JP3426779B2 - 数値制御工作機械のバックラッシ補正装置 - Google Patents
数値制御工作機械のバックラッシ補正装置Info
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- JP3426779B2 JP3426779B2 JP06733095A JP6733095A JP3426779B2 JP 3426779 B2 JP3426779 B2 JP 3426779B2 JP 06733095 A JP06733095 A JP 06733095A JP 6733095 A JP6733095 A JP 6733095A JP 3426779 B2 JP3426779 B2 JP 3426779B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械のバ
ックラッシ補正装置に関し、一層詳細には、 直線加工や
円弧補間等による曲線加工における種々の制御軸の送り
速度に対応して、最適なバックラッシ補正を行う数値制
御工作機械のバックラッシ補正装置に関する。
ックラッシ補正装置に関し、一層詳細には、 直線加工や
円弧補間等による曲線加工における種々の制御軸の送り
速度に対応して、最適なバックラッシ補正を行う数値制
御工作機械のバックラッシ補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、三次元切削等を行う工作機械
においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸毎に配置された駆
動機構を用いて加工工具あるいはワークを移動させるこ
とにより、三次元的な立体加工を実現しており、これら
の多軸同時制御には、プログラム式のＮＣ装置が多用さ
れている。
においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸毎に配置された駆
動機構を用いて加工工具あるいはワークを移動させるこ
とにより、三次元的な立体加工を実現しており、これら
の多軸同時制御には、プログラム式のＮＣ装置が多用さ
れている。
【０００３】このＮＣ装置は外部から入力されたデータ
から、所定の動作プログラムにより各軸毎の動作指令値
を解析し、各軸毎のデータを工作機械の各軸の駆動機構
に順次出力し、動作プログラムにより設定された所期の
動作を実行させるものである。ここで、前記の駆動機構
は、加工工具あるいはワークを移動させる駆動源として
のサーボモータと、サーボモータの回転を各軸に伝達す
るためのボールねじ、ギヤトレイン等の伝達機構と、サ
ーボモータを回転駆動するための駆動信号を供給する一
方、位置、速度を検出して駆動信号にフィードバックす
るための位置、速度制御ループ等の制御回路とを含む。
から、所定の動作プログラムにより各軸毎の動作指令値
を解析し、各軸毎のデータを工作機械の各軸の駆動機構
に順次出力し、動作プログラムにより設定された所期の
動作を実行させるものである。ここで、前記の駆動機構
は、加工工具あるいはワークを移動させる駆動源として
のサーボモータと、サーボモータの回転を各軸に伝達す
るためのボールねじ、ギヤトレイン等の伝達機構と、サ
ーボモータを回転駆動するための駆動信号を供給する一
方、位置、速度を検出して駆動信号にフィードバックす
るための位置、速度制御ループ等の制御回路とを含む。
【０００４】この駆動機構では、加工工具あるいはワー
クを移動させる際に、伝達機構によるバックラッシが生
じる。そこで、従来より、このバックラッシを補正する
技術が種々考案されている。
クを移動させる際に、伝達機構によるバックラッシが生
じる。そこで、従来より、このバックラッシを補正する
技術が種々考案されている。
【０００５】一般に、このようなＮＣ装置におけるバッ
クラッシ補正では、例えば、切削送り、早送りあるいは
円弧補間等の曲線制御における制御軸の送り速度をある
速度に設定し、そのときに生じるバックラッシ量を測定
し、これをバックラッシ補正データとして蓄積してお
き、駆動機構の速度制御系に供給して補正する方法が多
用されている。
クラッシ補正では、例えば、切削送り、早送りあるいは
円弧補間等の曲線制御における制御軸の送り速度をある
速度に設定し、そのときに生じるバックラッシ量を測定
し、これをバックラッシ補正データとして蓄積してお
き、駆動機構の速度制御系に供給して補正する方法が多
用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】円弧補間等の曲線制御
において、真円加工を行う場合には、２軸同時制御が必
要であるが、この場合のバックラッシ補正は、各軸毎の
バックラッシ補正量を用いて各軸毎に行われる。ところ
で、このような加工において象限の切り換え時、すなわ
ち、一つの軸の送り方向が＋から−、あるいは−から＋
へ変化するとき、通常のバックラッシ補正を行うと、所
謂、喰い込み現象が生ずる場合がある。図４Ａ〜図４Ｄ
はこの様子を示す図であり、加工工具のバックラッシ補
正前の軌跡Ｓとバックラッシ補正後の軌跡Ｓ′を指令値
との誤差を拡大して図示したものである。図４Ｂは、図
４Ａに対してバックラッシ補正を行った結果、正常にバ
ックラッシ補正が作用し、喰い込み現象が生じない場合
を示し、図４Ｄは、図４Ｃに対して図４Ｂと同じバック
ラッシ補正を行った結果、バックラッシ補正が正常に作
用せず、喰い込み現象が生じる場合を示している。
において、真円加工を行う場合には、２軸同時制御が必
要であるが、この場合のバックラッシ補正は、各軸毎の
バックラッシ補正量を用いて各軸毎に行われる。ところ
で、このような加工において象限の切り換え時、すなわ
ち、一つの軸の送り方向が＋から−、あるいは−から＋
へ変化するとき、通常のバックラッシ補正を行うと、所
謂、喰い込み現象が生ずる場合がある。図４Ａ〜図４Ｄ
はこの様子を示す図であり、加工工具のバックラッシ補
正前の軌跡Ｓとバックラッシ補正後の軌跡Ｓ′を指令値
との誤差を拡大して図示したものである。図４Ｂは、図
４Ａに対してバックラッシ補正を行った結果、正常にバ
ックラッシ補正が作用し、喰い込み現象が生じない場合
