JP3445474B2 - Position control device and position control method - Google Patents

Position control device and position control method

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JP3445474B2
JP3445474B2 JP22855297A JP22855297A JP3445474B2 JP 3445474 B2 JP3445474 B2 JP 3445474B2 JP 22855297 A JP22855297 A JP 22855297A JP 22855297 A JP22855297 A JP 22855297A JP 3445474 B2 JP3445474 B2 JP 3445474B2
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倫雄 松本
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御(以下、
NC)工作機械等の複数の制御軸を有する制御対象の位
置制御を行うNC装置などの位置制御装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to numerical control (hereinafter,
NC) A position control device such as an NC device for performing position control of a controlled object having a plurality of control axes such as a machine tool.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、マシニングセンタやNC旋盤装
置等のNC工作機械では、一般的に、モータ等の回転駆
動源からの回転力をラック及びピンオン、ボールねじ及
びナットなどからなるの送り機構によって直線運動に変
換し、被加工物を固定するテーブルや被加工物を切削す
る工具等を所定の位置に移動させている。近年、被加工
物の自由曲面を加工するために、例えば、5軸などの複
数の制御軸を有するNC工作機械が一般的になってい
る。このようなNC工作機械の制御軸の制御方式として
は、いわゆるフルクローズドフィードバック方式とセミ
クローズドフィードバック方式が知られている。
2. Description of the Related Art For example, in an NC machine tool such as a machining center or an NC lathe device, generally, a rotational force from a rotary drive source such as a motor is linearly moved by a feed mechanism including a rack and pin-on, a ball screw and a nut. A table for converting the motion to fix the workpiece, a tool for cutting the workpiece, and the like are moved to a predetermined position. 2. Description of the Related Art In recent years, NC machine tools having a plurality of control axes such as five axes have become common in order to machine a free-form surface of a workpiece. A so-called full-closed feedback method and a semi-closed feedback method are known as control methods for the control axis of the NC machine tool.

【0003】フルクローズドフィードバック方式は、テ
ーブル等の制御対象にリニヤスケールなどの位置検出装
置を直接設置し、この位置検出装置からの位置信号をサ
ーボモータにフィードバックして位置制御を行う方式で
ある。この方式では、制御対象の位置を直接検出するこ
とができるため、制御対象の位置決め精度が高いのが特
徴である。しかしながら、上記の方式では、位置検出装
置とサーボモータとの間のフィードバックループ中に、
比較的機械剛性の低いラック及びピンオン、ボールねじ
及びナットなどからなる送り機構が介在するため、サー
ボ系の固有周波数が低下し、位置ループゲインを高める
ことが難しい。このため、サーボ系の追従性を高めるこ
とが難しい。
The full-closed feedback system is a system in which a position detecting device such as a linear scale is directly installed on a controlled object such as a table, and a position signal from the position detecting device is fed back to a servo motor to perform position control. In this method, the position of the controlled object can be directly detected, and therefore the positioning accuracy of the controlled object is high. However, in the above method, in the feedback loop between the position detection device and the servo motor,
Since a rack and a feed-on mechanism including a pin-on, a ball screw, a nut, and the like having relatively low mechanical rigidity are interposed, the natural frequency of the servo system is lowered, and it is difficult to increase the position loop gain. Therefore, it is difficult to improve the followability of the servo system.

【0004】一方、セミクローズドフィードバック方式
は、テーブル等の制御対象を駆動するサーボモータにレ
ゾルバや光学式のロータリエンコーダ等の回転位置検出
器を取り付け、この回転位置検出器からの検出された回
転量をサーボモータにフィードバックし、サーボモータ
の回転量を制御することで間接的にテーブル等の制御対
象の位置制御を行う方式である。この方式では、サーボ
ループ中に比較的機械剛性の低いラック及びピンオン、
ボールねじ及びナットなどからなる送り機構が介在しな
いため、サーボ系の固有周波数を高くとれ、サーボモー
タの追従性を高くすることが可能であることが特徴であ
る。このため、NC工作機械ではセミクローズドフィー
ドバック方式によって駆動制御を行うのが一般的となっ
ている。しかしながら、セミクローズドフィードバック
方式では、サーボモータを駆動制御して間接的にテーブ
ル等の制御対象の位置制御を行っている。このため、制
御軸の送り方向を逆転した場合には、ボールねじ及びナ
ットなどの送り機構に存在するいわゆるバックラッシュ
や弾性変形等による機械的な位置誤差が発生してしまう
ことがあり、これによりテーブル等の制御対象の制御軸
方向における位置誤差が発生してしまう。このような制
御対象の制御軸方向における位置誤差が存在すると、被
加工物の精密な加工を行うことができない。
On the other hand, in the semi-closed feedback system, a rotary position detector such as a resolver or an optical rotary encoder is attached to a servomotor for driving a controlled object such as a table, and the rotation amount detected by the rotary position detector is attached. Is fed back to the servo motor and the rotation amount of the servo motor is controlled to indirectly control the position of a control target such as a table. With this method, racks and pin-ons with relatively low mechanical rigidity are included in the servo loop.
Since there is no feed mechanism including a ball screw and a nut, the characteristic feature of the servo system is that the natural frequency of the servo system can be increased and the followability of the servo motor can be improved. Therefore, in NC machine tools, drive control is generally performed by a semi-closed feedback method. However, in the semi-closed feedback method, the servo motor is drive-controlled to indirectly control the position of a control target such as a table. For this reason, when the feed direction of the control shaft is reversed, mechanical position error may occur due to so-called backlash or elastic deformation existing in the feed mechanism such as the ball screw and nut. A position error occurs in the control axis direction of a control target such as a table. If there is such a position error in the control axis direction of the controlled object, it is not possible to perform precise machining of the workpiece.

【0005】このため、従来のNC工作機械を制御する
NC装置は、バックラッシュ補正機能とよばれる位置誤
差を補正する機能を有しているのが一般的である。この
バックラッシュ補正機能は、位置指令値と実際の制御対
象の位置との差(位置誤差)を予めレーザ測長器等の検
出手段によって測定しておき、制御軸の送り方向の逆転
時に上記の位置誤差を打ち消す所定の補正量を位置指令
に加えるものである。上記のバックラッシュ補正機能を
用いれば、バックラッシュ等の機械的誤差が発生する制
御軸方向の正確な位置制御は概ね可能となる。
For this reason, the NC device for controlling the conventional NC machine tool generally has a function called a backlash correction function for correcting a position error. This backlash correction function measures the difference (positional error) between the position command value and the actual position of the controlled object by detecting means such as a laser length measuring device in advance, and when the control axis feed direction is reversed, A predetermined correction amount for canceling the position error is added to the position command. If the above-mentioned backlash correction function is used, accurate position control in the control axis direction, which causes a mechanical error such as backlash, is generally possible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マシニ
ングセンタ等の複数の制御軸を有するNC工作機械で
は、複数の制御軸間で相互に作用する力が存在するた
め、各軸を上記のようなバックラッシュ補正機能によっ
て補正しても、工具やテーブル等の所定の制御点には、
他の方向の位置誤差が生じることが通例である。例え
ば、X,Y,Z軸方向に送り機構を有するマシンングセ
ンタにおいて、テーブル上に固定された被加工物を主軸
に取り付けられた回転工具によって加工する場合を考え
る。所定の軸、例えば、X軸方向に送り制御しながら工
具によって被加工物を切削加工するような場合には、X
軸方向の送り機構の案内面には、X軸方向の送りによる
力や切削力等によって生じる反力やモーメントなどが作
用する。すなわち、X軸方向の送り機構の案内面には、
X軸方向の力以外にY,Z軸方向に作用する力が生じ
る。
However, in an NC machine tool having a plurality of control axes such as a machining center, there is a force that interacts between the plurality of control axes, so that each axis has a backlash as described above. Even if it is corrected by the correction function, the predetermined control points such as tools and tables are
It is common for position errors in other directions to occur. For example, consider a case where a machining center having a feed mechanism in the X, Y, and Z axis directions is used to machine a workpiece fixed on a table by a rotary tool attached to a spindle. When cutting a workpiece with a tool while controlling the feed in a predetermined axis, for example, the X-axis direction, X
A reaction force, a moment, or the like generated by a force due to the X-axis feed, a cutting force, or the like acts on the guide surface of the axial feed mechanism. That is, on the guide surface of the X-axis feed mechanism,
In addition to the force in the X-axis direction, a force acting in the Y- and Z-axis directions is generated.

【0007】通常、送り機構の案内面には、微小な隙間
などの機械的なガタが存在し、また、弾性変形も生じう
る。したがって、X軸方向の送り機構の案内面にY,Z
軸方向に力が作用すると、X軸方向のみならず、Y,Z
軸方向に位置変位が生じる。このようなX軸方向の送り
の際のY,Z軸方向の位置変位は、X軸の送り方向が逆
転すると、X軸方向の送り機構の案内面に作用する力の
向きが逆転することから、Y,Z軸方向の位置誤差とな
って顕著に現れる。このような誤差は、Y,Z軸方向の
送り機構についても同様に生じ、X,Y,Z軸方向の各
送り機構に相互に作用する力によって発生する。このた
め、従来においては、X,Y,Z軸の各軸方向のバック
ラッシュ補正機能によって各制御軸の送り機構に発生す
るバックラッシュ等の機械的誤差を補正しても、上述の
ような位置誤差が存在していた。この位置誤差の存在に
よって、被加工物の加工面に形状誤差が生じる原因とな
っていた。このような位置誤差は、上記のセミクローズ
ドフィードバック方式およびフルクローズドフィードバ
ック方式による制御方式のいずれの場合についても発生
しうる。
Usually, the guide surface of the feeding mechanism has mechanical play such as a minute gap, and elastic deformation may occur. Therefore, Y, Z
When a force acts in the axial direction, not only in the X-axis direction but also in Y, Z
Positional displacement occurs in the axial direction. Such a positional displacement in the Y and Z axis directions during the X-axis feed is because the direction of the force acting on the guide surface of the X-axis feed mechanism is reversed when the X-axis feed direction is reversed. , Y, and Z axis direction position errors, and appear significantly. Such an error similarly occurs in the Y- and Z-axis feed mechanisms, and is caused by the forces that interact with each other in the X-, Y-, and Z-axis feed mechanisms. Therefore, conventionally, even if a mechanical error such as a backlash generated in the feed mechanism of each control axis is corrected by the backlash correction function in the X, Y, and Z axis directions, the position as described above is corrected. There was an error. The presence of this position error has caused a shape error on the machined surface of the workpiece. Such a position error can occur in any of the above-described control methods based on the semi-closed feedback method and the full-closed feedback method.

