JP3636952B2 - Numerical controller - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラレルメカニズム工作機械を制御する数値制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
並列に配置された6本の脚を可動部材にボールジョイントで連結し、固定部材からの脚の長さを制御して可動部材の傾き、位置を調整し、可動部材に取り付けた加工ヘッドで工作を行う、いわゆるパラレルメカニズムを応用した工作機械が知られている。このような工作機械については、「GEODETICS社のHEXAPOD」(武野仲勝著),工業調査会から刊行されている「機械と工具」,1995年2月号に詳しく記載されているので、ここでの詳細な説明を省略する。
【0003】
このようなパラレルメカニズムを応用した工作機械を数値制御する装置では、直交座標系(以降、デカルト座標系と記す)で与えられた指令に従って可動部材の位置、姿勢を制御する。この制御を図2に示すようなパラレルメカニズムを応用した工作機械を例にして説明する。図2に示す工作機械は、固定部材21と、可動部材22と、固定部材21に取り付けられた6個の第1の継ぎ手23と、可動部材22に取り付けられた6個の第2の継ぎ手24と、6本の脚25と、固定部材側の継ぎ手23に隣接し、各脚ごとに設けられた駆動装置26とから構成されている。
【0004】
この工作機械では、固定部材21の6個の継ぎ手23をそれぞれ脚25が貫通し、可動部材22の6個の継ぎ手24に各脚25が取り付けられている。また、この各脚25には、駆動装置26が取り付けられており、これにより固定部材21と脚25との結合点である固定部材21の支点と、可動部材22と脚25との結合点である可動部材22の支点との間の距離(以降、脚の長さと記す)を長くしたり短くしたりできるようになっている。
【0005】
ところで、可動部材22の位置や姿勢を制御するためには、先ず加工軌跡の座標に基づいて、可動部材22の所望の位置、姿勢に対する可動部材22の各支点の座標を求め、これから各脚25の長さを求めることになる。固定部材21の各支点の座標は固定されているので、可動部材22の各支点の座標から各脚25の長さを求めることができる。そして、ここで求めた脚25の長さになるように駆動装置26を制御することにより、可動部材22が所望の位置、姿勢に制御される。このように、パラレルメカニズム工作機械では、固定部材21と可動部材22との支点の座標によって制御がなされる。
【0006】
図3は、従来のパラレルメカニズム工作機械の数値制御装置の一例を示すブロック図である。従来のパラレルメカニズム工作機械の数値制御装置は、図3に示すように、プログラム解釈部1と、補間座標計算部2と、機構パラメータ記憶部3と、逆機構変換部7′と、駆動装置制御部8とから構成されている。
【0007】
以下、各部の動作を説明する。プログラム解釈部1は、加工プログラムを1ブロックずつ解釈し、ブロック情報BIを生成する。補間座標計算部2は、ブロック情報BIからデカルト座標での加工軌跡の補間位置CPを求める。機構パラメータ記憶部3は、設計上の機構パラメータ(以降、理想的な機構パラメータと記す)を記憶している。ここで、機構パラメータとは固定部材21の各支点の絶対座標及び、可動部材22の各支点の、加工位置(例えば刃先位置)を原点とする相対座標を指す。逆機構変換部7′は、理想的な機構パラメータIPを用いて、デカルト座標での補間位置CPを脚の長さLPに変換する。駆動装置制御部8は、各脚の長さLPに従って脚に取り付けられた駆動装置を駆動する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の数値制御装置では、逆機構変換部7′において、理想的な機構パラメータIPを用いて、デカルト座標での補間位置CPを脚の長さLPに変換しているが、工作機械自体の製造上の誤差のために固定部材の支点及び可動部材の支点が理想的な機構パラメータIPからずれているため、正確な脚の長さが求められず、実際の刃先位置は、デカルト座標で与えられた指令から外れ、軌跡誤差が発生するという問題点があった。
【0009】
具体的に工作機械の製造上の誤差は、固定部材21と脚25とのジョイント部分(第1の継ぎ手23)や可動部材22と脚25とのジョイント部分(第2の継ぎ手24)で発生し、固定部材側の支点や可動部材側の支点が理想的な支点から変動してしまう。以下に一例として固定部材21側の支点が理想的な機構パラメータからずれる様子を、図4に示すような固定部材と脚を結合する第1の継ぎ手23の具体的形状の例を挙げて説明する。第1の継ぎ手23は、第1の回転軸41と、第1の支持部材42と、第2の回転軸43と、第2の支持部材44とから構成され、円柱状の第1の回転軸41は、固定部材21に取り付けられ、この第1の回転軸41には、筒状の第1の支持部材42が固定されている。この第1の支持部材42の内側には円柱状の第2の回転軸43が取り付けられ、第2の回転軸43には筒状の第2の支持部材44が固定されている。さらに、第2の支持部材44には脚25が貫通するように取り付けられ、第1の回転軸41及び第2の回転軸43が自由に回転して脚の方向を任意に変えられるようになっている。理想的には、第1の回転軸41と第2の回転軸43と脚とが1点で交わり、この点が固定部材の支点となる。このとき、可動部材の位置、姿勢の変化に伴って脚の方向が変化しても固定部材の支点の座標は固定されている。しかし、製造上の誤差のため、第1の回転軸41、第2の回転軸43、及び脚25は、それぞれ固定部材、第1の支持部材42、および第2の支持部材44にずれて取り付けられている。そのため、固定部材側の支点は、通常、第2の回転軸43にのらず、脚の方向が変化して第2回転軸43が回転すると、それに連れて第2の回転軸43の回りを移動する。同様に、通常、第1の回転軸41にものらず、第1の回転軸41が回転すると、それに連れて第1の回転軸41の回りを移動する。このように、実際の固定部材の支点の座標は固定でなく、理想的な機構パラメータIPからずれる。