を示し、図４Ｄは、図４Ｃに対して図４Ｂと同じバック
ラッシ補正を行った結果、バックラッシ補正が正常に作
用せず、喰い込み現象が生じる場合を示している。
【０００７】この喰い込み現象は、機械系の構造による
ものであり、象限切り換え時に立ち上がりがＡ（図４
Ａ）の如くシャープになる場合には発生せず、立ち上が
りがＢ（図４Ｃ）の如く緩慢な場合に発生する。なおＢ
Ｌはバックラッシ量である。ここで、通常のバックラッ
シ補正は、サーボモータ駆動の１サンプリングタイムの
間にバックラッシ補正量に相当するパルスを一時に加え
て速度制御系を介してサーボモータに供給するため、象
限切り換え時に立ち上がりがシャープになる場合には問
題がないが、立ち上がりが緩慢な場合には、バックラッ
シ補正のタイミングが早すぎるため、喰い込み現象を呈
することになる。
ものであり、象限切り換え時に立ち上がりがＡ（図４
Ａ）の如くシャープになる場合には発生せず、立ち上が
りがＢ（図４Ｃ）の如く緩慢な場合に発生する。なおＢ
Ｌはバックラッシ量である。ここで、通常のバックラッ
シ補正は、サーボモータ駆動の１サンプリングタイムの
間にバックラッシ補正量に相当するパルスを一時に加え
て速度制御系を介してサーボモータに供給するため、象
限切り換え時に立ち上がりがシャープになる場合には問
題がないが、立ち上がりが緩慢な場合には、バックラッ
シ補正のタイミングが早すぎるため、喰い込み現象を呈
することになる。
【０００８】図５Ａ、図５Ｂは、図４Ｂ、図４Ｄを機械
系の動きとして表した図であり、図５Ａは、正常にバッ
クラッシ補正が作用して喰い込み現象が生じない場合、
図５Ｂは、バックラッシ補正が正常に作用せず、喰い込
み現象が生じる場合を示している。図中、ＣはＮＣ指令
値、Ｍはバックラッシ補正前の状態、Ｎはバックラッシ
補正後の状態、ＢＬはバックラッシ量を示している。
系の動きとして表した図であり、図５Ａは、正常にバッ
クラッシ補正が作用して喰い込み現象が生じない場合、
図５Ｂは、バックラッシ補正が正常に作用せず、喰い込
み現象が生じる場合を示している。図中、ＣはＮＣ指令
値、Ｍはバックラッシ補正前の状態、Ｎはバックラッシ
補正後の状態、ＢＬはバックラッシ量を示している。
【０００９】バックラッシ補正が正しく作用し、喰い込
み現象が生じない場合は、バックラッシの間に機械系は
停止しているのに対して、バックラッシ補正が正しく作
用せず、喰い込み現象が生じる場合には、バックラッシ
の間に機械系は少しずつ戻り運動をしていることになる
ため、通常のバックラッシ補正を行うと所望の軌跡であ
る円弧より内側に喰い込む現象を引き起こし、円弧補
間、曲線加工の精度を低下させることになる。
み現象が生じない場合は、バックラッシの間に機械系は
停止しているのに対して、バックラッシ補正が正しく作
用せず、喰い込み現象が生じる場合には、バックラッシ
の間に機械系は少しずつ戻り運動をしていることになる
ため、通常のバックラッシ補正を行うと所望の軌跡であ
る円弧より内側に喰い込む現象を引き起こし、円弧補
間、曲線加工の精度を低下させることになる。
【００１０】この原因は、先にも述べたように、通常の
バックラッシ補正は、サーボモータ駆動の１サンプリン
グタイムの間にバックラッシ補正量に相当するパルスを
一時に加えて速度制御系を介してサーボモータに供給す
るため、象限切り換え時に立ち上がりが緩慢な場合に
は、バックラッシ補正後の軌跡が、加工したい円弧の内
側に喰い込んだ軌跡を描くことになるためである。
バックラッシ補正は、サーボモータ駆動の１サンプリン
グタイムの間にバックラッシ補正量に相当するパルスを
一時に加えて速度制御系を介してサーボモータに供給す
るため、象限切り換え時に立ち上がりが緩慢な場合に
は、バックラッシ補正後の軌跡が、加工したい円弧の内
側に喰い込んだ軌跡を描くことになるためである。
【００１１】一方、特開昭６０−１７２４４４号公報に
記載のＮＣ装置では、上記の如き緩慢な立ち上がりを有
する機械系のバックラッシ補正方法として、サーボモー
タ駆動の１サンプリングタイムの間にバックラッシ補正
量に相当するパルスを一時に加えて速度制御系を介して
サーボモータに供給せず、円弧補間時に生じるバックラ
ッシ量を複数の位置間隔で分割したバックラッシ補正デ
ータを用意しておき、移動位置毎にバックラッシ補正量
を徐々に加える方法が開示されている。
記載のＮＣ装置では、上記の如き緩慢な立ち上がりを有
する機械系のバックラッシ補正方法として、サーボモー
タ駆動の１サンプリングタイムの間にバックラッシ補正
量に相当するパルスを一時に加えて速度制御系を介して
サーボモータに供給せず、円弧補間時に生じるバックラ
ッシ量を複数の位置間隔で分割したバックラッシ補正デ
ータを用意しておき、移動位置毎にバックラッシ補正量
を徐々に加える方法が開示されている。
【００１２】この方法によれば、前記の喰い込み現象を
かなり改善することが可能であるが、次の点で不都合が
存在する。
かなり改善することが可能であるが、次の点で不都合が
存在する。
【００１３】すなわち、第１に、上記の喰い込み現象
は、制御軸の送り速度によりその量が変化するため、あ
る制御軸の送り速度で測定したバックラッシ量をもとに
バックラッシ補正を行っただけでは完全な補正にならな
いという点であり、第２に、分割位置に対応して、サー
ボモータ駆動の１サンプリングタイムの間に当該分割位
置におけるバックラッシ補正量に相当するパルスを速度
制御系を介してサーボモータに供給しているため、緩慢
な立ち上がり部の勾配の変化に追従したバックラッシ補
正となっていないという点である。
は、制御軸の送り速度によりその量が変化するため、あ
る制御軸の送り速度で測定したバックラッシ量をもとに
バックラッシ補正を行っただけでは完全な補正にならな
いという点であり、第２に、分割位置に対応して、サー
ボモータ駆動の１サンプリングタイムの間に当該分割位
置におけるバックラッシ補正量に相当するパルスを速度
制御系を介してサーボモータに供給しているため、緩慢
な立ち上がり部の勾配の変化に追従したバックラッシ補
正となっていないという点である。
【００１４】第２の点について詳細に説明すると以下の
如くなる。緩慢な立ち上がりを持つ場合のバックラッシ