【0008】本発明は、上記のような問題を解消すべく
なされたものであって、複数の制御軸を有する制御対象
の一の制御軸の送り方向の逆転時に、制御対象の目標位
置に対する前記一の制御軸方向以外の他の制御軸方向に
生じる位置誤差の補正が可能な位置制御装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and when the feed direction of one control axis having a plurality of control axes is reversed, the target position of the control object is changed. An object of the present invention is to provide a position control device capable of correcting a position error that occurs in a control axis direction other than one control axis direction.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の位置制御装置
は、被加工物および工具を任意の位置に移動可能な複数
の制御軸を有する制御対象の位置制御を行う位置制御手
段と、前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の
逆転の検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する
他の制御軸方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位
置制御手段に対して出力する第1の位置補正手段とを有
し、前記第1の位置補正手段は、前記他の制御軸の制御
指令を補正し、かつ、前記他の制御軸の制御指令を補正
する補正量の大きさを前記工具にかかる切削力に応じて
変化させる
A position control device of the present invention comprises position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes capable of moving a workpiece and a tool to arbitrary positions, and a plurality of the position control means. One of the control axes of
A first position correction means for outputting to the position control means a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to the target position of the controlled object in response to the detection of reverse rotation . The position correction unit 1 controls the other control axis.
Correct the command, and also correct the control command of the other control axis
Depending on the cutting force applied to the tool,
Change .

【0010】本発明の位置制御装置は、複数の制御軸を
有する制御対象の位置制御を行う位置制御手段と、前記
複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の検出
に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制御軸
方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御手段
に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、前記第
1の位置補正手段は、前記他の制御軸の制御指令を補正
し、かつ、前記他の制御軸の制御指令を補正する補正量
を前記一の制御軸の送り方向の位置の関数として保持し
ている。
The position control device of the present invention responds to position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes and detection of reverse rotation of the feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correcting means for outputting a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to the target position of the controlled object to the position controlling means, wherein the first position correcting means comprises A correction amount for correcting the control command for the other control axis and for correcting the control command for the other control axis is held as a function of the position of the one control axis in the feed direction.

【0011】本発明の位置制御装置は、複数の制御軸を
有する制御対象の位置制御を行う位置制御手段と、前記
複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の検出
に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制御軸
方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御手段
に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、前記第
1の位置補正手段は、前記他の制御軸の制御指令を補正
し、かつ、前記他の制御軸の制御指令を補正する補正量
を前記一の制御軸の送り方向の複数位置に関して離散的
に保持し、前記離散的に保持された補正量を補間して前
記一の制御軸の送り方向の位置に応じた補正量を算出す
る。
The position control device of the present invention responds to position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes and detection of reverse rotation of the feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correcting means for outputting a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to the target position of the controlled object to the position controlling means, wherein the first position correcting means comprises A correction amount for correcting the control command of the other control axis and for correcting the control command of the other control axis is discretely held for a plurality of positions in the feed direction of the one control axis, The correction amount held in is interpolated to calculate the correction amount corresponding to the position of the one control axis in the feed direction.

【0012】本発明の位置制御装置は、複数の制御軸を
有する制御対象の位置制御を行う位置制御手段と、前記
複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の検出
に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制御軸
方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御手段
に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、前記制
御対象は、被加工物および工具を任意の位置に移動可能
な複数の制御軸を有する数値制御工作機械であり、前記
第1の位置補正手段は、前記数値制御工作機械による被
加工物の加工時と非加工時とで他の制御軸の位置指令を
補正する補正量を変更する手段を有する。
The position control device of the present invention responds to position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes and detection of reverse rotation of the feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correction means for outputting to the position control means a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to a target position of the control object, the control object being a workpiece. And a numerically controlled machine tool having a plurality of control axes capable of moving a tool to an arbitrary position, wherein the first position correcting means is used for machining and non-machining a workpiece by the numerically controlled machine tool. It has means for changing a correction amount for correcting the position command of another control axis.

【0013】本発明の位置制御装置は、複数の制御軸を
有する制御対象の位置制御を行う位置制御手段と、前記
複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の検出
に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制御軸
方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御手段
に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、前記第
1の位置補正手段は、出力した他の制御軸の位置補正量
毎に累積値を積算し、所定の工程が終了後に当該累積値
を対応する制御軸に制御指令として出力する。
The position control device of the present invention is responsive to position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes and detection of reverse rotation in the feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correcting means for outputting a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to the target position of the controlled object to the position controlling means, wherein the first position correcting means comprises The cumulative value is integrated for each output position correction amount of the other control axis, and the cumulative value is output as a control command to the corresponding control axis after the predetermined process is completed.

【0014】本発明の位置制御方法は、被加工物および
工具を任意の位置に移動可能な複数の制御軸を有する制
御対象の位置制御方法であって、前記複数の制御軸のう
ち一の制御軸の送り方向の逆転を当該制御軸に対する位
置指令から検出し、前記一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向に生じる位置誤差を補正する補正量を他の制御
軸に対する位置指令として当該他の制御軸に出力し、か
つ、前記補正量を前記工具にかかる切削力の大きさに応
じて変化させる。
The position control method of the present invention is a position control method of a controlled object having a plurality of control axes capable of moving a workpiece and a tool to arbitrary positions, wherein one of the plurality of control axes is controlled. The reverse rotation of the feed direction of the axis is detected from the position command for the control axis, and in accordance with the detection of the reverse rotation of the feed direction of the one control axis, a position error generated in the other control axis direction with respect to the target position of the control target is detected. The correction amount to be corrected is output to the other control axis as a position command for the other control axis, and the correction amount is changed according to the magnitude of the cutting force applied to the tool.

【0015】本発明の位置制御方法は、複数の制御軸を
有する制御対象の位置制御方法であって、前記複数の制
御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転を当該制御軸に
対する位置指令から検出し、前記一の制御軸の送り方向
の逆転の検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対す
る他の制御軸方向に生じる位置誤差を補正する補正量を
他の制御軸に対する位置指令として当該他の制御軸に出
力し、かつ、前記補正量を前記一の制御軸の送り方向の
位置に応じて変化させる。
The position control method of the present invention is a position control method for a controlled object having a plurality of control axes, wherein a reversal of the feed direction of one of the plurality of control axes is made to a position command for the control axis. And a correction amount for correcting a position error occurring in the direction of the other control axis with respect to the target position of the control target in response to the detection of the reverse rotation of the feed direction of the one control axis as a position command for the other control axis. The correction amount is output to the other control shaft, and the correction amount is changed according to the position of the one control shaft in the feed direction.

【0016】本発明の位置制御方法は、被加工物および
工具を任意の位置に移動可能な複数の制御軸を有する制
御対象の位置制御方法であって、前記複数の制御軸のう
ち一の制御軸の送り方向の逆転を当該制御軸に対する位
置指令から検出し、前記一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向に生じる位置誤差を補正する補正量を他の制御
軸に対する位置指令として当該他の制御軸に出力し、か
つ、前記工具による前記被加工物の加工時と非加工時と
で前記補正量を変更する。
The position control method of the present invention is a position control method of a controlled object having a plurality of control axes capable of moving a workpiece and a tool to arbitrary positions, wherein one of the plurality of control axes is controlled. The reverse rotation of the feed direction of the axis is detected from the position command for the control axis, and in accordance with the detection of the reverse rotation of the feed direction of the one control axis, a position error generated in the other control axis direction with respect to the target position of the control target is detected. The correction amount to be corrected is output to the other control axis as a position command for the other control axis, and the correction amount is changed depending on whether the workpiece is machined or not machined by the tool.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1は、本発明に係る位置
制御装置としてのNC装置の一実施形態の構成を示す説
明図である。図1において、NC装置1は、NCプログ
ラム解析・位置指令分配部3と、X,Y,Z軸位置補正
部4〜6と、加算部8〜10と、X,Y,Z軸サーボ制
御部12〜14と、X,Y,Z軸サーボドライバ15〜
17とを有している。また、X,Y,Z軸サーボドライ
バ15〜17には、X,Y,Z軸サーボモータ18〜2
0が接続されている。X,Y,Z軸サーボモータ18〜
20には、例えば光学式のロータリエンコーダなどの回
転位置検出器18a〜20aが備わっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of an NC device as a position control device according to the present invention. 1, the NC device 1 includes an NC program analysis / position command distribution unit 3, X, Y, and Z axis position correction units 4 to 6, an addition unit 8 to 10, and an X, Y, and Z axis servo control unit. 12 to 14 and X, Y, Z axis servo drivers 15 to
17 and 17. The X, Y and Z axis servo drivers 15 to 17 include X, Y and Z axis servo motors 18 to 2.
0 is connected. X, Y, Z axis servo motor 18-
20 is equipped with rotational position detectors 18a to 20a such as an optical rotary encoder.

【0028】NCプログラム解析処理・位置指令分配部
3は、例えば、被加工物を加工する工具の軌跡データな
どを所定の言語でプログラミング化したNCプログラミ
ングを解析(解読)処理して軌跡データを各制御軸の移
動すべき位置指令に変換し、これを各制御軸に分配す
る。各制御軸に対する位置指令rx ,ry ,rz は、所
定時間当たりの移動量として順次出力される。この移動
量は、例えばパルス量として与えられる。上記の機能
は、一般的にNC装置に通常的に備わった機能である。
また、NCプログラムは、一般的には、CADシステム
や自動プログラミングシステムによって作成され、所定
の記憶媒体を介して、または、通信手段によってNC装
置1にダウンロードされる。
The NC program analysis processing / position command distribution unit 3 analyzes (decodes) NC programming in which, for example, trajectory data of a tool for machining a workpiece in a predetermined language is analyzed (decoded) to obtain trajectory data. It is converted into a position command to move the control axis, and this is distributed to each control axis. The position commands r x , r y , r z for each control axis are sequentially output as the movement amount per predetermined time. This movement amount is given as a pulse amount, for example. The functions described above are generally the functions normally provided in the NC device.
Further, the NC program is generally created by a CAD system or an automatic programming system, and is downloaded to the NC device 1 via a predetermined storage medium or by communication means.