【0010】
また、実際の可動部材側の支点が理想的なパラメータIPからずれることを、図5に示すような可動部材と脚を結合する第2の継ぎ手24の一例を用いて説明する。図5に示す第2の継ぎ手24は、第3の回転軸51と、第3の支持部材52と、第4の回転軸53と、第4の支持部材54と、第5の回転軸55とから構成されている。可動部材22には円柱状の第3の回転軸51が取り付けられ、この第3の回転軸51にはコの字状の第3の支持部材52が固定されている。この第3の支持部材52の内側には円柱状の第4の回転軸53が取り付けられ、第4の回転軸53には第4の支持部材54が固定されている。第4の支持部材54には円柱状の第5の回転軸55が取り付けられている。第5の回転軸には脚25が取り付けられ、第3の回転軸51と、第4の回転軸53と、第5の回転軸55とが回転して脚25の方向を任意に変えられるようになっている。理想的には、第4の支持部材54と第5の回転軸55と脚25とが同一直線上にのり、第3の回転軸51と第4の回転軸53と脚25とが一点で交わり、それが可動部材側の支点となる。このとき、可動部材の位置、姿勢の変化に伴って脚の方向が変化しても、可動部材側の支点の相対座標は固定である。しかし、製造上の誤差のため、第3の回転軸51、第4の回転軸53、第5の回転軸55、及び脚25は、それぞれ可動部材22、第3の回転軸51、第4の回転軸53、及び第5の回転軸55に対してずれて取り付けられる。そのため、可動部材側の支点は、通常、第4の回転軸53にのらず、脚25の方向が変化して第4の回転軸53が回転すると、それに連れて第4の回転軸53の回りを移動する。同様に、通常、第回転軸51にものらず、第3の回転軸51が回転すると、それに連れて第3の回転軸51の回りを移動する。このように実際の可動部材の支点の座標は固定でなく、理想的な機構パラメータから外れる。
【0011】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、製造上の誤差を考慮して各脚の長さを求めることにより、加工精度を向上できる数値制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、固定部材と、前記固定部材から伸張した複数の可変長脚によって支持され、加工工具が取り付けられる可動部材と、を有するパラレルメカニズム工作機械を含み、加工プログラムに従って、加工軌跡上の補間位置を計算し、この補間位置を、固定部材と可変長脚の結合点である固定部材の支点の絶対座標と、可動部材と可変長脚の結合点である可動部材の支点の、加工工具の加工点を原点とする相対座標とから成る機構パラメータを用いて脚の長さに変換して前記パラレルメカニズム工作機械を制御する数値制御装置において、前記支点に関する静的位置誤差情報を記憶する手段と、前記補間位置における各可変長脚の方向を、理想的な機構パラメータを用いて算出する手段と、前記可変長脚の方向の変化によって変化する各支点の位置誤差を、前記可変長脚の方向と前記各支点の静的位置誤差情報とに基づき算出し、算出結果に基づき機構パラメータを補正する手段と、を含むことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るパラレルメカニズム工作機械の数値制御装置の構成ブロック図である。本実施の形態に係るパラレルメカニズム工作機械の数値制御装置は、図1に示すように、プログラム解釈部1と、補間座標計算部2と、機構パラメータ記憶部3と、脚方向計算部4と、静的誤差(支点位置誤差)情報記憶部5と、機構パラメータ補正部6と、逆機構変換部7と、駆動装置制御部8とから構成されている。ここで、プログラム解釈部1と、補間座標計算部2と、機構パラメータ記憶部3と、駆動装置制御部8とは、従来のパラレルメカニズム工作機械の数値制御装置を示す図3と同じものであるので、詳細な説明を省略する。尚、補間座標計算部2が補間位置を計算する手段に、脚方向計算部4が脚の方向を計算する手段に、静的誤差情報記憶部5が各脚の支点位置誤差情報を記憶する手段に、機構パラメータ補正部6が機構パラメータを補正する手段に、逆機構変換部7が補間位置を脚の長さに変換する手段にそれぞれ対応している。
【0014】
脚方向計算部4は、補間座標計算部2が出力するデカルト座標での補間座標CPと、機構パラメータ記憶部3に記憶されている理想的な機構パラメータIPとを用いて、各脚25の方向LD(各脚25の向きを表すベクトル)を出力する。
【0015】