を詳細に分析すると、図６（指令値との誤差を拡大して
図示）に示すように、シャープな立ち上がり部分Ａと、
それに続く緩慢な立ち上がり部分Ｂに分かれており、緩
慢な立ち上がり部分Ｂでは、各位置毎の分割距離Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ３に応じて勾配が徐々に変化している。
如くなる。緩慢な立ち上がりを持つ場合のバックラッシ
を詳細に分析すると、図６（指令値との誤差を拡大して
図示）に示すように、シャープな立ち上がり部分Ａと、
それに続く緩慢な立ち上がり部分Ｂに分かれており、緩
慢な立ち上がり部分Ｂでは、各位置毎の分割距離Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ３に応じて勾配が徐々に変化している。
【００１５】従って、位置に応じたバックラッシ補正量
に基づいて、速度制御系を介してサーボモータに供給す
る１サンプリングタイム当たりのパルスレートを変化さ
せなければ、正確なバックラッシ補正ができないことに
なる。
に基づいて、速度制御系を介してサーボモータに供給す
る１サンプリングタイム当たりのパルスレートを変化さ
せなければ、正確なバックラッシ補正ができないことに
なる。
【００１６】この問題を解決するため、本出願人による
特開平３−２０８５４２号公報には、複数の位置間隔で
分割した指令速度毎のバックラッシ補正データと、駆動
系であるサーボモータに供給されるパルスレートデータ
を算出するための指令速度毎のパルスレートデータ算出
用データとを用意しておき、指令速度と位置に応じて当
該バックラッシ補正データおよびパルスレートデータ算
出用データを読み出し、これらのデータからバックラッ
シ補正用のパルス信号を算出してサーボモータに供給し
バックラッシ補正を行う技術が開示されている。
特開平３−２０８５４２号公報には、複数の位置間隔で
分割した指令速度毎のバックラッシ補正データと、駆動
系であるサーボモータに供給されるパルスレートデータ
を算出するための指令速度毎のパルスレートデータ算出
用データとを用意しておき、指令速度と位置に応じて当
該バックラッシ補正データおよびパルスレートデータ算
出用データを読み出し、これらのデータからバックラッ
シ補正用のパルス信号を算出してサーボモータに供給し
バックラッシ補正を行う技術が開示されている。
【００１７】しかしながら、上記特開平３−２０８５４
２号公報に開示されたバックラッシ補正方法では、バッ
クラッシ補正のためサーボモータに供給されるパルス信
号がＸ軸方向の移動量である分割距離Ｍ０、Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３（図６参照）のみに基づいて算出され、また、
円弧補間時には、その半径とは無関係に算出されるよう
に構成されている。
２号公報に開示されたバックラッシ補正方法では、バッ
クラッシ補正のためサーボモータに供給されるパルス信
号がＸ軸方向の移動量である分割距離Ｍ０、Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３（図６参照）のみに基づいて算出され、また、
円弧補間時には、その半径とは無関係に算出されるよう
に構成されている。
【００１８】ところで、バックラッシは、本来１軸の移
動反転時に発生する１軸のみの現象である。従って、例
えばバックラッシ補正すべき補正軸がＹ軸である場合、
Ｙ軸のバックラッシ補正のために、当該Ｙ軸を駆動する
サーボモータに供給すべきパルス信号のパルスレートデ
ータは、Ｙ軸方向の移動量に基づいて算出する必要があ
り、バックラッシ補正軸における移動量により上記パル
スレートデータを算出しない場合、バックラッシ補正に
誤差を生じるという問題が生じる。
動反転時に発生する１軸のみの現象である。従って、例
えばバックラッシ補正すべき補正軸がＹ軸である場合、
Ｙ軸のバックラッシ補正のために、当該Ｙ軸を駆動する
サーボモータに供給すべきパルス信号のパルスレートデ
ータは、Ｙ軸方向の移動量に基づいて算出する必要があ
り、バックラッシ補正軸における移動量により上記パル
スレートデータを算出しない場合、バックラッシ補正に
誤差を生じるという問題が生じる。
【００１９】また、特開平３−２０８５４２号公報のバ
ックラッシ補正方法では、特定の円弧補間の半径Ｒに対
しては、正確なバックラッシ補正が可能であるが、円弧
補間の半径Ｒが異なれば、移動量である分割距離Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ３も変化するため、バックラッシ補正に誤差が
発生するという不都合がある。
ックラッシ補正方法では、特定の円弧補間の半径Ｒに対
しては、正確なバックラッシ補正が可能であるが、円弧
補間の半径Ｒが異なれば、移動量である分割距離Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ３も変化するため、バックラッシ補正に誤差が
発生するという不都合がある。
【００２０】以上説明したように、従来のバックラッシ
補正方法では、円弧補間を行う場合等、制御軸の送り方
向反転時に生じるバックラッシ補正時に、制御軸の送り
速度に対して、当該制御軸の送り速度に最適なバックラ
ッシ補正がなされておらず、また、緩慢な立ち上がりを
有し、象限切り換え時に喰い込み現象が生じる場合に正
確なバックラッシ補正がなされていないため、加工精度
の低下が生じるという不都合が存在している。
補正方法では、円弧補間を行う場合等、制御軸の送り方
向反転時に生じるバックラッシ補正時に、制御軸の送り
速度に対して、当該制御軸の送り速度に最適なバックラ
ッシ補正がなされておらず、また、緩慢な立ち上がりを
有し、象限切り換え時に喰い込み現象が生じる場合に正
確なバックラッシ補正がなされていないため、加工精度
の低下が生じるという不都合が存在している。
【００２１】また、この不都合を解決すべく提案された
特開平３−２０８５４２号公報のバックラッシ補正方法
では、制御軸の送り方向反転時に生じるバックラッシ補
正時に、バックラッシ補正軸における移動量から上記パ
ルスレートデータを算出していないため、バックラッシ