【0029】X,Y,Z軸位置補正部4〜6は、NCプ
ログラム解析処理・位置指令分配部3から受けた位置指
令rx ,ry ,rz に基づき、各軸X,Y,Z軸の送り
方向(移動方向)の逆転を検出する。この送り方向の逆
転の検出は、順次入力される各位置指令(移動量)の前
回と今回の符号が反転したか否かを判別することによっ
て検出される。
The X, Y, and Z axis position correction units 4 to 6 are based on the position commands r x , r y , and r z received from the NC program analysis processing / position command distribution unit 3, and each axis X, Y, Z. Detects reverse rotation of the axis feed direction (movement direction). The detection of the reverse rotation of the feed direction is detected by determining whether or not the signs of the previous time and the current time of each position command (movement amount) sequentially input are reversed.

【0030】X軸位置補正部4は、入力される位置指令
x の逆転を検出すると、位置指令rx ,ry ,rz
補正する補正量DXX,DXY,DXZをX,Y,Z軸加算器
8,9,10にそれぞれ出力する。Y軸位置補正部5
は、入力される位置指令ry の逆転を検出すると、位置
指令rx ,ry ,rz を補正する補正量DYX,DYY,D
YZをX,Y,Z軸加算器8,9,10にそれぞれ出力す
る。Z軸位置補正部6は、入力される位置指令rz の逆
転を検出すると、位置指令rx ,ry ,rz を補正する
補正量DZX,DZY,DZZをX,Y,Z軸加算器8,9,
10にそれぞれ出力する。X,Y,Z軸加算部8〜10
は、各位置指令rx ,ry ,rz をそれぞれrx+DXX
+DYX+DZX,ry +DYY+DXY+DZY,rz +DZZ
YZ+DXZとしてX,Y,Z軸サーボ制御部12〜14
に出力する。
The X-axis position correcting unit 4 detects the reversal of the position command r x inputted position command r x, r y, the correction amount D XX to correct the r z, D XY, the D XZ X, It outputs to the Y and Z axis adders 8, 9 and 10, respectively. Y-axis position correction unit 5
Detects the reverse rotation of the input position command r y , the correction amounts D YX , D YY , D for correcting the position commands r x , r y , r z
YZ is output to the X, Y and Z axis adders 8, 9 and 10, respectively. When the Z-axis position correction unit 6 detects the reverse rotation of the input position command r z , the correction amounts D ZX , D ZY , and D ZZ for correcting the position commands r x , r y , and r z are set to X, Y, Z. Axis adders 8, 9,
Output to 10 respectively. X, Y, Z axis adder 8-10
Is the position command r x , r y , r z , respectively r x + D XX
+ D YX + D ZX, r y + D YY + D XY + D ZY, r z + D ZZ +
X, Y, Z axis servo control units 12 to 14 as D YZ + D XZ
Output to.

【0031】ここで、上記の補正量DXX,DXY,DXZ
YX,DYY,DYZ,DZX,DZY,D ZZについて説明す
る。X軸位置補正部4からX軸加算器8に出力される補
正量DXXは、ボールねじ及びナットなどのX軸方向の送
り機構に存在するいわゆるバックラッシュや弾性変形等
による機械的な位置誤差を補正するための補正量であ
る。同様にY,Z軸位置補正部5,6からそれぞれY,
Z軸加算器9,10に出力される補正量DYY,DZZは、
ボールねじ及びナットなどのX軸方向の送り機構に存在
するいわゆるバックラッシュや弾性変形等による機械的
な位置誤差を補正するための補正量である。以下、補正
量DXX,DYY,DZZをバックラッシュ補正量と呼ぶ。こ
れらのバックラッシュ補正量DXX,DYY,DZZは、制御
対象である例えばNC工作機械などの機械について各制
御軸の送り方向の逆転時に発生する機械誤差を、工作機
械の組立調整時等に予め測定することにより決定され
る。
Here, the above correction amount DXX, DXY, DXZ
DYX, DYY, DYZ, DZX, DZY, D ZZExplain about
It Output from the X-axis position correction unit 4 to the X-axis adder 8
Positive amount DXXIs for feeding the ball screw and nut in the X-axis direction.
The so-called backlash and elastic deformation existing in the mechanism
The correction amount for correcting the mechanical position error due to
It Similarly, from the Y and Z axis position correction units 5 and 6, respectively,
Correction amount D output to Z-axis adders 9 and 10YY, DZZIs
Present in X-axis feed mechanism such as ball screw and nut
Mechanical due to so-called backlash and elastic deformation
It is a correction amount for correcting a large position error. Below, correction
Amount DXX, DYY, DZZIs called the backlash correction amount. This
Backlash correction amount D of theseXX, DYY, DZZControl
For each target machine such as NC machine tool
Machine errors that occur when the spindle feed direction reverses
Determined by measuring in advance when adjusting the assembly of the machine
It

【0032】一方、X軸位置補正部4からX軸の位置指
令rx の送り方向が逆転する際にY,Z軸加算器9,1
0にそれぞれ出力される補正量DXY,DXZは、X軸の位
置指令rx の送り方向が逆転する際に、Y軸およびZ軸
方向に生じる位置誤差を補正するための補正量である。
すなわち、例えば、マシニングセンタ等の複数の制御軸
を有するNC工作機械では、例えば、X軸方向に送り制
御しながら工具によって被加工物を切削加工するような
場合には、X軸方向の送り機構の案内面には、X軸方向
の送りによる力や切削力等によって生じる反力やモーメ
ントなどが作用する。送り機構の案内面のY,Z軸方向
に力が作用すると、X軸方向のみならず、Y,Z軸方向
に位置誤差が生じる。このY,Z軸方向に位置誤差はX
軸の送り方向を逆転する際に顕著に現れる。X軸方向の
位置誤差は、上記のバックラッシュ補正量DXXによって
位置指令r x を補正することにより概ね補正されるが、
Y,Z軸方向の位置誤差は、そのまま残ってしまう。
On the other hand, the X-axis position correction unit 4 sends the X-axis position finger.
Order rxY and Z axis adders 9 and 1
Correction amount D output to 0XY, DXZIs the position of the X axis
Position command rxY-axis and Z-axis when the feed direction is reversed
This is a correction amount for correcting the position error that occurs in the direction.
That is, for example, a plurality of control axes such as a machining center
In NC machine tools with, for example, feed control in the X-axis direction
Like using a tool to cut the work piece
If the guide surface of the feed mechanism in the X-axis direction is
Reaction force or moment caused by cutting force, etc.
Etc. acts. Y- and Z-axis directions of the guide surface of the feed mechanism
When a force is applied to, not only the X-axis direction but also the Y- and Z-axis directions
Position error occurs. The position error is X in the Y and Z axis directions.
Remarkably appears when the axis feed direction is reversed. X-axis direction
The position error is the backlash correction amount D above.XXBy
Position command r xIs corrected by correcting
The position error in the Y and Z axis directions remains as it is.

【0033】そこで、本実施形態では、X軸の送り方向
を逆転する際に、バックラッシュ補正量DXXによって位
置指令rx を補正するとともに、Y,Z軸方向の位置誤
差を補正するために、Y、Z軸位置指令ry ,rz にそ
れぞれ補正量DXY,DXZを加算して、Y、Z軸位置指令
y ,rz を補正し、Y,Z軸方向に位置誤差を補正す
る。これにより、X軸の送り方向を逆転した際に発生す
るX軸方向のバックラッシュ等の機械誤差が補正される
とともに、Y,Z軸方向に発生する位置誤差が同時に補
正される。
Therefore, in the present embodiment, when the X-axis feed direction is reversed, the position command r x is corrected by the backlash correction amount D XX , and the position error in the Y and Z axis directions is corrected. , Y, Z axis position commands r y , r z are added with the correction amounts D XY , D XZ respectively to correct the Y, Z axis position commands r y , r z , and position errors in the Y, Z axis directions are detected. to correct. As a result, a mechanical error such as a backlash in the X-axis direction that occurs when the X-axis feed direction is reversed is corrected, and a position error that occurs in the Y-axis and Z-axis directions is simultaneously corrected.

【0034】また、Y軸位置補正部5からY軸の位置指
令ry の送り方向がそれぞれ逆転する際に、X,Z軸加
算器8,10に出力される補正量DYX,DYZおよびZ軸
位置補正部6からZ軸の位置指令rz の送り方向がそれ
ぞれ逆転する際に、X,Y軸加算器8,9にそれぞれ出
力される補正量DZX,DZYについてもX軸の場合と全く
同様である。以下、上記の補正量DXY,DXZ,DYX,D
YZ,DZX,DZYを他軸補正量と呼ぶ。なお、他軸補正量
XY,DXZ,DYX,DYZ,DZX,DZYの決定方法につい
ては後述する。
Further, when the feeding direction of the position command r y of the Y-axis from the Y-axis position correcting unit 5 are reversed respectively, X, correction amount D YX outputted to the Z-axis adder 8, 10, D YZ and The correction amounts D ZX and D ZY output to the X and Y axis adders 8 and 9 when the feed directions of the Z axis position command r z from the Z axis position correction unit 6 are reversed, respectively. It is exactly the same as the case. Hereinafter, the above-mentioned correction amounts D XY , D XZ , D YX , D
YZ , D ZX and D ZY are called other axis correction amounts. The method for determining the other-axis correction amounts D XY , D XZ , D YX , D YZ , D ZX , and D ZY will be described later.