静的誤差情報記憶部5は、固定部材21側の支点と可動部材22側の支点に関する静的な誤差情報PEを記憶している。ここで固定部材21側の支点の静的な誤差情報としては、固定部材21側の継ぎ手23の第1の回転軸41と第2の回転軸43との回転角が共に0であるときの、固定部材21側の支点の座標と、第1の回転軸41の位置情報と、第2の回転軸43の位置情報とがある。可動部材22側の支点について、第4の回転軸53と第4の支持部材54の交点を支点として説明したが、現実には第4の回転軸53から先の第4の支持部材54と、第5の回転軸55、及び脚25にも製造上の誤差が発生することから、第5の回転軸55と脚25の結合点を可動部材22側の支点として、正確な脚の長さを求めるようにするのが好ましい。従って、可動部材22側の支点の静的な誤差情報としては、可動部材22に取り付けられた継ぎ手24の第3の回転軸51と第4の回転軸53と第5の回転軸55との回転角が全て0であるときの、可動部材22側の支点の座標と、第5の回転軸55の位置情報と、第4の回転軸53の位置情報と、第3の回転軸51の位置情報とがある。ここで、各回転軸の回転角が0になる位置は適当に定めればよい。各回転軸の位置情報は、例えば回転軸の軸線上の1点の座標と軸線の方向ベクトルとで表現できる。
【0016】
機構パラメータ補正部6は、静的な誤差情報PEと、各脚の方向LDに基づき、実際の機構パラメータRPを求める。以下のようにして実際の固定部材の支点を求める。前述のように脚方向計算部4は、加工プログラムを解釈して得られた補間座標CPと、理想的な機構パラメータIPとから、前記補間座標CPに加工位置が一致するように、各支点の絶対座標を求め、この絶対座標から各脚25の方向を算出する。このときの脚の方向が、前述の静的な誤差情報を得たときの基準となる方向(回転角0)に対して変化した角度を算出する。固定部材の支点に関しては、図4に示すように二つの回転軸を有するから、脚の方向の変化は、この二つの回転軸の各軸線回りの回転角として表すことができ、以降、第1の回転軸41の軸線回りの回転角をα、第2の回転軸43の軸線回りの回転角をβとする。また、第1の回転軸41に関する回転角がA1、第2の回転軸43に関する回転角がA2であることを(A1,A2)と表記する。静的な誤差情報PEの固定部材21側の支点の座標を、静的な誤差情報PEの第2の回転軸43の位置情報として記憶された軸線の回りにβだけ回転して、(0,β)のときの固定部材22側の支点の座標を求める。この(0,β)のときの固定部材21側の支点の座標を、静的な誤差情報PEの第1の回転軸41の位置情報として記憶された軸線の回りにαだけ回転して、(α,β)のときの固定部材21側の支点の座標を求める。すなわち、静的誤差情報PEとしての(0,0)のときに測定した支点位置の座標差を、理想的な機構パラメータを用いて計算された脚の方向LDに基づいて、各軸の回りにそれぞれ(α,β)だけ回転させることで、実際の固定部材21の支点の座標が求まるのである。
【0017】
次に、同様にして実際の可動部材の支点を求める。すなわち、前述した理想的な機構パラメータIPと補間位置CPに基づく各脚の方向LDが、静的な誤差位置情報を得たときの基準となる方向から変化した角度を算出する。可動部材の支点は、図5に示すように三つの回転軸を有するから、脚の方向の変化は、このこれらの回転軸の各軸線回りの回転角として表すことができ、第3の回転軸51の軸線回りの回転角をγ、第4の回転軸53の軸線回りの回転角をδ、第5の回転軸55の軸線回りの回転角をεとする。また、第3の回転軸51に関する回転角がA3、第4の回転軸53に関する回転角がA4、第5の回転軸55に関する回転角がA5であることを(A3,A4,A5)で表わす。静的な誤差情報PEの可動部材22の支点の座標を、静的な誤差情報PEの第5の回転軸55の位置情報として記憶された軸線の回りにεだけ回転して、(0,0,ε)のときの可動部材22の支点の座標を求める。前記(0,0,ε)のときの可動部材22の支点の座標を、静的な誤差情報PEの第4の回転軸53の位置情報として記憶された軸線の回りにδだけ回転して、(0,δ,ε)のときの可動部材22の支点の座標を求める。前記(0,δ,ε)のときの可動部材22の支点の座標を、静的な誤差情報PEの第3の回転軸51の位置情報として記憶された軸線の回りにγだけ回転して、(γ,δ,ε)のときの可動部材22の支点の座標、すなわち実際の可動部材22の支点の座標を求める。このようにして、誤差を考慮した各支点の座標が求められる。前述のように、各支点の座標によって機構パラメータが定められるから、この誤差を考慮した各支点の座標から求められた機構パラメータは、誤差を考慮した機構パラメータである。このようにして、理想的な機構パラメータを補正することにより、実際の機構パラメータRPが求められる。
【0018】
逆機構変換部7は、実際の機構パラメータRPを用いて、デカルト座標での補間位置CPを脚25の長さLPに変換する。
【0019】
尚、ここでは、脚方向計算部4が脚の方向を計算により得ているが、各脚25の方向は、実際にセンサ等を用いて測定しても構わない。
【0020】
【発明の効果】
このように、本発明のパラレルメカニズム工作機械の数値制御装置によれば、工作機械の製造上の誤差を考慮して機構パラメータを補正しているため、正確な脚の長さを求めることができ、加工精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における構成の一例を示すブロック図である。
【図2】 パラレルメカニズムを応用した工作機械の一例を示す説明図である。