補正に誤差を生じるという問題があり、また、円弧補間
の半径Ｒが異なれば、移動量である分割距離Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３も変化するため、バックラッシ補正に誤差が発
生するという不都合がある。
特開平３−２０８５４２号公報のバックラッシ補正方法
では、制御軸の送り方向反転時に生じるバックラッシ補
正時に、バックラッシ補正軸における移動量から上記パ
ルスレートデータを算出していないため、バックラッシ
補正に誤差を生じるという問題があり、また、円弧補間
の半径Ｒが異なれば、移動量である分割距離Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３も変化するため、バックラッシ補正に誤差が発
生するという不都合がある。
【００２２】本発明は、これらの不都合を解決し、円弧
補間を含む動作制御において、バックラッシを高精度に
補正することのできる数値制御工作機械のバックラッシ
補正装置を提供することを目的とする。
補間を含む動作制御において、バックラッシを高精度に
補正することのできる数値制御工作機械のバックラッシ
補正装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、所定の動作プログラムに基づき、駆動
力伝達機構を介して各制御軸に駆動力を付与すること
で、加工工具、ワーク等に対する動作を実行するセミク
ローズドループ方式の数値制御工作機械において、前記
制御軸の送り方向反転時に生じる前記駆動力伝達機構の
バックラッシ量を前記送り方向に対する複数の位置間隔
で分割したバックラッシ補正データと、前記制御軸にお
ける前記分割した各位置間隔での前記送り方向の移動量
とを、前記送り方向に対する送り速度毎に蓄積する補正
データ蓄積手段と、前記補正データ蓄積手段から前記バ
ックラッシ補正データおよび前記移動量を読み出し、前
記各位置間隔毎に前記制御軸の送り速度に適応したバッ
クラッシ補正用パルスレートデータを算出するバックラ
ッシ補正量算出手段とを備え、前記バックラッシ補正量
算出手段により算出した前記バックラッシ補正用パルス
レートデータに基づき前記制御軸を制御してバックラッ
シ補正を行うことを特徴とする。
めに、本発明は、所定の動作プログラムに基づき、駆動
力伝達機構を介して各制御軸に駆動力を付与すること
で、加工工具、ワーク等に対する動作を実行するセミク
ローズドループ方式の数値制御工作機械において、前記
制御軸の送り方向反転時に生じる前記駆動力伝達機構の
バックラッシ量を前記送り方向に対する複数の位置間隔
で分割したバックラッシ補正データと、前記制御軸にお
ける前記分割した各位置間隔での前記送り方向の移動量
とを、前記送り方向に対する送り速度毎に蓄積する補正
データ蓄積手段と、前記補正データ蓄積手段から前記バ
ックラッシ補正データおよび前記移動量を読み出し、前
記各位置間隔毎に前記制御軸の送り速度に適応したバッ
クラッシ補正用パルスレートデータを算出するバックラ
ッシ補正量算出手段とを備え、前記バックラッシ補正量
算出手段により算出した前記バックラッシ補正用パルス
レートデータに基づき前記制御軸を制御してバックラッ
シ補正を行うことを特徴とする。
【００２４】また、本発明は、前記制御軸が前記加工工
具、ワーク等に対して円弧補間による動作を行う際、前
記移動量が、前記円弧補間の半径および補正区間におけ
る円弧の中心角度に基づき、前記制御軸の前記送り方向
に対する移動量として算出され、前記バックラッシ補正
データとともに前記補正データ蓄積手段に蓄積されるこ
とを特徴とする。
具、ワーク等に対して円弧補間による動作を行う際、前
記移動量が、前記円弧補間の半径および補正区間におけ
る円弧の中心角度に基づき、前記制御軸の前記送り方向
に対する移動量として算出され、前記バックラッシ補正
データとともに前記補正データ蓄積手段に蓄積されるこ
とを特徴とする。
【００２５】
【作用】本発明に係る数値制御工作機械のバックラッシ
補正装置は、上記の如く構成されているものであり、制
御軸の送り方向反転時に生じる駆動力伝達機構のバック
ラッシ量を前記送り方向に対する複数の位置間隔で分割
したバックラッシ補正データと、前記制御軸における前
記分割した各位置間隔での前記送り方向の移動量とを制
御軸の送り速度毎に補正データ蓄積手段に蓄積してい
る。
補正装置は、上記の如く構成されているものであり、制
御軸の送り方向反転時に生じる駆動力伝達機構のバック
ラッシ量を前記送り方向に対する複数の位置間隔で分割
したバックラッシ補正データと、前記制御軸における前
記分割した各位置間隔での前記送り方向の移動量とを制
御軸の送り速度毎に補正データ蓄積手段に蓄積してい
る。
【００２６】バックラッシ補正にあたっては、先ず、制
御軸の送り速度とその位置とから補正データ蓄積手段よ
り対応するバックラッシ補正データおよび送り方向の移
動量を読み出す。
御軸の送り速度とその位置とから補正データ蓄積手段よ
り対応するバックラッシ補正データおよび送り方向の移
動量を読み出す。
【００２７】次に、バックラッシ補正量算出手段におい
て、当該制御軸の送り速度と位置により、例えば、その
前後の速度に対応して補間演算したバックラッシ補正デ
ータおよび移動量から当該制御軸の送り速度に対応した
最適なバックラッシ補正用パルスレートデータを算出す
る。
て、当該制御軸の送り速度と位置により、例えば、その
前後の速度に対応して補間演算したバックラッシ補正デ
ータおよび移動量から当該制御軸の送り速度に対応した
最適なバックラッシ補正用パルスレートデータを算出す
る。
【００２８】次いで、前記バックラッシ補正量算出手段
により算出したバックラッシ補正用パルスレートデータ
が制御軸の駆動源に供給され、バックラッシ補正が行わ
れる。
により算出したバックラッシ補正用パルスレートデータ
が制御軸の駆動源に供給され、バックラッシ補正が行わ
れる。
【００２９】さらに、本発明に係る数値制御工作機械の
バックラッシ補正装置では、円弧補間による動作を行う
際、前記移動量を、円弧補間の半径および補正区間にお
ける中心角度に基づいて算出して補正データ蓄積部に蓄