【0035】X,Y,Z軸サーボ制御部12〜14は、
位置ループ、速度ループおよび電流ループから構成され
る。位置ループは、たとえば、各制御軸の位置指令(移
動量)を受けて、これらの移動量と各サーボモータ18
〜20の回転位置を検出する回転位置検出器18a〜2
0aからの位置フィードバック信号との偏差に比例動作
を施して(位置ループゲインをかける)、これを速度ル
ープに対する速度指令として出力する。速度ループは、
たとえば、前記速度指令と回転位置検出器18a〜20
aからの位置フィードバック信号のサンプリング時間毎
の差分値(速度フィードバック信号)との偏差に比例動
作および積分動作を施してトルク指令とし、これを電流
ループに出力する。電流ループは、たとえば、各サーボ
モータ18〜20の駆動電流から換算した各サーボモー
タ18〜20の出力トルク信号と上記トルク指令との偏
差に比例動作を施して電流指令とし、これをサーボドラ
イバ15〜17に所定の電気信号に変換して出力する。
X,Y,Z軸サーボ制御部12〜14は、本実施形態で
はソフトウエアによって実現されるが、ハードウエアに
よっても実現可能である。
The X, Y and Z axis servo control units 12 to 14 are
It consists of position loop, velocity loop and current loop. The position loop receives the position command (movement amount) of each control axis and, for example, receives the movement amount and each servo motor 18
Rotation position detectors 18a to 2 for detecting rotation positions of
Proportional operation is applied to the deviation from the position feedback signal from 0a (position loop gain is applied), and this is output as a speed command for the speed loop. The velocity loop is
For example, the speed command and the rotational position detectors 18a-20
The deviation between the position feedback signal from a and the difference value (speed feedback signal) for each sampling time is subjected to proportional operation and integral operation to obtain a torque command, which is output to the current loop. The current loop performs, for example, a current command by performing a proportional operation to the deviation between the output torque signal of each servo motor 18-20 converted from the drive current of each servo motor 18-20 and the above-mentioned torque command, and this is a current command. To 17 and converts into a predetermined electric signal and outputs.
Although the X-, Y-, and Z-axis servo control units 12 to 14 are realized by software in this embodiment, they can also be realized by hardware.

【0036】X,Y,Z軸サーボドライバ15〜17
は、X,Y,Z軸サーボ制御部12〜14からの電流指
令を増幅した駆動電流をX,Y,Zサーボモータ18〜
20に出力する。X,Y,Z軸サーボモータ18〜20
は駆動電流に応じて駆動され、X,Y,Z軸サーボモー
タ18〜20に備わった回転位置検出器18a〜20a
は、X,Y,Z軸サーボモータ18〜20の回転量に応
じた検出パルスをX,Y,Z軸サーボ制御部12〜14
に対して出力する。回転位置検出器18a〜20aとし
ては、例えば、インクリメンタル方式のロータリエンコ
ーダまたはアブソリュート方式のロータリエンコーダを
用いることができる。インクリメンタル方式のロータリ
エンコーダを用いた場合には、当該ロータリエンコーダ
は1回転毎の位置信号を回転パルス信号として出力する
ことから、回転パルス信号の数をX,Y,Z軸サーボ制
御部12〜14において管理することにより、X,Y,
Z軸サーボモータ18〜20の絶対位置が管理できる。
X, Y and Z axis servo drivers 15 to 17
Represents the drive current obtained by amplifying the current command from the X, Y, Z axis servo control units 12-14, and outputs the drive current to the X, Y, Z servo motors 18-.
Output to 20. X, Y, Z axis servo motors 18-20
Are driven according to drive currents, and rotational position detectors 18a to 20a provided in the X, Y, and Z axis servomotors 18 to 20
Is a detection pulse corresponding to the amount of rotation of the X, Y, and Z axis servo motors 18 to 20, and X, Y, and Z axis servo control units 12 to 14.
Output to. As the rotational position detectors 18a to 20a, for example, an incremental type rotary encoder or an absolute type rotary encoder can be used. When the incremental type rotary encoder is used, the rotary encoder outputs a position signal for each rotation as a rotation pulse signal. Therefore, the number of rotation pulse signals is X, Y, Z axis servo control units 12 to 14. By managing in X, Y,
The absolute position of the Z-axis servomotors 18-20 can be managed.

【0037】以上のような構成により、X,Y,Z軸サ
ーボモータ18〜20の回転位置制御が可能となる。な
お、NC装置1は、X,Y,Zサーボモータ18〜20
の回転位置制御のみならず、速度制御およびトルク制御
が可能であるが、詳細については省略する。また、NC
装置1は、X,Y,Zサーボモータ18〜20以外のさ
らに多数の制御軸を制御可能であり、例えばスピンドル
モータ等の回転速度制御する機能を有している。
With the above configuration, it is possible to control the rotational positions of the X, Y, and Z axis servomotors 18 to 20. It should be noted that the NC device 1 includes X, Y, and Z servo motors 18 to 20.
Not only the rotational position control but also the speed control and the torque control are possible, but the details are omitted. Also, NC
The device 1 can control a larger number of control axes other than the X, Y, Z servo motors 18 to 20, and has a function of controlling the rotation speed of, for example, a spindle motor.

【0038】図1に示したNC装置1の各機能は、たと
えば、図2に示すような構成のハードウエアによって実
現される。図2において、マイクロプロセッサ21は、
ROM(Read Only Memory) 22、RAM(Random Acc
ess Memory) 23、インターフェース回路24、グラフ
ィック制御回路25、表示装置26、キーボード28、
ソフトウエアキー27等とバスを介して接続されてい
る。マイクロプロセッサ21は、ROM22に格納され
たシステムプログラムにしたがって、NC装置1全体を
制御する。
Each function of the NC device 1 shown in FIG. 1 is realized by, for example, hardware having a configuration shown in FIG. In FIG. 2, the microprocessor 21 is
ROM (Read Only Memory) 22, RAM (Random Acc
ess Memory) 23, interface circuit 24, graphic control circuit 25, display device 26, keyboard 28,
It is connected to the software key 27 and the like via a bus. The microprocessor 21 controls the entire NC device 1 according to the system program stored in the ROM 22.

【0039】ROM22には、上記したNCプログラム
解析・位置指令分配部3、X,Y,Z軸位置補正部4〜
6、加算部8〜10、X,Y,Z軸サーボ制御部12〜
14などを実現するプログラムや、NC装置1全体を制
御するためのシステムプログラムが格納される。RAM
23は、ROM22に格納されたプログラムがダウンロ
ードされたり、各種のNCプログラム、データなどが格
納され、例えば、後述する補正量データ等が格納され
る。
In the ROM 22, the NC program analysis / position command distribution unit 3, the X, Y, and Z axis position correction units 4 to 4 described above are stored.
6, adder 8-10, X, Y, Z axis servo controller 12-
A program for realizing 14 or the like and a system program for controlling the entire NC device 1 are stored. RAM
A program 23 stored in the ROM 22 is downloaded, various NC programs, data, and the like are stored in the storage unit 23, for example, correction amount data and the like to be described later are stored.

【0040】グラフィック制御回路25は、ディジタル
信号を表示用の信号に変換し、表示装置26に与える。
表示装置26には、例えば、CRT表示装置や液晶表示
装置が使用される。表示装置26は、ソフトウエアキー
27またはキーボード28を用いて作業者が対話形式で
加工プログラムを作成していくときに、形状、加工条件
および生成された加工プログラム等を表示する。作業者
は、表示装置26に表示される内容(対話形データ入力
画面)にしたがってデータを入力することにより、加工
プログラムを作成することができる。表示装置26の画
面には、その画面で受けられる作業またはデータがメニ
ュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を選択
するかは、メニューの下のソフトウエアキー27を押す
ことにより行う。キーボード28は、NC装置1に必要
なデータを入力するのに使用される。
The graphic control circuit 25 converts the digital signal into a signal for display and gives it to the display device 26.
As the display device 26, for example, a CRT display device or a liquid crystal display device is used. The display device 26 displays the shape, the machining conditions, the generated machining program and the like when the operator interactively creates the machining program using the software keys 27 or the keyboard 28. The operator can create a machining program by inputting data according to the contents displayed on the display device 26 (interactive data input screen). On the screen of the display device 26, the work or data received on the screen is displayed in a menu format. Which item in the menu is selected is selected by pressing the software key 27 below the menu. The keyboard 28 is used to input necessary data to the NC device 1.

【0041】インターフェース回路24は、マイクロプ
ロセッサ21から出力された位置指令等の指令を所定の
信号に変換してX〜Z軸サーボドライバ15〜17に出
力する。また、インターフェース回路24は、X〜Z軸
サーボモータ18〜20に備わった位置検出器18a〜
20aからの、たとえば検出パルスを逐次カウントし、
所定のディジタル信号に変換してマイクロプロセッサ2
1に出力する。
The interface circuit 24 converts a command such as a position command output from the microprocessor 21 into a predetermined signal and outputs it to the X-Z axis servo drivers 15-17. Further, the interface circuit 24 includes position detectors 18a to 18a provided in the X to Z axis servomotors 18 to 20.
20a, for example, the detection pulses are sequentially counted,
Microprocessor 2 by converting into a predetermined digital signal
Output to 1.

【0042】マシニングセンタの一例 図3は、本実施形態のNC装置が適用されうる制御対象
としてのマシニングセンタの一例を示す構成図である。
図3に示すマシニングセンタは、いわゆる門型のマシニ
ングセンタであって、門型のコラム38の各軸によって
両端部を移動可能に支持されたクロスレール37に、ク
ロスレール37上を移動可能に支持された可動部材44
を介して主軸45が鉛直方向(Z軸方向)に移動可能に
設けられている。
Example of Machining Center FIG. 3 is a block diagram showing an example of a machining center as a control target to which the NC device of this embodiment can be applied.
The machining center shown in FIG. 3 is a so-called gate-type machining center, and is movably supported on the cross rail 37 by a cross rail 37 whose both ends are movably supported by respective shafts of a gate column 38. Movable member 44
The main shaft 45 is provided so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction) via.

【0043】可動部材44には、水平方向にクロスレー
ル37内を通じて図示しない雌ねじ部が形成されてお
り、これにボールねじ41がねじ込まれている。ボール
ねじ41の端部には、Y軸サーボモータ19が設けられ
ており、ボールねじ41はY軸サーボモータ19によっ
て回転駆動される。ボールねじ41の回転駆動によっ
て、可動部材44はY軸方向に移動可能となり、これに
よって主軸45のY軸方向の移動が行われる。
A female screw portion (not shown) is formed in the movable member 44 in the horizontal direction through the cross rail 37, and the ball screw 41 is screwed into this. A Y-axis servomotor 19 is provided at the end of the ball screw 41, and the ball screw 41 is rotationally driven by the Y-axis servomotor 19. By the rotational driving of the ball screw 41, the movable member 44 can move in the Y-axis direction, and the main shaft 45 moves in the Y-axis direction.

【0044】さらに、可動部材44には、鉛直方向に方
向に図示しない雌ねじ部が形成されており、これにボー
ルねじ42がねじ込まれている。ボールねじ42の端部
には、Z軸サーボモータ20が設けられている。Z軸サ
ーボモータ20によってボールねじ42が回転駆動さ
れ、これにより可動部材44に移動可能に設けられた主
軸45のZ軸方向の移動が行われる。
Further, the movable member 44 is formed with a female screw portion (not shown) in the vertical direction, into which the ball screw 42 is screwed. The Z-axis servomotor 20 is provided at the end of the ball screw 42. The ball screw 42 is rotationally driven by the Z-axis servomotor 20, whereby the main shaft 45 movably provided on the movable member 44 is moved in the Z-axis direction.

