JP5265274B2 - Positioning control method and positioning control device for numerically controlled machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マシニングセンタなどの数値制御工作機械の位置決め制御方法及び位置決め制御装置に関し、特に、ベッド上に傾斜テーブル若しくは回転テーブル又はその両方を有するテーブル装置が設けられ、このテーブル装置の傾斜テーブル上又は回転テーブル上に載置された工作物に対し加工を施すものに係わる。 The present invention relates to a positioning control method and positioning control device for a numerically controlled machine tool such as a machining center, and in particular, a table device having a tilting table and / or a rotating table on a bed is provided. The present invention relates to a machine for machining a workpiece placed on a rotary table.
従来、マシニングセンタなどの数値制御工作機械においては、工作物に対する多面加工や複雑な形状加工を可能にするために、例えば特許文献１に開示されているように、工作物を２軸回りに回転可能に保持するテーブル装置（トラニオン又はトラニオン装置ともいう）をベッド上に設けることがある。このテーブル装置は、通常、ベッド上を水平な一軸方向に沿って移動可能に設けられている上、その移動方向と直交する水平軸回りに傾動する傾斜テーブルと、この傾斜テーブル上でその面に垂直な軸回りに回転する回転テーブルとを有し、回転テーブル上に工作物を載置して保持する構成になっている。尚、回転テーブルは、モータなどのアクチュエータにより回転駆動されるが、傾斜テーブルは、アクチュエータにより回転駆動されるものと、手動で任意の角度に固定されるものや、一定角度に固定されたものとがある。
ところで、上述の如きテーブル装置を装備した数値制御工作機械において、傾斜テーブル上又は回転テーブル上に工作物を載置して保持し、傾斜テーブルを傾斜させた状態で工作物に対し加工を施す場合、テーブル上に載置保持された工作物の重心がテーブルの傾斜又は回転に伴ってテーブルの回転中心からずれることから、テーブルに偏荷重が作用し、テーブルは、自身の回転方向に対して角度偏差を生じる。特に、工作物が重量物でかつその高さ寸法が大きい場合にはこの角度偏差が大きなものになる。しかるに、従来の数値制御工作機械では、この角度偏差に対する有効な対応策が採られていないのが実情であり、工作機械の高精度化のために、角度偏差に対する有効な対応策を採ることが要請されている。 By the way, in a numerically controlled machine tool equipped with the table device as described above, when a workpiece is placed and held on an inclined table or a rotary table, and the workpiece is processed with the inclined table inclined. Since the center of gravity of the work piece placed and held on the table deviates from the center of rotation of the table as the table is tilted or rotated, an offset load acts on the table, and the table has an angle with respect to its own rotation direction. Deviation occurs. In particular, when the workpiece is heavy and its height dimension is large, this angular deviation becomes large. However, in the conventional numerical control machine tool, the effective measure against this angle deviation is not actually taken, and in order to improve the accuracy of the machine tool, it is possible to take an effective measure against the angle deviation. It has been requested.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に、本発明者らの鋭意研究の結果、傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差と工作物のモーメント荷重とが比例関係を有することを知見し、この知見に基づいて、傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差を推定して位置決め指令を適切に補正することにより、工作機械の高精度化を実施上有効に図り得る数値制御工作機械の位置決め制御方法及び位置決め制御装置を提供せんとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and the subject of the present invention is that the angle deviation of the tilting table or the rotating table is proportional to the moment load of the workpiece, particularly as a result of intensive studies by the present inventors. A numerical value that can effectively improve the accuracy of the machine tool by estimating the angle deviation of the tilt table or rotary table and appropriately correcting the positioning command based on this knowledge. It is an object of the present invention to provide a positioning control method and a positioning control device for a controlled machine tool.