積しておき、この移動量からバックラッシ補正用パルス
レートデータを求める。
バックラッシ補正装置では、円弧補間による動作を行う
際、前記移動量を、円弧補間の半径および補正区間にお
ける中心角度に基づいて算出して補正データ蓄積部に蓄
積しておき、この移動量からバックラッシ補正用パルス
レートデータを求める。
【００３０】従って、円弧補間を行う場合等、制御軸の
送り方向反転時に生じるバックラッシ補正時に、制御軸
の送り速度に対して最適なバックラッシ補正が可能とな
り、また、緩慢な立ち上がりを有し、象限切り換え時に
喰い込み現象が生じるケースにおいても正確なバックラ
ッシ補正が可能となり、加工精度を向上することができ
る。
送り方向反転時に生じるバックラッシ補正時に、制御軸
の送り速度に対して最適なバックラッシ補正が可能とな
り、また、緩慢な立ち上がりを有し、象限切り換え時に
喰い込み現象が生じるケースにおいても正確なバックラ
ッシ補正が可能となり、加工精度を向上することができ
る。
【００３１】また、バックラッシ補正軸における移動量
から上記バックラッシ補正用パルスレートデータを算出
するため、バックラッシ補正に誤差を生じることがな
く、円弧補間時において、その半径が異なる場合であっ
ても、円弧補間の半径および補正区間における中心角度
からバックラッシ補正用パルスレートデータを算出する
ため、バックラッシ補正軸のみを補正することができ、
バックラッシ補正に誤差を生じることがない。
から上記バックラッシ補正用パルスレートデータを算出
するため、バックラッシ補正に誤差を生じることがな
く、円弧補間時において、その半径が異なる場合であっ
ても、円弧補間の半径および補正区間における中心角度
からバックラッシ補正用パルスレートデータを算出する
ため、バックラッシ補正軸のみを補正することができ、
バックラッシ補正に誤差を生じることがない。
【００３２】
【実施例】次に、本発明に係る数値制御工作機械のバッ
クラッシ補正装置について好適な実施例を挙げ、添付の
図面に基づいて以下詳細に説明する。
クラッシ補正装置について好適な実施例を挙げ、添付の
図面に基づいて以下詳細に説明する。
【００３３】図１は、本実施例に係る数値制御工作機械
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【００３４】図１において、外部から入力される指令デ
ータ２は、データ解析部４により加工指令の種別、指令
速度および位置等の指令内容が解析され、各制御軸毎の
送り速度を算出して駆動信号が作成される。この駆動信
号は速度制御部６を介してサーボモータ８に供給され、
ボールねじ１２を回転する。ボールねじ１２はサーボモ
ータ８の回転運動を直線運動に変換し、これによって移
動台１０が指令位置まで移動することになる。参照符号
１８は位置検出用のエンコーダであり、このエンコーダ
１８からの検出位置信号は、速度制御部６に供給され、
よく知られるフィードバックループを形成している。
ータ２は、データ解析部４により加工指令の種別、指令
速度および位置等の指令内容が解析され、各制御軸毎の
送り速度を算出して駆動信号が作成される。この駆動信
号は速度制御部６を介してサーボモータ８に供給され、
ボールねじ１２を回転する。ボールねじ１２はサーボモ
ータ８の回転運動を直線運動に変換し、これによって移
動台１０が指令位置まで移動することになる。参照符号
１８は位置検出用のエンコーダであり、このエンコーダ
１８からの検出位置信号は、速度制御部６に供給され、
よく知られるフィードバックループを形成している。
【００３５】参照符号１４（１４ａ〜１４ｎ）は補正デ
ータ部であり、円弧補間時に生じるバックラッシ量を複
数の位置間隔で分割したバックラッシ補正データと、前
記の分割した各位置に応じて、前記フィードバックルー
プを介して前記サーボモータに供給するパルスレートデ
ータを算出するためのパルスレートデータ算出用データ
とが、複数の制御軸の送り速度毎に夫々対応して補正デ
ータ部１４ａ〜１４ｎに蓄積されている。
ータ部であり、円弧補間時に生じるバックラッシ量を複
数の位置間隔で分割したバックラッシ補正データと、前
記の分割した各位置に応じて、前記フィードバックルー
プを介して前記サーボモータに供給するパルスレートデ
ータを算出するためのパルスレートデータ算出用データ
とが、複数の制御軸の送り速度毎に夫々対応して補正デ
ータ部１４ａ〜１４ｎに蓄積されている。
【００３６】図２はこの補正データ部１４ａ〜１４ｎに
蓄積された補正データの内容を示す図である。Ｆ1〜Ｆm
は制御軸の送り速度、Ｄ0〜Ｄnは分割位置であり、各制
御軸の送り速度Ｆ1〜Ｆm毎および各分割位置Ｄ0〜Ｄn毎
に、円弧補間時に生じるバックラッシ量を、位置間隔で
分割したバックラッシ補正データＢＬ0〜ＢＬnmと、バ
ックラッシ補正軸における分割した位置に応じて速度制
御部６を介して前記サーボモータ８に供給するパルスレ
ートデータを算出するためのパルスレートデータ算出用
データＬ1〜Ｌnmとが蓄積されている。
蓄積された補正データの内容を示す図である。Ｆ1〜Ｆm
は制御軸の送り速度、Ｄ0〜Ｄnは分割位置であり、各制
御軸の送り速度Ｆ1〜Ｆm毎および各分割位置Ｄ0〜Ｄn毎
に、円弧補間時に生じるバックラッシ量を、位置間隔で
分割したバックラッシ補正データＢＬ0〜ＢＬnmと、バ
ックラッシ補正軸における分割した位置に応じて速度制
御部６を介して前記サーボモータ８に供給するパルスレ
ートデータを算出するためのパルスレートデータ算出用
データＬ1〜Ｌnmとが蓄積されている。
【００３７】参照符号１６は、バックラッシ補正量算出
部であり、制御軸の送り速度に対応して補正データ部１
４ａ〜１４ｎからバックラッシ補正データＢＬ0〜ＢＬ
nmおよびパルスレートデータ算出用データＬ1〜Ｌnmを
読み出し、当該制御軸の送り速度と前記位置間隔に応じ
て補間演算等により、バックラッシ補正データＢＬ0〜
ＢＬnmからバックラッシ補正量を算出し、パルスレート
データ算出用データＬ1〜Ｌnmからパルスレートデータ
を算出し、速度制御部６に供給する。
部であり、制御軸の送り速度に対応して補正データ部１
４ａ〜１４ｎからバックラッシ補正データＢＬ0〜ＢＬ