【0045】主軸45内には、主軸モータ31が内蔵さ
れ、主軸モータ31は、主軸45の先端に設けられるエ
ンドミルなどの工具Tを回転駆動する。主軸45の下方
には、X軸テーブル35がX軸方向に移動可能に設けら
れている。X軸テーブル35には、雌ねじ部(図示せ
ず)が形成されており、これにX軸方向に沿って設けら
れたボールねじから構成される送り機構を介してX軸サ
ーボモータ18が接続されている。X軸テーブル35
は、X軸サーボモータ18の回転駆動によってX軸方向
の移動が行われる。
A spindle motor 31 is built in the spindle 45, and the spindle motor 31 rotationally drives a tool T such as an end mill provided at the tip of the spindle 45. An X-axis table 35 is provided below the main shaft 45 so as to be movable in the X-axis direction. A female screw portion (not shown) is formed on the X-axis table 35, and the X-axis servomotor 18 is connected to the female screw portion (not shown) via a feed mechanism constituted by a ball screw provided along the X-axis direction. ing. X-axis table 35
Is moved in the X-axis direction by the rotational drive of the X-axis servo motor 18.

【0046】なお、上記のX,Y,Z軸サーボモータ1
8の駆動制御は、NC装置1によって行われる。また、
門型コラム38には、図示しない雌ねじ部がそれぞれ形
成されており、これにねじ込まれるボールねじ32aを
クロスレール昇降用モータ32によって回転駆動するこ
とによりクロスレール37は昇降する。さらに、工具T
は自動工具交換装置(ATC)39によって種々のもの
に交換可能になっており、各種アタッチメントの交換も
自動交換装置(AAC)40によって種々のものに交換
可能になっている。
The X, Y, and Z axis servomotor 1 described above is used.
The drive control of 8 is performed by the NC device 1. Also,
The gate-shaped column 38 is formed with female screw portions (not shown), and the ball rail 32 a screwed into the screw portion is rotationally driven by the cross-rail raising / lowering motor 32, whereby the cross rail 37 is raised and lowered. Furthermore, the tool T
The automatic tool changer (ATC) 39 can be exchanged for various items, and the various attachments can be exchanged by the automatic changer (AAC) 40 for various items.

【0047】次に、上述したマシニングセンタによる被
加工物、例えば金型の切削加工の一例について説明す
る。図4は、X軸テーブル35上に固定された被加工物
WをボールエンドミルTによって、被加工物Wの一面の
仕上げ切削を行っている様子を示す斜視図である。被加
工物Wの一面の仕上げ切削を行うには、例えば図4に示
すように、ボールエンドミルTによる切り込み量が所定
となるように、Z軸方向の位置決めを行い、主軸モータ
31によって所定の回転速度回転させられるボールエン
ドミルTに対して、X軸テーブル35(被加工物W)を
X軸方向に所定の送り速度で移動させながら切削加工を
行う。そして、X軸方向の所定の位置でボールエンドミ
ルTをY軸方向にピックフィード量Pで移動させ、ボー
ルエンドミルTをX軸の反対方向に同様の送り速度で移
動させる。この動作を繰り返し行うことにより、被加工
物Wの一面の仕上げ切削を行う。
Next, an example of cutting of a workpiece, for example, a die, by the above-mentioned machining center will be described. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the workpiece W fixed on the X-axis table 35 is subjected to finish cutting of one surface of the workpiece W by the ball end mill T. In order to perform finish cutting on one surface of the workpiece W, for example, as shown in FIG. 4, positioning is performed in the Z-axis direction so that the cutting amount by the ball end mill T becomes predetermined, and a predetermined rotation is performed by the spindle motor 31. Cutting is performed on the ball end mill T that is rotated at a speed, while moving the X-axis table 35 (workpiece W) at a predetermined feed speed in the X-axis direction. Then, the ball end mill T is moved in the Y axis direction by the pick feed amount P at a predetermined position in the X axis direction, and the ball end mill T is moved in the opposite direction to the X axis at the same feed rate. By repeating this operation, one surface of the workpiece W is finish-cut.

【0048】図5は、図4に示す手順で仕上げ加工を行
った場合の仕上げ面の仕上げ面粗さを説明する図であ
る。ボールエンドミルTをピックフィード量PでY軸方
向に移動させながら、切削加工を行うと、図5に示すよ
うに理想的には切削面は波状に形成される。このとき、
切削面の最高部と最低部との距離hを仕上げ面粗さとす
る。仕上げ面粗さhは、理論的には、次式(1)により
表される。
FIG. 5 is a diagram for explaining the finished surface roughness of the finished surface when the finishing process is performed by the procedure shown in FIG. When cutting is performed while moving the ball end mill T in the Y-axis direction with the pick feed amount P, the cutting surface is ideally formed in a wavy shape as shown in FIG. At this time,
The distance h between the highest part and the lowest part of the cut surface is defined as the finished surface roughness. The finished surface roughness h is theoretically expressed by the following equation (1).

【0049】 h2 /8R (ただしP<<Rのとき) …(1) 但し、Rはボールエンドミルの先端部の曲率半径であ
る。
H P 2 / 8R (where P << R) (1) where R is the radius of curvature of the tip of the ball end mill.

【0050】仕上げ面粗さhは、小さいほど仕上げ面の
面精度が高く、例えば金型の場合には、仕上げ面粗さh
を非常に小さくできれば、後工程における研磨工程を省
略したり、研磨工程を簡略化することができる。
The smaller the finished surface roughness h, the higher the surface accuracy of the finished surface. For example, in the case of a die, the finished surface roughness h
If it can be made extremely small, the polishing process in the subsequent process can be omitted or the polishing process can be simplified.

【0051】しかしながら、従来のマシニングセンタに
よる仕上げ面切削においては、仕上げ面粗さhを小さく
できないという問題があった。これは、X軸テーブル3
5(被加工物W)をX軸方向に所定の送り速度で往復移
動させる際に、+X軸方向から−X軸方向に送り方向を
逆転または−X軸方向から+X軸方向に送り方向を逆転
する際に、ボールエンドミルTと被加工物Wとの間にZ
軸方向の位置ずれ、すなわち、ボールエンドミルTと被
加工物Wとの間の目標相対位置からのずれが発生するこ
とに起因していた。ボールエンドミルTと被加工物Wと
の間にZ軸方向の位置ずれδzは、ボールエンドミルT
から被加工物Wが受ける切削力やX軸テーブル35の移
動の際に作用する力などが、送り方向を逆転する際に変
化し、X軸テーブル35や主軸45の送り機構などにZ
軸方向の位置ずれを発生させているものと考えられる。
However, in the finish surface cutting by the conventional machining center, there is a problem that the finish surface roughness h cannot be reduced. This is the X-axis table 3
When 5 (workpiece W) is reciprocally moved in the X-axis direction at a predetermined feed speed, the feed direction is reversed from the + X-axis direction to the -X-axis direction or the feed direction is reversed from the -X-axis direction to the + X-axis direction. Z between the ball end mill T and the workpiece W
This was caused by the positional deviation in the axial direction, that is, the deviation from the target relative position between the ball end mill T and the workpiece W. The positional deviation δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W is
The cutting force that the workpiece W receives from the workpiece W, the force that acts when the X-axis table 35 moves, and the like change when the feed direction is reversed, and the Z-axis is applied to the feed mechanism of the X-axis table 35 and the spindle 45.
It is considered that the displacement in the axial direction is generated.

【0052】また、ボールエンドミルTと被加工物Wと
の間のZ軸方向の位置ずれδzは、X軸テーブル35を
+X軸方向から−X軸方向に送り方向を逆転する場合
と、−X軸方向から+X軸方向に送り方向を逆転する場
合とでは、大きさは略等しいが向きが逆となって発生す
る。したがって、X軸方向のバックラッシュ等の機械誤
差を補正したとしても、仕上げ面粗さhを小さくできな
い。また、上記のようなZ軸方向の位置ずれδzが発生
すると、一方の送り方向においてはボールエンドミルT
に大きな切削負荷が掛かり、ボールエンドミルの交換時
期が早まって、加工の中断が頻繁になるため、結果とし
て、加工時間が長時間となってしまうという不利益も存
在する。
The positional deviation δz between the ball end mill T and the workpiece W in the Z-axis direction is the same as when the feed direction of the X-axis table 35 is reversed from the + X-axis direction to the -X-axis direction and -X. When the feed direction is reversed from the axial direction to the + X axis direction, the sizes are substantially the same, but the directions are reversed, which occurs. Therefore, even if a mechanical error such as backlash in the X-axis direction is corrected, the finished surface roughness h cannot be reduced. Further, when the positional deviation δz in the Z-axis direction as described above occurs, the ball end mill T may be moved in one of the feeding directions.
Since a large cutting load is applied to the ball end mill, the replacement time of the ball end mill is advanced, and machining is frequently interrupted, resulting in a disadvantage that the machining time becomes long.

【0053】ここで、図6は、ボールエンドミルTによ
って被加工物Wを切削加工した場合の仕上げ面の状態を
示しており、図中実線L1は理想状態における場合であ
り、図中点線L2はボールエンドミルTと被加工物Wと
の間のZ軸方向の位置ずれδzが正負の方向に発生した
場合である。なお、Z軸は相対量を示している。ボール
エンドミルTと被加工物Wとの間のZ軸方向の位置ずれ
δzが正負の方向に発生すると、点線L2に示すよう
に、X軸の一方の送り方向(図中(1)の領域)ではZ
軸方向切り込み量が大きくなり、X軸の他の送り方向
(図中(2)の領域)ではZ軸方向切り込み量が小さく
なる。このため、ボールエンドミルTと被加工物Wとの
間のZ軸方向の位置ずれδzが正負の方向に発生する
と、理想状態に比較して仕上げ面粗さhが増大する。
Here, FIG. 6 shows the state of the finished surface when the workpiece W is cut by the ball end mill T, the solid line L1 in the figure is the ideal state, and the dotted line L2 in the figure is This is a case where the positional deviation δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W occurs in the positive and negative directions. The Z axis shows the relative amount. When the displacement δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W occurs in the positive and negative directions, as shown by the dotted line L2, one of the feeding directions of the X-axis (region (1) in the figure). Then Z
The cut amount in the axial direction becomes large, and the cut amount in the Z axis direction becomes small in the other feeding direction of the X axis (region (2) in the drawing). Therefore, when the positional deviation δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W occurs in the positive and negative directions, the finished surface roughness h increases as compared with the ideal state.