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ベッド上に傾斜テーブル若しくは回転テーブル又はその両方を有するテーブル装置が設けられ、このテーブル装置の傾斜テーブル上又は回転テーブル上に載置された工作物に対し加工を施す数値制御工作機械の位置決め制御方法として、工作物をテーブル上に載置した後、加工に先立って、傾斜テーブル又は回転テーブルを所定角度往復運動させるように駆動し、その際の平均駆動トルクを算出するトルク算出工程と、上記平均駆動トルクから工作物のモーメント荷重を推定する第１の推定工程と、この推定したモーメント荷重を基にこれと比例関係にある傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差量を推定する第２の推定工程と、この推定した角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行する制御実行工程とを備える構成にする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided with a table device having a tilt table and / or a rotary table on a bed, and is placed on the tilt table or the rotary table of the table device. As a positioning control method for a numerically controlled machine tool that performs machining on a workpiece, after the workpiece is placed on the table, the tilt table or the rotary table is driven to reciprocate by a predetermined angle prior to machining, A torque calculating step for calculating the average driving torque at that time, a first estimating step for estimating the moment load of the workpiece from the average driving torque, and an inclination table proportional to the estimated moment load based on the estimated moment load. Alternatively, the second estimation step for estimating the angular deviation amount of the rotary table and the estimated angular deviation amount as a correction amount, To configure and a control execution step of executing the positioning control by tatami.
この構成では、工作物をテーブル装置の傾斜テーブル上又は回転テーブル上に載置した後、加工に先立って、傾斜テーブル又は回転テーブルを所定角度往復運動させるように駆動し、その際の平均駆動トルクを算出し、この平均駆動トルクから工作物のモーメント荷重を推定し、この推定したモーメント荷重を基にこれと比例関係にある傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差量を推定する。そして、加工時には、この推定した角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行するため、傾斜テーブルの傾斜による工作物のモーメント荷重に起因する傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差の影響を受けることなく、位置決め制御が適切に行われることになる。 In this configuration, after the workpiece is placed on the tilt table or the rotary table of the table device, the tilt table or the rotary table is driven to reciprocate by a predetermined angle prior to processing, and the average driving torque at that time is driven. The moment load of the workpiece is estimated from the average driving torque, and the angle deviation amount of the tilt table or the rotary table that is proportional to the estimated moment load is estimated based on the estimated moment load. During machining, the estimated angular deviation amount is used as a correction amount, and the positioning control is executed by superimposing it on the positioning command. Therefore, the angular deviation of the tilt table or the rotary table caused by the moment load of the workpiece due to the tilt of the tilt table. Positioning control is appropriately performed without being affected by the above.
請求項２に係る発明は、請求項１記載の数値制御工作機械の位置決め制御方法において、特に好ましい形態を提供するものである。すなわち、上記テーブル装置は、傾斜テーブル及び回転テーブルの角度がそれぞれモータにより変更可能なものであり、上記トルク算出工程ではこのモータの駆動トルクを基に平均駆動トルクを算出するものである構成にする。この構成では、傾斜テーブルの傾斜がモータにより変更可能ないわゆるチルトテーブル装置の場合、そのモータの駆動トルクを、例えばモータの電流値信号などから測定して平均駆動トルクを容易に算出することができる。 The invention according to claim 2 provides a particularly preferable form in the positioning control method for the numerically controlled machine tool according to claim 1. That is, the table device is configured such that the angles of the tilt table and the rotary table can be changed by a motor, and the average driving torque is calculated based on the driving torque of the motor in the torque calculating step. . In this configuration, in the case of a so-called tilt table device in which the tilt of the tilt table can be changed by the motor, the average drive torque can be easily calculated by measuring the drive torque of the motor from, for example, a current value signal of the motor. .