【図3】 従来の技術における構成の一例を示すブロック図である。
【図4】 固定部材と脚を結合する継ぎ手の一例を示す説明図である。
【図5】 可動部材と脚を結合する継ぎ手の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 プログラム解釈部、2 補間座標計算部、3 機構パラメータ記憶部、4脚方向計算部、5 静的誤差情報記憶部、6 機構パラメータ補正部、7 逆機構変換部、8 駆動装置制御部、21 固定部材、22 可動部材、23 第1の継ぎ手、24 第2の継ぎ手、25 脚、26 駆動装置、41 第1の回転軸、42 第1の支持部材、43 第2の回転軸、44 第2の支持部材、51 第3の回転軸、52 第3の支持部材、53 第4の回転軸、54 第4の支持部材、55 第5の回転軸。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a numerical controller for controlling a parallel mechanism machine tool.
[0002]
[Prior art]
The six legs arranged in parallel are connected to the movable member with a ball joint, the length of the leg from the fixed member is controlled to adjust the tilt and position of the movable member, and the work is performed with the machining head attached to the movable member. A machine tool that applies a so-called parallel mechanism is known. Such machine tools are described in detail in “GEODETICS HEXAPOD” (by Nakano Masatake), “Machine and Tools” published by the Industrial Research Council, February 1995 issue. The detailed description of is omitted.
[0003]
In an apparatus for numerically controlling a machine tool to which such a parallel mechanism is applied, the position and posture of a movable member are controlled in accordance with a command given in an orthogonal coordinate system (hereinafter referred to as a Cartesian coordinate system). This control will be described by taking a machine tool to which a parallel mechanism as shown in FIG. 2 is applied as an example. The machine tool shown in FIG. 2 includes a fixed member 21, a movable member 22, six first joints 23 attached to the fixed member 21, and six second joints 24 attached to the movable member 22. And six legs 25, and a driving device 26 provided for each leg adjacent to the joint 23 on the fixing member side.
[0004]
In this machine tool, the legs 25 pass through the six joints 23 of the fixed member 21, and the legs 25 are attached to the six joints 24 of the movable member 22. In addition, a driving device 26 is attached to each leg 25, so that a fulcrum of the fixed member 21, which is a connection point between the fixed member 21 and the leg 25, and a connection point between the movable member 22 and the leg 25. The distance from the fulcrum of a certain movable member 22 (hereinafter referred to as leg length) can be increased or decreased.