nmおよびパルスレートデータ算出用データＬ1〜Ｌnmを
読み出し、当該制御軸の送り速度と前記位置間隔に応じ
て補間演算等により、バックラッシ補正データＢＬ0〜
ＢＬnmからバックラッシ補正量を算出し、パルスレート
データ算出用データＬ1〜Ｌnmからパルスレートデータ
を算出し、速度制御部６に供給する。
【００３８】本発明に係る数値制御工作機械は、基本的
には以上のように構成されるものであって、以下その作
用、効果について詳細に説明する。
には以上のように構成されるものであって、以下その作
用、効果について詳細に説明する。
【００３９】外部から入力される指令データ２は、デー
タ解析部４により、加工指令の種別、指令速度が識別さ
れる。加工指令が真円加工等の円弧補間である場合、象
限の切り換え位置に達した軸の駆動信号は、前記指令速
度から算出された各制御軸の送り速度と位置データとに
従って、補正データ部１４ａ〜１４ｎから当該制御軸の
送り速度と位置とに対応した補正データが読み出され
る。
タ解析部４により、加工指令の種別、指令速度が識別さ
れる。加工指令が真円加工等の円弧補間である場合、象
限の切り換え位置に達した軸の駆動信号は、前記指令速
度から算出された各制御軸の送り速度と位置データとに
従って、補正データ部１４ａ〜１４ｎから当該制御軸の
送り速度と位置とに対応した補正データが読み出され
る。
【００４０】例えば、制御軸の送り速度がＦ1で分割位
置がＤ1の場合、図２に示す分割したバックラッシ補正
データＢＬ11と、分割位置Ｄ1に応じて速度制御部６を
介してサーボモータ８に供給するパルスレートデータを
算出するためのパルスレートデータ算出用データＬ11と
が読み出される。バックラッシ補正量算出部１６では、
このバックラッシ補正データＢＬ11とパルスレートデー
タ算出用データＬ11とから、パルスレートデータを算出
する。
置がＤ1の場合、図２に示す分割したバックラッシ補正
データＢＬ11と、分割位置Ｄ1に応じて速度制御部６を
介してサーボモータ８に供給するパルスレートデータを
算出するためのパルスレートデータ算出用データＬ11と
が読み出される。バックラッシ補正量算出部１６では、
このバックラッシ補正データＢＬ11とパルスレートデー
タ算出用データＬ11とから、パルスレートデータを算出
する。
【００４１】バックラッシ補正用のパルスレートデータ
は、Ｙ軸方向のバックラッシ量／Ｙ軸方向の移動量であ
り、上記の例の場合、バックラッシ補正データＢＬ11／
パルスレートデータ算出用データＬ11となる。これがバ
ックラッシ補正用のパルスレートデータとしてバックラ
ッシ補正量算出部１６から速度制御部６に供給される。
速度制御部６は、バックラッシ補正用パルスレートデー
タにより補正されたパルス信号をサーボモータ８に供給
する。
は、Ｙ軸方向のバックラッシ量／Ｙ軸方向の移動量であ
り、上記の例の場合、バックラッシ補正データＢＬ11／
パルスレートデータ算出用データＬ11となる。これがバ
ックラッシ補正用のパルスレートデータとしてバックラ
ッシ補正量算出部１６から速度制御部６に供給される。
速度制御部６は、バックラッシ補正用パルスレートデー
タにより補正されたパルス信号をサーボモータ８に供給
する。
【００４２】制御軸の送り速度がバックラッシ補正デー
タを蓄積した速度の間の値である時には、隣接する速度
（制御軸の送り速度の前後の速度）に対応したバックラ
ッシ補正データを読み出し、バックラッシ補正量算出部
１６で補間演算によって算出する。
タを蓄積した速度の間の値である時には、隣接する速度
（制御軸の送り速度の前後の速度）に対応したバックラ
ッシ補正データを読み出し、バックラッシ補正量算出部
１６で補間演算によって算出する。
【００４３】例えば、図２において、制御軸の送り速度
Ｆ1 が１０００、制御軸の送り速度Ｆ2 が２０００で、制
御軸の送り速度が１４００の時、分割位置Ｄ1における
バックラッシ補正データＢＬ11は、ＢＬ11＋（ＢＬ12−
ＢＬ11）×（４００／１０００）となり、同様にしてパ
ルスレートデータ算出用データＬ11は、Ｌ11＋（Ｌ12−
Ｌ11）×（４００／１０００）となる。
Ｆ1 が１０００、制御軸の送り速度Ｆ2 が２０００で、制
御軸の送り速度が１４００の時、分割位置Ｄ1における
バックラッシ補正データＢＬ11は、ＢＬ11＋（ＢＬ12−
ＢＬ11）×（４００／１０００）となり、同様にしてパ
ルスレートデータ算出用データＬ11は、Ｌ11＋（Ｌ12−
Ｌ11）×（４００／１０００）となる。
【００４４】ところで、バックラッシは、本来１軸の移
動反転時に発生する１軸のみの現象である。従って、例
えばバックラッシ補正すべき補正軸がＹ軸である場合、
Ｙ軸のバックラッシ補正のために、当該Ｙ軸を駆動する
サーボモータ８に供給すべきパルス信号のパルスレート
の算出は、図３に示すように、緩慢な立ち上がり部分Ｂ
では、Ｙ軸方向の移動量である分割距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
３に基づいて算出する必要がある。
動反転時に発生する１軸のみの現象である。従って、例
えばバックラッシ補正すべき補正軸がＹ軸である場合、
Ｙ軸のバックラッシ補正のために、当該Ｙ軸を駆動する
サーボモータ８に供給すべきパルス信号のパルスレート
の算出は、図３に示すように、緩慢な立ち上がり部分Ｂ
では、Ｙ軸方向の移動量である分割距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
３に基づいて算出する必要がある。
【００４５】そこで、円弧補間処理の場合、図３に示す
円弧補間の半径Ｒ、第１補正区間の角度θ１、第２補正
区間の角度θ２、第３補正区間の角度θ３に従って、第
１補正区間の分割距離Ｌ１はＲ・（１−ｃｏｓθ１）、
第２補正区間の分割距離Ｌ２はＲ・（ｃｏｓθ１−ｃｏ
ｓθ２）、第３補正区間の分割距離Ｌ３はＲ・（ｃｏｓ
θ２−ｃｏｓθ３）で表される。ここで、分割距離Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ３がＹ軸方向の移動量であるパルスレート
データ算出用データとなる。これに基づいて、バックラ
ッシ補正量算出部１６においてバックラッシ補正データ