請求項３に係る発明は、請求項１記載の数値制御工作機械の位置決め制御方法を実施するのに適した装置を提供するものである。すなわち、ベッド上に傾斜テーブル若しくは回転テーブル又はその両方を有するテーブル装置が設けられ、このテーブル装置の傾斜テーブル上又は回転テーブル上に載置された工作物に対し加工を施す数値制御工作機械の位置決め制御装置として、上記テーブル装置の傾斜テーブル又は回転テーブルの駆動トルクを測定する測定手段と、工作物をテーブル上に載置した後、加工に先立って、傾斜テーブル又は回転テーブルを所定角度往復運動させるように駆動した際に上記測定手段の測定結果を基に平均駆動トルクを算出するトルク算出手段と、このトルク算出手段で算出した平均駆動トルクから工作物のモーメント荷重を推定する第１の推定手段と、この第１の推定手段で推定したモーメント荷重を基にこれと比例関係にある傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差量を推定する第２の推定手段と、この第２の推定手段で推定した角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行する制御実行手段とを備える構成にする。 The invention according to a third aspect provides an apparatus suitable for carrying out the positioning control method for a numerically controlled machine tool according to the first aspect. In other words, a table device having a tilting table and / or a rotating table is provided on a bed, and positioning of a numerically controlled machine tool for processing a workpiece placed on the tilting table or the rotating table of the table device. As the control device, after the workpiece is placed on the table, the tilting table or the rotary table is reciprocated by a predetermined angle before the processing, after measuring means for measuring the driving torque of the tilt table or the rotary table of the table device. Torque calculating means for calculating an average driving torque based on the measurement result of the measuring means when driven in this manner, and first estimating means for estimating the moment load of the workpiece from the average driving torque calculated by the torque calculating means And a tilt table proportional to the moment load estimated by the first estimating means Includes a second estimating means for estimating the angle deviation amount of the rotary table, and a control execution means for executing the positioning control by superimposing the angle deviation amount estimated by the second estimating means on the positioning command. Make it ready.
以上のように、本発明における数値制御工作機械の位置決め制御方法及び位置決め制御装置によれば、傾斜テーブルの傾斜による工作物のモーメント荷重に起因する傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差の影響を受けることなく、位置決め制御を適切に行うことができるので、工作機械の高精度化を図ることができる。しかも、傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差量を工作物のモーメント荷重から推定し、かつそのモーメント荷重を傾斜テーブル又は回転テーブルの平均駆動トルクから推定するものであるため、角度偏差量を実測する場合の如くセンサ類により工作物の回転テーブル上への載置に支障を生じたり、制御が複雑になったりすることはなく、実施化を容易に図ることができる。 As described above, according to the positioning control method and the positioning control device for a numerically controlled machine tool according to the present invention, it is affected by the angular deviation of the tilt table or the rotary table caused by the moment load of the workpiece due to the tilt of the tilt table. In addition, since the positioning control can be appropriately performed, the accuracy of the machine tool can be increased. In addition, when the amount of angular deviation of the tilt table or rotary table is estimated from the moment load of the workpiece and the moment load is estimated from the average driving torque of the tilt table or rotary table, the amount of angular deviation is actually measured. As described above, the sensors do not hinder the placement of the work piece on the rotary table or complicate the control, and can be easily implemented.
特に、請求項２に係る発明では、傾斜テーブルの傾斜がモータにより変更可能なチルトテーブル装置の場合、そのモータの駆動トルクの電流値信号などから平均駆動トルクを容易にかつ特別なセンサ類を要することなく算出することができるので、実施化をより容易に図ることができる。 In particular, in the invention according to claim 2, in the case of a tilt table device in which the tilt of the tilt table can be changed by a motor, the average drive torque is easily obtained from the current value signal of the drive torque of the motor, and special sensors are required. Therefore, implementation can be achieved more easily.
以下、本発明を実施するための最良の形態である実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments that are the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は本発明の一実施形態に係る数値制御工作機械の全体構成を示し、１は基台としてのベッドであって、このベッド１上には一対のガイドレール２，２に沿って水平面内の一軸方向（Ｘ軸方向）に移動可能なコラム３が設けられ、このコラム３にはサドル４を介して主軸ヘッド５が上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能に設けられている。 FIG. 1 shows an overall configuration of a numerically controlled machine tool according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a bed as a base, on the bed 1 along a pair of guide rails 2 and 2 in a horizontal plane. A column 3 movable in one axial direction (X-axis direction) is provided, and a spindle head 5 is provided in this column 3 through a saddle 4 so as to be movable up and down (Y-axis direction).