【0054】また、図7は、仕上げ面の様子を示す説明
図であって、(a)は理想状態における仕上げ面の状態
を示す平面図であり、(b)はZ軸方向に位置ずれを生
じた場合の仕上げ面の状態を示す平面図である。図7
(a)に示すように、理想的には、互いにX軸の送り方
向が反対(逆方向)の切削面Sf,Sbは、略等間隔に
形成される。一方、図7(b)に示すように、ボールエ
ンドミルTと被加工物Wとの間のZ軸方向の位置ずれδ
zが正負の方向に発生すると、一方の切削面SのY軸
方向の幅が太くなり、他方の切削面Sの幅が細くな
る。したがって、理想状態の場合と、ボールエンドミル
Tと被加工物Wとの間のZ軸方向の位置ずれδzが正負
の方向に発生した場合とでは、切削面の様子が異なるた
め、視覚的にも仕上げ面の良否を確認することができ
る。
FIG. 7 is an explanatory view showing a state of the finished surface, (a) is a plan view showing the state of the finished surface in an ideal state, and (b) shows a positional deviation in the Z-axis direction. It is a top view showing the state of the finishing surface when it occurs. Figure 7
As shown in (a), ideally, the cutting surfaces Sf and Sb whose X-axis feed directions are opposite to each other (reverse direction) are formed at substantially equal intervals. On the other hand, as shown in FIG. 7B, the positional deviation δ between the ball end mill T and the workpiece W in the Z-axis direction.
When z is generated in the direction of the positive and negative, the width of the Y-axis direction of one of the cutting surface S b is thicker, the width of the other cutting surface S f becomes narrower. Therefore, the state of the cutting surface differs between the case of the ideal state and the case where the positional deviation δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W occurs in the positive and negative directions. The quality of the finished surface can be confirmed.

【0055】上述のような問題が、上記した構成のマシ
ンングセンタを本実施形態に係るNC装置1によって駆
動制御することによって解決される。図8は、本実施形
態のNC装置1の動作を説明するためのフローチャート
である。以下、図8に示すフローチャートに基づいて説
明する。まず、例えば、NCテープやフロッピディスク
などの記憶媒体からNCプログラムがNC装置に読み込
まれ、RAM23に記憶される。NCプログラム解析処
理・指令分配部3では、上記のNCプログラムを解析処
理し、各制御軸毎に位置指令rx ,ry ,rz に分配す
る。各制御軸毎に分配された位置指令rx ,ry ,rz
は、所定時間当たりの移動量としてそれぞれX,Y,Z
軸位置指令補正部4〜6に順次入力される(ステップS
1)。
The above-mentioned problems are solved by controlling the driving of the machining center having the above-mentioned configuration by the NC device 1 according to this embodiment. FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the NC device 1 of this embodiment. Hereinafter, description will be given based on the flowchart shown in FIG. First, for example, an NC program is read by a NC device from a storage medium such as an NC tape or a floppy disk and stored in the RAM 23. The NC program analysis processing / command distribution unit 3 analyzes the above NC program and distributes it to the position commands r x , r y , r z for each control axis. Position commands r x , r y , r z distributed for each control axis
Are X, Y, and Z as movement amounts per predetermined time, respectively.
It is sequentially input to the axis position command correction units 4 to 6 (step S
1).

【0056】次いで、各軸位置指令補正部4〜6では、
入力された移動量に基づいて、各軸の送り方向が逆転し
たか否かを検出する(ステップS2)。逆転したか否か
は、位置指令パルスの符号が逆転したか否かを検出する
ことで判断する。したがって、前回入力された移動量と
今回入力された移動量の符号が異なる場合には、送り方
向が逆転する指令であると判断される。
Next, in each axis position command correction section 4-6,
Based on the input movement amount, it is detected whether or not the feed direction of each axis is reversed (step S2). Whether or not the rotation is reversed is determined by detecting whether or not the sign of the position command pulse is reversed. Therefore, if the previously input movement amount and the currently input movement amount have different signs, it is determined that the instruction is to reverse the feed direction.

【0057】逆転しない場合には、再度位置指令を取得
する(ステップS3)。位置指令rx ,ry ,rz の送
り方向が逆転した場合には、例えば、X軸の場合には、
+X軸方向から−X軸方向への送り方向の逆転か、−X
軸方向から+X軸方向への送り方向の逆転かを判断する
(ステップS4)。ここでは、各サーボモータ18〜2
0の回転方向が正方向から負方向あるいは負方向から正
方向かを判断する。この判断は、位置指令rx ,ry
z は符号付きパルス量(所定時間当たりの移動パル
ス)で与えられることから、この符号の反転順序から容
易できる。
If it does not reverse, the position command is obtained again (step S3). When the feed directions of the position commands r x , r y , r z are reversed, for example, in the case of the X axis,
Reverse feed direction from + X axis direction to -X axis direction, or -X
It is determined whether the feed direction is the reverse rotation from the axial direction to the + X axis direction (step S4). Here, each servo motor 18-2
It is determined whether the rotation direction of 0 is from the positive direction to the negative direction or from the negative direction to the positive direction. This judgment is performed by using position commands r x , r y ,
Since r z is given as a signed pulse amount (moving pulse per predetermined time), this can be easily done from the inversion order of this sign.

【0058】回転方向が正方向から負方向に逆転する場
合には、これに対応するバックラッシュ補正量DXX,D
YY,DZZおよび他軸補正量DXY,DXZ,DYX,DYZ,D
ZX,DZYを取得する(ステップS5)。負方向から正方
向に逆転する場合にも、同様に対応するバックラッシュ
補正量DXX,DYY,DZZおよび他軸補正量DXY,DXZ
YX,DYZ,DZX,DZYを取得する(ステップS6)。
通常、バックラッシュ補正量DXX,DYY,DZZは、正方
向と負方向とで大きさは同じで符号が逆の量を使用す
る。次に、対応する加算器8〜10に出力し、各位置指
令rx ,ry ,rz に補正量を加算する(ステップS
7)。
When the rotation direction is reversed from the positive direction to the negative direction, the backlash correction amounts D XX , D corresponding to this are reversed.
YY , D ZZ and other axis correction amount D XY , D XZ , D YX , D YZ , D
ZX and D ZY are acquired (step S5). Even when the reverse direction is reversed from the negative direction to the positive direction, the corresponding backlash correction amounts D XX , D YY , D ZZ and other axis correction amounts D XY , D XZ ,
D YX , D YZ , D ZX , and D ZY are acquired (step S6).
In general, the backlash correction amounts D XX , D YY , and D ZZ have the same magnitude in the positive direction and the negative direction but opposite signs. Then, it outputs to the corresponding adders 8 to 10 to add the correction amount to each of the position commands r x , r y , r z (step S
7).

【0059】ここで、他軸補正量DXY,DXZ,DYX,D
YZ,DZX,DZYの決定方法について説明する。例えば、
上述したボールエンドミルTによる仕上げ切削加工のよ
うに、ボールエンドミルTと被加工物Wとの間のZ軸方
向の位置ずれδzが大きさは略同じで正負の方向に発生
する場合には、予め位置ずれδzを測定してこれを打ち
消す他軸補正量DXZをNC装置1に記憶しておく。上述
したステップS5またはS6において、逆転する向きに
応じて、他軸補正量DXZに符号を付け、加算器10に出
力する。他軸補正量DXY,DXZ,DYX,DYZ,DZX,D
ZYは、実際に加工を行った場合の位置ずれ量から決定す
ることができ、あるいは、レーザ干渉装置等の位置検出
手段を用いて、所定の軸を送り制御させ、他の軸の位置
ずれを検出してもよい。
Here, the other axis correction amounts D XY , D XZ , D YX , D
A method of determining YZ , DZX and DZY will be described. For example,
When the positional deviation δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W is approximately the same in magnitude and occurs in the positive and negative directions as in the above-described finish cutting by the ball end mill T, The misalignment δz is measured and the other-axis correction amount D XZ for canceling it is stored in the NC device 1. In step S5 or S6 described above, the other-axis correction amount D XZ is signed according to the direction of reverse rotation and output to the adder 10. Other axis correction amount D XY , D XZ , D YX , D YZ , D ZX , D
ZY can be determined from the amount of misalignment when actual machining is performed, or by using a position detection means such as a laser interferometer, a predetermined axis can be controlled to feed and misalignment of other axes can be determined. It may be detected.

【0060】機械の構造によっては、例えば、正方向か
ら負方向への送り方向の逆転の場合と負方向から正方向
への送り方向の逆転の場合とでは、他の軸方向に位置ず
れ量が異なり上述のような同じ大きさの他軸補正量で
は、補正が十分でない場合も考えられる。例えば、重力
の影響などによって逆転する向きによって位置ずれ量が
異なる場合も考えられる。このような場合には、逆転の
向きに応じて、異なる値の他軸補正量をNC装置1内に
保持する。
Depending on the structure of the machine, for example, when the feed direction is reversed from the positive direction to the negative direction and when the feed direction is reversed from the negative direction to the positive direction, the positional deviation amount is in the other axial direction. Differently, it may be considered that the correction is not sufficient with the same amount of correction of the other axis as described above. For example, the position shift amount may be different depending on the reverse direction due to the influence of gravity or the like. In such a case, another axis correction amount having a different value is held in the NC device 1 depending on the direction of reverse rotation.

【0061】また、駆動される制御軸の送り方向の逆転
時に、他の制御軸方向に発生する位置ずれ、駆動される
制御軸の位置に応じて変化する場合が考えられる。例え
ば、他軸補正量DXZがX軸方向の位置の関数、すなわ
ち、図10に示すように、例えば、X軸方向の位置に応
じて直線的に変化する場合には、NC装置1おいて次式
(2)によって他軸補正量DXZを算出する。
Further, it is conceivable that, when the feed direction of the driven control shaft is reversed, the position shift may occur in the other control axis direction and the position may change depending on the position of the driven control shaft. For example, when the other-axis correction amount D XZ is a function of the position in the X-axis direction, that is, when it changes linearly according to the position in the X-axis direction, as shown in FIG. The other axis correction amount D XZ is calculated by the following equation (2).