[0005]
By the way, in order to control the position and posture of the movable member 22, first, the coordinates of each fulcrum of the movable member 22 with respect to the desired position and posture of the movable member 22 are obtained based on the coordinates of the machining locus, and from this, each leg 25. The length of will be calculated. Since the coordinates of each fulcrum of the fixed member 21 are fixed, the length of each leg 25 can be obtained from the coordinates of each fulcrum of the movable member 22. And the movable member 22 is controlled to a desired position and attitude | position by controlling the drive device 26 so that it may become the length of the leg 25 calculated | required here. Thus, in the parallel mechanism machine tool, control is performed by the coordinates of the fulcrum of the fixed member 21 and the movable member 22.
[0006]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a numerical controller of a conventional parallel mechanism machine tool. As shown in FIG. 3, a conventional numerical control device for a parallel mechanism machine tool includes a program interpretation unit 1, an interpolation coordinate calculation unit 2, a mechanism parameter storage unit 3, an inverse mechanism conversion unit 7 ', and a drive device control. Part 8.
[0007]
Hereinafter, the operation of each unit will be described. The program interpretation unit 1 interprets the machining program block by block and generates block information BI. The interpolation coordinate calculation unit 2 obtains the interpolation position CP of the machining locus in Cartesian coordinates from the block information BI. The mechanism parameter storage unit 3 stores design mechanism parameters (hereinafter referred to as ideal mechanism parameters). Here, the mechanism parameter indicates the absolute coordinates of each fulcrum of the fixed member 21 and the relative coordinates of each fulcrum of the movable member 22 with the processing position (for example, the blade edge position) as the origin . The reverse mechanism conversion unit 7 ′ converts the interpolation position CP in Cartesian coordinates into the leg length LP using the ideal mechanism parameter IP. The drive device controller 8 drives the drive device attached to the legs according to the length LP of each leg.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional numerical control device, the inverse mechanism conversion unit 7 ′ converts the interpolation position CP in Cartesian coordinates into the leg length LP using the ideal mechanism parameter IP. Because the fulcrum of the fixed member and the fulcrum of the movable member deviate from the ideal mechanism parameter IP due to manufacturing errors of the machine tool itself, an accurate leg length cannot be obtained, and the actual cutting edge position is There was a problem that a trajectory error occurred due to deviation from the command given in Cartesian coordinates.
[0009]
Specifically, a manufacturing error of the machine tool occurs in the joint portion (first joint 23) between the fixed member 21 and the leg 25 and the joint portion (second joint 24) between the movable member 22 and the leg 25. The fulcrum on the fixed member side and the fulcrum on the movable member side vary from the ideal fulcrum. As an example, the manner in which the fulcrum on the side of the fixing member 21 deviates from the ideal mechanism parameter will be described with reference to an example of the specific shape of the first joint 23 that joins the fixing member and the leg as shown in FIG. . The first joint 23 includes a first rotation shaft 41, a first support member 42, a second rotation shaft 43, and a second support member 44, and has a cylindrical first rotation shaft. 41 is attached to the fixing member 21, and a cylindrical first support member 42 is fixed to the first rotating shaft 41. A cylindrical second rotation shaft 43 is attached to the inside of the first support member 42, and a cylindrical second support member 44 is fixed to the second rotation shaft 43. Further, the leg 25 is attached to the second support member 44 so as to penetrate therethrough, and the first rotating shaft 41 and the second rotating shaft 43 can freely rotate to arbitrarily change the direction of the leg. ing. Ideally, the first rotating shaft 41, the second rotating shaft 43, and the leg intersect at one point, and this point is a fulcrum of the fixing member. At this time, the coordinates of the fulcrum of the fixed member are fixed even if the direction of the leg changes with the change of the position and posture of the movable member. However, due to manufacturing errors, the first rotary shaft 41, the second rotary shaft 43, and the legs 25 are attached to the fixed member, the first support member 42, and the second support member 44, respectively, in a shifted manner. It has been. For this reason, the fulcrum on the fixing member side does not normally move along the second rotating shaft 43, but moves around the second rotating shaft 43 as the leg direction changes and the second rotating shaft 43 rotates. Moving. Similarly, when the first rotating shaft 41 is rotated, the first rotating shaft 41 moves along with the first rotating shaft 41. Thus, the actual coordinates of the fulcrum of the fixing member are not fixed and deviate from the ideal mechanism parameter IP.
