が一
旦停止後に反転する際の送り軸位置と時間、速度指令値
Vと時間の関係を示す。図5は図4の速度指令値Vと時
間の関係の拡大図である。位置指令値Xの変化がない時
点では、速度指令値Vはほぼ0となる。しかし微視的に
見ると、一定値である位置指令値Xに対して位置検出部
からの出力信号には高周波の振動成分やノイズが含まれ
ており、これらの偏差及びその偏差から算出する速度指
令値Vには微小振動成分が発生する。したがって位置指
令値反転後から速度指令値Vの符号が反転するまでの時
間は一定でなく、よってロストモーション補正が起動す
るタイミングに時間的なバラツキがでる。このため、連
続してワークを加工する場合にも送り軸反転部で加工形
状にバラツキが出てしまう。また位置検出部からの出力
信号の高周波の振動成分やノイズを、出力信号の分解
能、周波数応答を低下させることなく取り除くことは難
しい。
【0007】本発明は上述のような事情から成されたも
のであり、本発明の目的はロストモーション補正の起動
を適切の時点に行なうことにより、創成加工を行なうに
当たり加工誤差を小さくすることを可能とした、数値制
御装置におけるロストモーション補正装置を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、工作機械の送り軸の駆動制御をする数値
制御装置の駆動機構の変形に起因する制御ずれ量である
ロストモーション量を補正するロストモーション補正部
において、位置指令値の送り方向が変更されたことを判
定する第1判定部と、位置指令値が過去の所定サンプリ
ング回数にわたって変化がないかを判定する第2判定部
と、速度指令値の符号が変更されたことを判定する第3
判定手段と、前記第1判定部にて前記の判定がなされか
つ第2判定部にて前記の判定がなされた場合、または前
記第1判定部にて前記の判定がなされかつ第3判定部に
て前記の判定がなされた場合にロストモーション量の補
正指示を行う起動判定部とを有している。
【0009】
【作用】本発明にあっては、位置指令値の反転後、反転
前の位置指令値の履歴を判定し送り軸が一停止せずに
直ちに反転する場合には従来通り速度指令値もしくは位
置偏差の符号反転を待ってロストモーション補正を出力
し、送り軸が一旦停止しているもしくは送り速度が非常
に遅い状態から反転する場合には速度指令値もしくは位
置偏差の符号反転を待たないでロストモーション補正を
出力する。
【0010】
【実施例】以下、この発明にかかる好適な実施例を図面
にしたがって説明する。図1は本発明にかかる数値制御
装置の一実施例を示す制御ブロック図であり、ロストモ
ーション補正部20以外の構成要素については図6に示
した従来の装置と同一である。またロストモーション補
正部20内の各構成要素についても従来の装置と同様の
構成については同一の符号を付し、その説明は省略す
る。本実施例において、位置制御値は送り方向記憶部1
2に送られると並行して、履歴記憶部21にも送られ
る。履歴記憶部21においては、所定回数過去までのサ
ンプリング時の位置制御値を記憶する。この記憶される
制御値の数、すなわち履歴として記憶されるサンプリン
グ周期数はデータ設定部23によって、変更可能となっ
ている。ロストモーション補正起動判定部22は、従来
の判定基準、すなわち位置指令値の送り方向の変化およ
び速度指令値の符号変化に加えて、新たに履歴記憶部2
1に記憶された位置指令値の履歴も含めて判定を行う。
すなわち、位置指令値が過去の所定サンプリング回数に
渡って変化がなかった場合には、速度指令値の符号反転
がなくてもロストモーションの補正を行う指令を行う。
【0011】図2にロストモーション補正起動判定部2
2で行なわれる処理をフローチャートで示す。ステップ
S1で指令値が変化しているか判定し、変化している時
はステップS2へ行き、変化していない時は処理を終了
する。ステップS2では送り方向記憶部12から入力さ
れた位置指令の送り方向の正負を判定し、負の時はステ
ップS31へ行き、正の時はステップS32へ行く。ス
テップS31では旧位置指令送り方向記憶部13に記憶
されている送り方向の正負を判定し、負の時は処理を終
了し、正の時は送り方向が負に反転したのでステップS
41へ行く。ステップS41ではデータ設定部17に記
憶されている履歴判定を行なう回数だけ送り方向反転前
の位置指令値を比較し、同じであればステップS61へ
行き、変化していればステップS51へ行く。ステップ
S51では速度指令値Vの符号反転を判定し、反転して
いない時はステップS51を繰り返し、反転した時はス
テップS61へ行く。このループでは、追従遅れのため
に指令値の反転時に発生している位置偏差がなくなるタ
イミングを待つ。ステップS61並びにステップS62
の後ステップS7へ行き、ステップS7では旧位置指令
送り方向記憶部13に記憶されている送り方向を新しく
指令する送り方向に書き替える。
【0012】続いて本実施例の作用について説明する。
ステップS41を追加したことで、反転前に一旦停止が
ある送り運動において、速度指令値の符号反転を待たな
いでロストモーション補正を起動させることで、ロスト
モーション補正が起動するタイミングに時間的なバラツ
キが出ないように出来る。従来技術において速度指令値
の符号反転を待ってロストモーション補正を起動させて