およびパルスレートデータ算出用データからパルスレー
トデータを算出すればよい。これにより、Ｙ軸のみのバ
ックラッシ現象として、Ｘ軸に関係なくバックラッシ補
正を行うことができる。
円弧補間の半径Ｒ、第１補正区間の角度θ１、第２補正
区間の角度θ２、第３補正区間の角度θ３に従って、第
１補正区間の分割距離Ｌ１はＲ・（１−ｃｏｓθ１）、
第２補正区間の分割距離Ｌ２はＲ・（ｃｏｓθ１−ｃｏ
ｓθ２）、第３補正区間の分割距離Ｌ３はＲ・（ｃｏｓ
θ２−ｃｏｓθ３）で表される。ここで、分割距離Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ３がＹ軸方向の移動量であるパルスレート
データ算出用データとなる。これに基づいて、バックラ
ッシ補正量算出部１６においてバックラッシ補正データ
およびパルスレートデータ算出用データからパルスレー
トデータを算出すればよい。これにより、Ｙ軸のみのバ
ックラッシ現象として、Ｘ軸に関係なくバックラッシ補
正を行うことができる。
【００４６】なお、上記実施例は、円弧補間の場合につ
いて説明したが、本発明のバックラッシ補正装置は、１
軸送りの直線加工および同時多軸制御の曲線加工の場合
においても適用可能である。
いて説明したが、本発明のバックラッシ補正装置は、１
軸送りの直線加工および同時多軸制御の曲線加工の場合
においても適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る数値制御工
作機械のバックラッシ補正装置によれば、円弧補間を行
う場合等、制御軸の送り方向反転時に生じるバックラッ
シ補正時に、制御軸の送り速度に対して最適なバックラ
ッシ補正が可能となり、また、緩慢な立ち上がりを有
し、象限切り換え時に喰い込み現象が生じるケースにお
いても正確なバックラッシ補正が可能となり、セミクロ
ーズドループ方式の数値制御工作機械における加工精度
を向上することができるという効果が得られる。
作機械のバックラッシ補正装置によれば、円弧補間を行
う場合等、制御軸の送り方向反転時に生じるバックラッ
シ補正時に、制御軸の送り速度に対して最適なバックラ
ッシ補正が可能となり、また、緩慢な立ち上がりを有
し、象限切り換え時に喰い込み現象が生じるケースにお
いても正確なバックラッシ補正が可能となり、セミクロ
ーズドループ方式の数値制御工作機械における加工精度
を向上することができるという効果が得られる。
【００４８】また、バックラッシ補正軸における移動量
により、上記パルスレートデータを算出するため、バッ
クラッシ補正に誤差を生じることがなく、円弧補間時に
おいて、その半径が異なる場合であっても、円弧補間の
半径および補正区間における中心角度からパルスレート
データを算出するため、バックラッシ補正軸のみを補正
することができ、バックラッシ補正に誤差を生じること
がないという効果が得られる。
により、上記パルスレートデータを算出するため、バッ
クラッシ補正に誤差を生じることがなく、円弧補間時に
おいて、その半径が異なる場合であっても、円弧補間の
半径および補正区間における中心角度からパルスレート
データを算出するため、バックラッシ補正軸のみを補正
することができ、バックラッシ補正に誤差を生じること
がないという効果が得られる。
【００４９】さらに、本発明に係るバックラッシ補正装
置は、円弧補間以外の場合にも適用でき、例えば、１軸
送りの直線加工および同時多軸制御の曲線加工の場合に
も適用することが可能である。
置は、円弧補間以外の場合にも適用でき、例えば、１軸
送りの直線加工および同時多軸制御の曲線加工の場合に
も適用することが可能である。
【図１】本発明に係る数値制御工作機械の構成を示す図
である。
である。
【図２】補正データ部の蓄積内容の一例を示す図であ
る。
る。
【図３】本実施例における緩慢な立ち上がりを持つ場合
のバックラッシ補正を説明する図である。
のバックラッシ補正を説明する図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは、円弧補間における喰い込み
現象を説明する図である。
現象を説明する図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂは、図４Ｂ、図４Ｄの喰い込み
現象を機械系の動きとして表した図である。
現象を機械系の動きとして表した図である。
【図６】
従来技術における緩慢な立ち上がりを持つ場合
のバックラッシ補正を説明する図である。
のバックラッシ補正を説明する図である。
２…指令データ ４…データ解
析部 ６…速度制御部 ８…サーボモ
ータ １０…移動台 １２…ボール
ねじ １４、１４ａ〜１４ｎ…補正データ部 １６…バック
ラッシ補正量算出部 １８…エンコーダ
析部 ６…速度制御部 ８…サーボモ
ータ １０…移動台 １２…ボール
ねじ １４、１４ａ〜１４ｎ…補正データ部 １６…バック
ラッシ補正量算出部 １８…エンコーダ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊東 正頼
静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株
式会社 沼津事業所内
(72)発明者 大嶽 信久
静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株
式会社 沼津事業所内
(72)発明者 黒川 哲郎
静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株
式会社 沼津事業所内
(56)参考文献 特開 平３−208542（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−72913（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−251303（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05B 19/00 - 19/404
Claims (2)
- 【請求項１】所定の動作プログラムに基づき、駆動力伝