[0010]
The fact that the actual fulcrum on the movable member side deviates from the ideal parameter IP will be described with reference to an example of the second joint 24 that couples the movable member and the leg as shown in FIG. The second joint 24 shown in FIG. 5 includes a third rotating shaft 51, a third supporting member 52, a fourth rotating shaft 53, a fourth supporting member 54, and a fifth rotating shaft 55. It is composed of A cylindrical third rotation shaft 51 is attached to the movable member 22, and a U-shaped third support member 52 is fixed to the third rotation shaft 51. A columnar fourth rotation shaft 53 is attached to the inside of the third support member 52, and a fourth support member 54 is fixed to the fourth rotation shaft 53. A columnar fifth rotation shaft 55 is attached to the fourth support member 54. A leg 25 is attached to the fifth rotating shaft, and the third rotating shaft 51, the fourth rotating shaft 53, and the fifth rotating shaft 55 rotate so that the direction of the leg 25 can be arbitrarily changed. It has become. Ideally, the fourth support member 54, the fifth rotation shaft 55, and the leg 25 are on the same straight line, and the third rotation shaft 51, the fourth rotation shaft 53, and the leg 25 intersect at one point. This is a fulcrum on the movable member side. At this time, the relative coordinates of the fulcrum on the movable member side are fixed even if the direction of the leg changes with the change in the position and posture of the movable member. However, due to manufacturing errors, the third rotating shaft 51, the fourth rotating shaft 53, the fifth rotating shaft 55, and the leg 25 are respectively movable member 22, third rotating shaft 51, and fourth rotating shaft. The rotary shaft 53 and the fifth rotary shaft 55 are attached with a shift. For this reason, the fulcrum on the movable member side is not usually located on the fourth rotating shaft 53, and when the direction of the leg 25 changes and the fourth rotating shaft 53 rotates, the fourth rotating shaft 53 rotates accordingly. Move around. Similarly, when the third rotating shaft 51 rotates, not normally along the first rotating shaft 51, the third rotating shaft 51 is moved accordingly. Thus, the actual coordinates of the fulcrum of the movable member are not fixed and deviate from ideal mechanism parameters.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a numerical control device capable of improving machining accuracy by obtaining the length of each leg in consideration of manufacturing errors.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the problems of the conventional example includes a parallel mechanism machine tool having a fixed member, and a movable member supported by a plurality of variable length legs extending from the fixed member and to which a processing tool is attached. wherein, according to a machining program, the interpolation position on the machining trajectory calculated, the interpolation position, the absolute coordinates of the fulcrum of the fixed member is the point of attachment of the fixed member and the variable-length legs, the point of attachment of the movable member and the variable-length legs a numerical controller of the fulcrum of the movable member, is converted to the length of the legs by using the kinematic parameters consisting of a relative coordinate whose origin the machining point of the machining tool for controlling the parallel kinematic mechanism machine tool is, the fulcrum means for storing static position error information relating to, the direction of each variable-length leg of the interpolation position, means for calculating with the ideal kinematic parameters, the variable length legs The position error of each fulcrum is changed by the direction of the change, that the said the direction of the variable-length legs is calculated based on the static position error information of the respective support point, and means for correcting the kinematic parameters based on the calculation result It is characterized by.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a numerical control device for a parallel mechanism machine tool according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the numerical controller of the parallel mechanism machine tool according to the present embodiment includes a program interpretation unit 1, an interpolation coordinate calculation unit 2, a mechanism parameter storage unit 3, a leg direction calculation unit 4, It comprises a static error (fulcrum position error) information storage unit 5, a mechanism parameter correction unit 6, a reverse mechanism conversion unit 7, and a drive device control unit 8. Here, the program interpretation unit 1, the interpolation coordinate calculation unit 2, the mechanism parameter storage unit 3, and the drive device control unit 8 are the same as those in FIG. 3 showing a conventional numerical control device of a parallel mechanism machine tool. Therefore, detailed description is omitted. The interpolation coordinate calculation unit 2 calculates the interpolation position, the leg direction calculation unit 4 calculates the leg direction, and the static error information storage unit 5 stores the fulcrum position error information of each leg. Further, the mechanism parameter correction unit 6 corresponds to means for correcting the mechanism parameter, and the reverse mechanism conversion unit 7 corresponds to means for converting the interpolation position into the leg length.