【0062】 DXZ(x)=−K・x+DXZ0 ・・・(2)D XZ (x) = − K · x + D XZ0 (2)

【0063】また、例えば、X軸方向の複数位置におい
てZ軸方向の位置ずれ量が異なる場合が考えられる。こ
の場合には、図11に示すように、X軸方向の複数位置
に対応して他軸補正量DXZをテーブルとして保持してお
く。また、複数点間における他軸補正量DXZは、直線補
間によって算出することができる。
In addition, for example, it is possible that the amount of positional deviation in the Z-axis direction is different at a plurality of positions in the X-axis direction. In this case, as shown in FIG. 11, the other axis correction amounts D XZ are held as a table corresponding to a plurality of positions in the X axis direction. The other axis correction amount D XZ between a plurality of points can be calculated by linear interpolation.

【0064】また、例えば、NC工作機械の工具にかか
る切削力の大きさにしたがい、駆動する制御軸以外の他
の制御軸方向の位置ずれ量が変化する場合が考えられ
る。このような場合、例えば図12に示すように、切削
力の大きさに応じて、他軸補正量を直線的に変化させ
る。あるいは、切削力の大きさに応じて、他軸補正量を
段階的に変化させる。切削力の大きさは、例えば、工具
を駆動する主軸モータの駆動電流を検出するなどの方法
によって検出することができる。また、切削力が働かな
い場合、すなわち、非加工時においては、切削力が働か
ない分他の制御軸方向の位置ずれ量も小さいと考えられ
る。このような場合には、例えば図12に示す他軸補正
量DXZ0 を他軸補正量とすればよい。
Further, for example, it is conceivable that the amount of positional deviation in the direction of the control axis other than the control axis to be driven changes according to the magnitude of the cutting force applied to the tool of the NC machine tool. In such a case, for example, as shown in FIG. 12, the other-axis correction amount is linearly changed according to the magnitude of the cutting force. Alternatively, the other-axis correction amount is changed stepwise according to the magnitude of the cutting force. The magnitude of the cutting force can be detected by a method such as detecting the drive current of a spindle motor that drives the tool. Further, when the cutting force does not work, that is, when the machining is not performed, it is considered that the amount of positional deviation in the other control axis directions is small because the cutting force does not work. In such a case, for example, the other axis correction amount D XZ0 shown in FIG. 12 may be set as the other axis correction amount.

【0065】対応する各加算器8〜10にバックラッシ
ュ補正量および他軸補正量を出力した後に、当該補正量
を過去のバックラッシュ補正量および他軸補正量を
XX,D XY,DXZ,DYX,DYY,DYZ,DZX,DZY,D
ZZについてそれぞれ累積する(ステップS8)。バック
ラッシュ補正量および他軸補正量による各軸サーボモー
タ18〜20の絶対位置がずれるの防止するために、各
補正量の累積値を管理して、所定の工程が完了後に、各
軸サーボモータ18〜20の絶対位置を補正するためで
ある。
Backlash is applied to each of the corresponding adders 8 to 10.
After outputting the correction amount and other axis correction amount,
The past backlash compensation amount and other axis compensation amount
DXX, D XY, DXZ, DYX, DYY, DYZ, DZX, DZY, D
ZZFor each (step S8). back
The servo mode for each axis depends on the rush compensation amount and the compensation amount for other axes.
In order to prevent the absolute position of the
The cumulative value of the correction amount is managed, and after the predetermined process is completed,
To correct the absolute position of the axis servo motors 18-20
is there.

【0066】次いで、位置指令から判断して、連続する
加工動作が終了したか否かを判断する(ステップS
9)。この判断は、X,Y,Z軸共に位置指令が入力さ
れていない場合などには、一定の加工工程が完了したと
判断することができる。
Next, it is judged from the position command whether or not the continuous machining operation is completed (step S
9). This judgment can be judged that a certain machining process has been completed when a position command has not been input for the X, Y, and Z axes.

【0067】次いで、上記した累積値を対応する制御軸
の位置指令として払いだす(ステップS10)。これに
より、各軸サーボモータ18〜20の絶対位置のずれを
防止することができる。
Then, the above-mentioned accumulated value is paid out as a position command for the corresponding control axis (step S10). As a result, it is possible to prevent the absolute positions of the servomotors 18 to 20 from being displaced.

【0068】実施例 ここで、図9は、被加工物Wとしての金型の一面を実際
に加工した場合の加工結果を示す説明図であって、
(a)は本実施形態による場合であり、(b)は従来の
場合である。加工条件は、金型の材料:FCD700
(SG)、工具:ボールエンドミル(超硬)、工具径:
16mm、主軸回転速度:4400rpm、X軸方向の
送り速度3800mm/min、Y軸方向のピックフィ
ード量P:0.7mm、Z軸方向切り込み量1mmとし
て行った。また、図9(a)においては、Z軸の位置指
令rz を他軸補正量DXZを加算して補正し、他の位置指
令については補正を行わなかった。さらに、図9(b)
において、他軸補正量によってボールエンドミルTと被
加工物Wとの間に発生するZ軸方向の位置ずれ量δz
は、±9μm程度であるため、他軸補正量DXZの大きさ
を9μmとし、X軸の送り方向の逆転の向きに応じて符
号を付けた。
EXAMPLE Here, FIG. 9 is an explanatory view showing a processing result when one surface of a die as the workpiece W is actually processed,
(A) is a case according to the present embodiment, and (b) is a conventional case. Processing conditions are mold material: FCD700
(SG), Tool: Ball End Mill (Carbide), Tool Diameter:
16 mm, main shaft rotation speed: 4400 rpm, X-axis direction feed speed 3800 mm / min, Y-axis direction pick feed amount P: 0.7 mm, Z-axis direction cut amount 1 mm. Further, in FIG. 9A, the Z-axis position command r z is corrected by adding the other-axis correction amount D XZ , and the other position commands are not corrected. Further, FIG. 9 (b)
, The displacement amount δz in the Z-axis direction between the ball end mill T and the workpiece W due to the correction amount of the other axis
Is about ± 9 μm, the magnitude of the other-axis correction amount D XZ is set to 9 μm, and a sign is given according to the reverse direction of the X-axis feed direction.

【0069】図9(b)において、他軸補正量によって
ボールエンドミルTと被加工物Wとの間に発生するZ軸
方向の位置ずれ量δzを補正しない場合には、領域
(1)においては、Z軸方向に切り込み量が大きく、領
域(2)においては切り込み量が少なくなっており、仕
上げ面粗さhが悪化しているのがわかる。一方、本実施
形態に係るNC装置1による制御によれば、図9(a)
に示すように仕上げ面粗さhが飛躍的に改善するのがわ
かる。
In FIG. 9 (b), when the misalignment amount δz in the Z-axis direction generated between the ball end mill T and the workpiece W is not corrected by the correction amount of the other axis, in the area (1), , The amount of cut is large in the Z-axis direction, and the amount of cut is small in the region (2), and it can be seen that the finished surface roughness h is deteriorated. On the other hand, according to the control by the NC device 1 according to the present embodiment, FIG.
It can be seen that the finished surface roughness h is dramatically improved as shown in FIG.

【0070】以上のように、本実施形態によれば、各制
御軸方向の送り方向の逆転時に生じる当該制御軸方向の
機械的誤差を補正するバックラッシュ補正機能に加え
て、送り方向の逆転時に当該制御軸方向以外の方向に生
じる位置誤差の補正が可能となり、NC工作機械などの
制御対象において生じる2次元または3次元の位置誤差
を平面的または立体的に補正することができる。この結
果、例えば、マシニングセンタにおいてボールエンドミ
ルTによる被加工物Wの一面を仕上げ切削したような場
合に、仕上げ面の仕上げ面粗さを向上させることができ
る。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the backlash correction function for correcting the mechanical error in the control axis direction that occurs when the feed direction reverses in each control axis direction, when the feed direction reverses. It is possible to correct a position error that occurs in a direction other than the control axis direction, and it is possible to planarly or stereoscopically correct a two-dimensional or three-dimensional position error that occurs in a controlled object such as an NC machine tool. As a result, for example, when one surface of the workpiece W is cut by the ball end mill T in the machining center, the finished surface roughness of the finished surface can be improved.

【0071】本発明は上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態では、制御方式としてセミクロー
ズドフィードバック方式を用いた場合の制御対象につい
て本発明を適用した場合について説明したが、本発明は
セミクローズドフィードバック方式に限らず、フルクロ
ーズドフィードバック方式を用いた制御対象にも適用可
能である。フルクローズドフィードバック方式を用いた
場合には、駆動される制御軸方向には、バックラッシュ
等の機械誤差は理論的には存在しないが、駆動される制
御軸以外の制御軸方向には位置誤差が発生する。このよ
うな制御対象の場合には、上述したバックラッシュ補正
量による位置補正は行わずに、他軸補正量による位置補
正を行えばよい。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the controlled object in the case of using the semi-closed feedback method as the control method has been described, but the present invention is not limited to the semi-closed feedback method, but uses the full-closed feedback method. It is also applicable to controlled objects. When the full closed feedback method is used, there is theoretically no mechanical error such as backlash in the driven control axis direction, but there is no position error in the control axis direction other than the driven control axis. Occur. In the case of such a control target, the position correction based on the other axis correction amount may be performed without performing the position correction based on the backlash correction amount described above.

【0072】さらに、上述の実施形態では、駆動手段と
してサーボモータ、送り機構としてボールねじと雌ねじ
を使用したものについて説明したが、例えば、送り機構
を使用せず、リニアモータ等によって直接駆動する場合
についても本発明は適用可能である。
Further, in the above-mentioned embodiment, the servo motor is used as the driving means and the ball screw and the female screw are used as the feeding mechanism. However, for example, in the case of directly driving by a linear motor or the like without using the feeding mechanism. The present invention is also applicable to.

【0073】また、上述の実施形態では、制御軸が3軸
の場合について説明したが、本発明はさらに多数の制御
軸を有する制御対象についても同様に適用可能である。
In the above embodiment, the case where the number of control axes is three has been described, but the present invention can be similarly applied to a control target having a larger number of control axes.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明によれば、複数の制御軸を有する
制御対象の一の制御軸の送り方向の逆転時に当該制御軸
方向以外の他の制御軸方向に生じる目標位置に対する位
置誤差の補正が可能となり、制御対象の目標位置に対す
る位置誤差を2次元的あるいは3次元的に補正すること
ができる。
According to the present invention, when a feed direction of one control axis having a plurality of control axes is reversed, a position error with respect to a target position other than the control axis direction is corrected with respect to a target position. It becomes possible to correct the position error with respect to the target position of the controlled object two-dimensionally or three-dimensionally.