いたのは、位置指令値の反転後に指令に対する追従遅れ
が小さくなる時点を選んだもので、適当に設定されたサ
ンプリング周期の回数だけ位置指令値が変化していなけ
れば追従遅れは無視出来るほど小さくなるので速度指令
値の符号反転を待つ必要はない。一方、一旦停止する動
作がなく、即座に反転運動が行われる場合においては、
従来と同じく速度指令値の符号反転を待ってロストモー
ション補正が起動する。つまり、送り方向が反転する前
の状況を適切に判断してロストモーション補正の起動タ
イミングを決めることが出来る。なお、この発明は上記
の実施例に限定されるものではなく、例えば、ステップ
S41において位置指令値の変化量が設定された量より
も小さい場合が設定された回数続くことを判断するもの
でもよい。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明の数値制御装置のロ
ストモーション補正装置によれば、送り軸の反転前の状
態によらずロストモーション補正をより適切の時点でバ
ラツキなく行なうことにより創成加工を行なった場合の
加工誤差を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値制御装置のロストモーション補正
装置の一例を示す制御ブロック図である。
【図2】本発明の数値制御装置のロストモーション補正
装置の一例を示すフローチャートである。
【図3】従来技術における、送り軸が連続的に反転する
際のロストモーション補正の起動タイミングの説明する
図である。
【図4】従来技術における、送り軸が一旦停止後に反転
する際のロストモーション補正の起動タイミングを説明
する図である。
【図5】図4の拡大図である。
【図6】従来技術におけるロストモーション補正装置の
一例を示す制御ブロック図である。
【図7】従来技術におけるロストモーション補正装置の
一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 紙テープ 2 主制御部 3 位置制御部 4 加算器 5 速度制御部 6 パワーアンプ 7 モータ 8 位置検出部 9 速度検出部 10 ボールネジ 11 テーブル 12 送り方向記憶部 13 旧位置指令送り方向記憶部 14 ロストモーション補正起動判定部 15 ロストモーション補正出力部 16 ロストモーションデータ記憶部 17 データ設定部 18 ロストモーション補正部 20 ロストモーション補正部 21 履歴記憶部 22 ロストモーション補正起動判定部 23 データ設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 15/013 G05B 19/404

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の送り軸の駆動制御をする数値
    制御装置であって、 駆動機構の変形に起因する制御ずれ量であるロストモー
    ション量を補正するロストモーション補正部を含み、 前記ロストモーション補正部は、位置指令値の送り方向
    が変更されたことを判定する第1判定部と、 位置指令値が過去の所定サンプリング回数にわたって変
    化がないかを判定する第2判定部と、 速度指令値の符号が変更されたことを判定する第3判定
    と、 前記第1判定部にて前記の判定がなされかつ第2判定部
    にて前記の判定がなされた場合、 または前記第1判定部にて前記の判定がなされかつ第3
    判定部にて前記の判定がなされた場合にロストモーショ
    ン量の補正指示を行う起動判定部とを有することを特徴
    とする数値制御装置。
  2. 【請求項2】 工作機械の送り軸の駆動制御をする数値
    制御装置であって、 駆動機構の変形に起因する制御ずれ量であるロストモー
    ション量を補正するロストモーション補正部を含み、 前記ロストモーション補正部は、位置指令値の送り方向
    が変更されたことを判定する第1判定部と、 位置指令値が過去の所定サンプリング回数にわたって変
    化がないかを判定する第2判定部と、 位置指令値と実際の送り軸の位置との偏差の符号が変更
    されたことを判定する第3判定と、 前記第1判定部にて前記の判定がなされかつ第2判定部
    にて前記の判定がなされた場合、 または前記第1判定部にて前記の判定がなされかつ第3
    判定部にて前記の判定がなされた場合に、ロストモーシ
    ョン量の補正指示を行う起動判定部とを有することを特
    徴とする数値制御装置。
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JP3647953B2 (ja) * 1995-12-13 2005-05-18 ファナック株式会社 加工作用点の位置ずれ補正方法
JP4510723B2 (ja) * 2005-08-22 2010-07-28 オークマ株式会社 ロストモーション補正機能を有する位置制御装置
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CN105190462B (zh) * 2013-03-14 2018-01-16 三菱电机株式会社 伺服控制装置

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