[0014]
The leg direction calculation unit 4 uses the interpolation coordinates CP in Cartesian coordinates output from the interpolation coordinate calculation unit 2 and the ideal mechanism parameter IP stored in the mechanism parameter storage unit 3 to determine the direction of each leg 25. LD (vector representing the direction of each leg 25) is output.
[0015]
The static error information storage unit 5 stores static error information PE regarding the fulcrum on the fixed member 21 side and the fulcrum on the movable member 22 side. Here, as static error information of the fulcrum on the fixing member 21 side, when the rotation angles of the first rotation shaft 41 and the second rotation shaft 43 of the joint 23 on the fixing member 21 side are both 0, There are coordinates of the fulcrum on the fixing member 21 side, position information of the first rotating shaft 41, and position information of the second rotating shaft 43. Regarding the fulcrum on the movable member 22 side, the intersection of the fourth rotation shaft 53 and the fourth support member 54 has been described as a fulcrum, but in reality, the fourth support member 54 ahead of the fourth rotation shaft 53, Since an error in manufacturing also occurs in the fifth rotating shaft 55 and the leg 25, an accurate leg length is obtained by using the coupling point of the fifth rotating shaft 55 and the leg 25 as a fulcrum on the movable member 22 side. It is preferable to obtain it. Accordingly, as static error information of the fulcrum on the movable member 22 side, the rotation of the third rotating shaft 51, the fourth rotating shaft 53, and the fifth rotating shaft 55 of the joint 24 attached to the movable member 22 is performed. The coordinates of the fulcrum on the movable member 22 side, the position information of the fifth rotating shaft 55, the position information of the fourth rotating shaft 53, and the position information of the third rotating shaft 51 when the angles are all 0. There is. Here, the position where the rotation angle of each rotating shaft becomes 0 may be determined appropriately. Position information of each axis of rotation, for example, be expressed by a direction vector of the coordinates of a point on the axis of the rotary shaft and the axis.
[0016]
The mechanism parameter correction unit 6 obtains an actual mechanism parameter RP based on the static error information PE and the direction LD of each leg . Request fulcrum of actual fixing member as follows. As described above, the leg direction calculation unit 4 uses the interpolation coordinates CP obtained by interpreting the machining program and the ideal mechanism parameter IP so that the machining positions coincide with the interpolation coordinates CP. Absolute coordinates are obtained, and the direction of each leg 25 is calculated from the absolute coordinates. The angle at which the leg direction changes with respect to the reference direction (rotation angle 0) when the static error information is obtained is calculated. Since the fulcrum of the fixing member has two rotation axes as shown in FIG. 4, the change in the direction of the leg can be expressed as a rotation angle around each axis of the two rotation axes. The rotation angle around the axis of the rotation shaft 41 is α, and the rotation angle around the axis of the second rotation shaft 43 is β. Further, the rotation angle about the first axis of rotation 41 is A1, the rotation angle about the second axis of rotation 43 is referred to as the (A1, A2) that is A2. The coordinates of the fulcrum on the stationary member 21 side of the static error information PE are rotated by β around the axis stored as the position information of the second rotation shaft 43 of the static error information PE, and (0, The coordinates of the fulcrum on the fixing member 22 side in the case of β) are obtained. The coordinates of the fulcrum on the fixed member 21 side at (0, β) are rotated by α around the axis stored as the position information of the first rotating shaft 41 of the static error information PE, and ( The coordinates of the fulcrum on the fixing member 21 side at the time of α, β) are obtained. That is, the coordinate difference of the fulcrum position measured at the time of (0, 0) as the static error information PE is set around each axis based on the leg direction LD calculated using ideal mechanism parameters. The coordinates of the actual fulcrum of the fixing member 21 can be obtained by rotating each by (α, β).