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

【図1】本発明のNC装置の一実施形態の構成を示す説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of an NC device of the present invention.

【図2】図1に示したNC装置を実現するためのハード
ウエア構成の一例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the NC device shown in FIG.

【図3】本実施形態のNC装置が適用されうるマシニン
グセンタの一例を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a machining center to which the NC device of this embodiment can be applied.

【図4】ボールエンドミルによって被加工物の一面の仕
上げ切削を行っている様子を示す斜視図である
FIG. 4 is a perspective view showing how a ball end mill is performing finish cutting on one surface of a workpiece.

【図5】図4に示す手順で仕上げ加工を行った場合の仕
上げ面の仕上げ面粗さを説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the finished surface roughness of the finished surface when finishing is performed by the procedure shown in FIG.

【図6】仕上げ面のY軸とZ軸によって構成される平面
方向の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view in a plane direction formed by a Y axis and a Z axis of a finished surface.

【図7】仕上げ面の様子を示す説明図であって、(a)
は理想状態における仕上げ面の状態を示す平面図であ
り、(b)はZ軸方向に位置ずれを生じた場合の仕上げ
面の状態を示す平面図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing a state of a finished surface, (a)
FIG. 6A is a plan view showing a state of a finished surface in an ideal state, and FIG. 7B is a plan view showing a state of a finished surface when a positional deviation occurs in the Z-axis direction.

【図8】本実施形態のNC装置の動作を説明するための
フローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the NC device of this embodiment.

【図9】金型の一面を実際に加工した場合の加工結果を
示す説明図であって、(a)は本実施形態による場合で
あり、(b)は従来の場合である。
9A and 9B are explanatory views showing a processing result when one surface of a die is actually processed, where FIG. 9A is a case according to the present embodiment and FIG. 9B is a conventional case.

【図10】他軸補正量の他の算出方法を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another method of calculating another axis correction amount.

【図11】他軸補正量のさらに他の算出方法を示す説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing still another calculation method of another axis correction amount.

【図12】他軸補正量のさらに他の算出方法を示す説明
図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing still another calculation method of another axis correction amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…NC装置 3…NCプログラム解析処理・指令分配部 4〜6…X,Y,Z軸位置補正部 8〜10…加算器 12〜14…X,Y,Z軸サーボ制御部 15〜17…X,Y,Z軸サーボドライバ 18〜20…X,Y,Z軸サーボモータ 1 ... NC device 3 ... NC program analysis processing / command distribution unit 4-6 ... X, Y, Z axis position correction unit 8-10 ... Adder 12 to 14 ... X, Y, Z axis servo control unit 15 to 17 ... X, Y, Z axis servo driver 18-20 ... X, Y, Z axis servo motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−16258(JP,A) 特開 平8−241126(JP,A) 特開 昭63−219009(JP,A) 特開 平8−211943(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 19/18 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-9-16258 (JP, A) JP-A 8-241126 (JP, A) JP-A 63-219009 (JP, A) JP-A 8- 211943 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G05D 3/00-3/20 G05B 19/18

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被加工物および工具を任意の位置に移動可
能な複数の制御軸を有する制御対象の位置制御を行う位
置制御手段と、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御
手段に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、 前記第1の位置補正手段は、前記他の制御軸の制御指令
を補正し、かつ、前記他の制御軸の制御指令を補正する
補正量の大きさを前記工具にかかる切削力に応じて変化
させる 位置制御装置。
1. A work piece and a tool can be moved to arbitrary positions.
Position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes, and one of the plurality of control axes for reversing the feed direction .
In response to the detection, a control command for correcting the position error of the other control axis possess a first position correcting means for outputting to said position control means to the target position of the control target, the first The position correction means is a control command for the other control axis.
And the control command of the other control axis is corrected.
Change the amount of correction according to the cutting force applied to the tool
Let the position controller.
【請求項2】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
を行う位置制御手段と、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御
手段に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、 前記第1の位置補正手段は、前記他の制御軸の制御指令
を補正し、かつ、前記他の制御軸の制御指令を補正する
補正量を前記一の制御軸の送り方向の位置の関数として
保持している位置制御装置。
2. A position control means for controlling a position of a control target having a plurality of control axes, and a target of the control target in response to detection of reverse rotation of a feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correcting means for outputting to the position control means a control command for correcting a position error in the direction of another control axis with respect to the position, wherein the first position correcting means is the other control axis. The position control device that corrects the control command of (1) and holds the correction amount that corrects the control command of the other control axis as a function of the position of the one control axis in the feed direction.
【請求項3】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
を行う位置制御手段と、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御
手段に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、 前記第1の位置補正手段は、前記他の制御軸の制御指令
を補正し、かつ、前記他の制御軸の制御指令を補正する
補正量を前記一の制御軸の送り方向の複数位置に関して
離散的に保持し、前記離散的に保持された補正量を補間
して前記一の制御軸の送り方向の位置に応じた補正量を
算出する位置制御装置。
3. A position control means for performing position control of a controlled object having a plurality of control axes, and a target of the controlled object in response to detection of reverse rotation of one of the plurality of control axes in the feed direction. A first position correcting means for outputting to the position control means a control command for correcting a position error in the direction of another control axis with respect to the position, wherein the first position correcting means is the other control axis. Of the control command of the other control axis, and the correction amount for correcting the control command of the other control axis are discretely held at a plurality of positions in the feed direction of the one control axis, and the correction amount held discretely. A position control device that interpolates the above and calculates a correction amount according to the position of the one control axis in the feed direction.
【請求項4】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
を行う位置制御手段と、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御
手段に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、 前記制御対象は、被加工物および工具を任意の位置に移
動可能な複数の制御軸を有する数値制御工作機械であ
り、 前記第1の位置補正手段は、前記数値制御工作機械によ
る被加工物の加工時と非加工時とで他の制御軸の位置指
令を補正する補正量を変更する手段を有する位置制御装
置。
4. A position control means for controlling the position of a controlled object having a plurality of control axes, and a target of the controlled object in response to detection of reverse rotation of a feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correction unit that outputs a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to a position to the position control unit, and the control target is a workpiece and a tool at an arbitrary position. Is a numerically controlled machine tool having a plurality of control axes that are movable to each other, wherein the first position correction means positions the positions of other control axes during machining and non-machining of the workpiece by the numerically controlled machine tool. A position control device having means for changing a correction amount for correcting a command.
【請求項5】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
を行う位置制御手段と、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転の
検出に応じて、前記制御対象の目標位置に対する他の制
御軸方向の位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御
手段に対して出力する第1の位置補正手段とを有し、 前記第1の位置補正手段は、出力した他の制御軸の位置
補正量毎に累積値を積算し、所定の工程が終了後に当該
累積値を対応する制御軸に制御指令として出力する位置
制御装置。
5. A position control means for performing position control of a controlled object having a plurality of control axes, and a target of the controlled object in response to detection of a reversal of a feed direction of one of the plurality of control axes. A first position correcting means for outputting to the position control means a control command for correcting a position error in another control axis direction with respect to a position, wherein the first position correcting means outputs another control A position control device that accumulates cumulative values for each position correction amount of an axis and outputs the cumulative value as a control command to a corresponding control axis after a predetermined process is completed.
【請求項6】被加工物および工具を任意の位置に移動可
能な複数の制御軸を有する制御対象の位置制御方法であ
って、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転を
当該制御軸に対する位置指令から検出し、 前記一の制御軸の送り方向の逆転の検出に応じて、前記
制御対象の目標位置に対する他の制御軸方向に生じる位
置誤差を補正する補正量を他の制御軸に対する位置指令
として当該他の制御軸に出力し、かつ、前記補正量を前
記工具にかかる切削力の大きさに応じて変化させる位置
制御方法。
6. A position control method of a controlled object having a plurality of control axes capable of moving a workpiece and a tool to arbitrary positions, wherein one control axis of the plurality of control axes reverses a feed direction. Is detected from a position command for the control axis, and a correction amount for correcting a position error generated in the other control axis direction with respect to the target position of the control target is detected according to the detection of the reverse rotation of the feed direction of the one control axis. The position control method of outputting to the other control axis as a position command for the control axis, and changing the correction amount according to the magnitude of the cutting force applied to the tool.
【請求項7】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
方法であって、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転を
当該制御軸に対する位置指令から検出し、 前記一の制御軸の送り方向の逆転の検出に応じて、前記
制御対象の目標位置に対する他の制御軸方向に生じる位
置誤差を補正する補正量を他の制御軸に対する位置指令
として当該他の制御軸に出力し、かつ、前記補正量を前
記一の制御軸の送り方向の位置に応じて変化させる位置
制御方法。
7. A method for controlling a position of a controlled object having a plurality of control axes, wherein reverse rotation of a feed direction of one of the plurality of control axes is detected from a position command for the control axis, In response to the detection of the reverse rotation of the feed direction of the control axis, a correction amount for correcting the position error generated in the direction of the other control axis with respect to the target position of the control target is given to the other control axis as a position command for the other control axis. A position control method for outputting and changing the correction amount according to the position of the one control shaft in the feed direction.
【請求項8】被加工物および工具を任意の位置に移動可
能な複数の制御軸を有する制御対象の位置制御方法であ
って、 前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転を
当該制御軸に対する位置指令から検出し、 前記一の制御軸の送り方向の逆転の検出に応じて、前記
制御対象の目標位置に対する他の制御軸方向に生じる位
置誤差を補正する補正量を他の制御軸に対する位置指令
として当該他の制御軸に出力し、かつ、前記工具による
前記被加工物の加工時と非加工時とで前記補正量を変更
する位置制御方法。
8. A position control method of a controlled object having a plurality of control axes capable of moving a workpiece and a tool to arbitrary positions, wherein one control axis of the plurality of control axes reverses a feed direction. Is detected from a position command for the control axis, and a correction amount for correcting a position error generated in the other control axis direction with respect to the target position of the control target is detected according to the detection of the reverse rotation of the feed direction of the one control axis. A position control method of outputting the position command to the other control axis to the other control axis, and changing the correction amount when the workpiece is processed by the tool and when the workpiece is not processed.
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