達機構を介して各制御軸に駆動力を付与することで、加
工工具、ワーク等に対する動作を実行するセミクローズ
ドループ方式の数値制御工作機械において、 前記制御軸の送り方向反転時に生じる前記駆動力伝達機
構のバックラッシ量を前記送り方向に対する複数の位置
間隔で分割したバックラッシ補正データと、前記制御軸
における前記分割した各位置間隔での前記送り方向の移
動量とを、前記送り方向に対する送り速度毎に蓄積する
補正データ蓄積手段と、 前記補正データ蓄積手段から前記バックラッシ補正デー
タおよび前記移動量を読み出し、前記各位置間隔毎に前
記制御軸の送り速度に適応したバックラッシ補正用パル
スレートデータを算出するバックラッシ補正量算出手段
とを備え、 前記バックラッシ補正量算出手段により算出した前記バ
ックラッシ補正用パルスレートデータに基づき前記制御
軸を制御してバックラッシ補正を行うことを特徴とする
数値制御工作機械のバックラッシ補正装置。 - 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記制御軸が前記加工工具、ワーク等に対して円弧補間
による動作を行う際、前記移動量は、前記円弧補間の半
径および補正区間における円弧の中心角度に基づき、前
記制御軸の前記送り方向に対する移動量として算出さ
れ、前記バックラッシ補正データとともに前記補正デー
タ蓄積手段に蓄積されることを特徴とする数値制御工作
機械のバックラッシ補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06733095A JP3426779B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 数値制御工作機械のバックラッシ補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06733095A JP3426779B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 数値制御工作機械のバックラッシ補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08263117A JPH08263117A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3426779B2 true JP3426779B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=13341909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06733095A Expired - Lifetime JP3426779B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 数値制御工作機械のバックラッシ補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3426779B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008225780A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Okuma Corp | 工作機械における旋回軸のバックラッシ補正方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3215067B2 (ja) * | 1997-03-21 | 2001-10-02 | ファナック株式会社 | 移動方向反転時の位置補正方法 |
| US6097168A (en) * | 1997-08-25 | 2000-08-01 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Position control apparatus and method of the same, numerical control program preparation apparatus and method of the same, and methods of controlling numerical control machine tool |
| JP2001166805A (ja) | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Toshiba Mach Co Ltd | ハイブリッド制御方式の工作機械のロストモーション補正値設定方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体および数値制御工作機械 |
| JP2003048136A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-18 | Mori Seiki Co Ltd | 送り装置の制御方法及び制御装置 |
| JP4510722B2 (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 |
| 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 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP06733095A patent/JP3426779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008225780A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Okuma Corp | 工作機械における旋回軸のバックラッシ補正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08263117A (ja) | 1996-10-11 |
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