[0017]
Next, the actual fulcrum of the movable member is obtained in the same manner. That is, the angle at which each leg direction LD based on the ideal mechanism parameter IP and the interpolation position CP is changed from the reference direction when the static error position information is obtained is calculated. Since the fulcrum of the movable member has three rotation axes as shown in FIG. 5, the change in the direction of the leg can be expressed as a rotation angle around each axis of these rotation axes. Rotation angle around the axis of 51 is γ, rotation angle around the axis of the fourth rotation shaft 53 is δ, and rotation angle around the axis of the fifth rotation shaft 55 is ε. Moreover, indicating that the rotation angle about the third rotation shaft 51 is A3, the rotational angle about the fourth rotation shaft 53 is A4, the rotation angle for the fifth rotation shaft 55 is A5 with (A3, A4, A5) . The coordinates of the fulcrum of the movable member 22 of the static error information PE are rotated by ε around the axis stored as the position information of the fifth rotating shaft 55 of the static error information PE, and (0, 0 , Ε), the coordinates of the fulcrum of the movable member 22 are obtained. The coordinates of the fulcrum of the movable member 22 at the time of (0, 0, ε) are rotated by δ around the axis stored as the position information of the fourth rotating shaft 53 of the static error information PE, The coordinates of the fulcrum of the movable member 22 at (0, δ, ε) are obtained. The coordinate of the fulcrum of the movable member 22 at the time of (0, δ, ε) is rotated by γ around the axis stored as the position information of the third rotating shaft 51 of the static error information PE, The coordinates of the fulcrum of the movable member 22 when (γ, δ, ε), that is, the coordinates of the actual fulcrum of the movable member 22 are obtained. In this way, the coordinates of each fulcrum considering the error are obtained. As described above, since the mechanism parameter is determined by the coordinates of each fulcrum, the mechanism parameter obtained from the coordinates of each fulcrum considering this error is a mechanism parameter considering the error. In this way, the actual mechanism parameter RP is obtained by correcting the ideal mechanism parameter.
[0018]
The reverse mechanism conversion unit 7 converts the interpolation position CP in Cartesian coordinates into the length LP of the leg 25 using the actual mechanism parameter RP.
[0019]
Here, the leg direction calculation unit 4 obtains the leg direction by calculation, but the direction of each leg 25 may actually be measured using a sensor or the like.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the numerical controller of the parallel mechanism machine tool of the present invention, the mechanism parameters are corrected in consideration of the manufacturing error of the machine tool, so that the accurate leg length can be obtained. , Processing accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration in the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a machine tool to which a parallel mechanism is applied.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration in a conventional technique.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a joint for joining a fixing member and a leg.
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a joint for joining a movable member and a leg.
[Explanation of symbols]
1 program interpretation unit, 2 interpolation coordinate calculation unit, 3 mechanism parameter storage unit, 4 leg direction calculation unit, 5 static error information storage unit, 6 mechanism parameter correction unit, 7 reverse mechanism conversion unit, 8 drive device control unit, 21 Fixed member, 22 Movable member, 23 1st joint, 24 2nd joint, 25 legs, 26 Drive device, 41 1st rotating shaft, 42 1st support member, 43 2nd rotating shaft, 44 2nd Support member, 51 3rd rotating shaft, 52 3rd supporting member, 53 4th rotating shaft, 54 4th supporting member, 55 5th rotating shaft.

Claims (1)

固定部材と、
前記固定部材から伸張した複数の可変長脚によって支持され、加工工具が取り付けられる可動部材と、を有するパラレルメカニズム工作機械を含み、
加工プログラムに従って、加工軌跡上の補間位置を計算し、この補間位置を、固定部材と可変長脚の結合点である固定部材の支点の絶対座標と、可動部材と可変長脚の結合点である可動部材の支点の加工工具の加工点を原点とする相対座標とから成る機構パラメータを用いて脚の長さに変換して前記パラレルメカニズム工作機械を制御する数値制御装置において、
前記支点に関する静的位置誤差情報を記憶する手段と、
前記補間位置における各可変長脚の方向を、理想的な機構パラメータを用いて算出する手段と、
前記可変長脚の方向の変化によって変化する各支点の位置誤差を、前記可変長脚の方向と、前記静的位置誤差情報とに基づき算出し、算出結果に基づき機構パラメータを補正する手段と、
を含むことを特徴とする数値制御装置。
A fixing member;
A parallel mechanism machine tool having a movable member supported by a plurality of variable length legs extending from the fixed member and to which a machining tool is attached;
According to the machining program, the interpolation position on the machining trajectory is calculated, and this interpolation position is the absolute coordinates of the fulcrum of the fixed member, which is the coupling point between the fixed member and the variable length leg, and the coupling point between the movable member and the variable length leg. In a numerical control device for controlling the parallel mechanism machine tool by converting the length of a leg using a mechanism parameter composed of a relative coordinate with a processing point of a processing tool of a fulcrum of a movable member as an origin ,
Means for storing static position error information relating to the fulcrum ;
Means for calculating the direction of each variable length leg at the interpolation position using ideal mechanism parameters;
Means for calculating a position error of each fulcrum that changes due to a change in the direction of the variable length leg based on the direction of the variable length leg and the static position error information, and correcting a mechanism parameter based on the calculation result ;
A numerical control device comprising:
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