また、上記ベッド１上にはガイドレール６に沿ってコラム３の移動方向と直交する一軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能なスライド台７が設けられ、このスライド台７上にはテーブル装置８が取り付けられている。このテーブル装置８は、図２に詳示するように、スライド台７に固定された架台１１と、この架台１１にＸ軸方向に延びる左右の支軸１２Ｌ，１２Ｒを介して傾動可能に支持された傾斜テーブル１３と、この傾斜テーブル１３上でその面に垂直な軸回りに回転可能に設けられた回転テーブル１４とを有している。 A slide table 7 is provided on the bed 1 so as to be movable along a guide rail 6 in a uniaxial direction (Z-axis direction) orthogonal to the moving direction of the column 3. A table device 8 is provided on the slide table 7. Is attached. As shown in detail in FIG. 2, the table device 8 is supported to be tiltable via a base 11 fixed to the slide base 7 and left and right support shafts 12 </ b> L and 12 </ b> R extending in the X-axis direction. And a rotary table 14 provided on the tilt table 13 so as to be rotatable about an axis perpendicular to the surface thereof.
上記架台１１にはサーボモータ１５が取り付けられており、このサーボモータ１５の回転力は、ウォーム１６及びウォームホイール１７を介して支軸１２Ｒに伝達されて、傾斜テーブル１３を支軸１２Ｌ，１２Ｒ回りに傾動させるようになっている。また、傾斜テーブル１３の裏面側には、図示していないが、回転テーブル１４を回転駆動するためのモータなどが設けられている。そして、この回転テーブル１４上に載置された工作物Ｗに対し、上記主軸ヘッド５に装着した工具（図示せず）により切削などの加工を施すようになっている。 A servo motor 15 is attached to the gantry 11, and the rotational force of the servo motor 15 is transmitted to the support shaft 12R via the worm 16 and the worm wheel 17, and the tilt table 13 is rotated around the support shafts 12L and 12R. It is designed to tilt. Further, although not shown, a motor for rotating the rotary table 14 is provided on the back side of the tilt table 13. The workpiece W placed on the rotary table 14 is subjected to processing such as cutting by a tool (not shown) mounted on the spindle head 5.
上記テーブル装置８は、更に、サーボモータ１５のエンコーダ２１と、ウォームホイール１７に取り付けられ、傾斜テーブル１３の傾斜角度を検出するロータリエンコーダ２２とを有し、この両エンコーダ２１，２２の検出信号は、工作機械の制御装置３０に入力される。この制御装置３０には、エンコーダ２１，２２の信号以外に、図示していないが、サーボモータ１５を駆動するサーボアンプに内蔵された測定手段としての電流値信号出力部からの信号なども入力されるようになっている。また、制御装置３０は、図示していないが、制御プログラム及び制御データなどを記憶しておく記憶部と、制御プログラムを実行する演算制御部と、制御データなどを入力する入力部とを有し、工作機械の各駆動部（テーブル装置８のサーボモータ１５などの駆動部も含む）を制御するようになっている。 The table device 8 further includes an encoder 21 of the servo motor 15 and a rotary encoder 22 that is attached to the worm wheel 17 and detects the inclination angle of the inclination table 13. The detection signals of both encoders 21 and 22 are as follows. , And input to the control device 30 of the machine tool. In addition to the signals of the encoders 21 and 22, the control device 30 also receives a signal from a current value signal output unit as a measuring means built in a servo amplifier that drives the servo motor 15, although not shown. It has become so. Although not shown, the control device 30 includes a storage unit that stores a control program, control data, and the like, an arithmetic control unit that executes the control program, and an input unit that inputs control data and the like. The drive units of the machine tool (including drive units such as the servo motor 15 of the table device 8) are controlled.
そして、上記制御装置３０（詳しくはその演算制御部）は、本発明の特徴点として、傾斜テーブル１３の傾斜による工作物Ｗのモーメント荷重に起因する傾斜テーブル１３の角度偏差に対応した位置決め制御を実行するようになっており、この位置決め制御は、図３に示すフローチャートに従って行われる。 And the said control apparatus 30 (specifically the arithmetic control part) performs the positioning control corresponding to the angle deviation of the inclination table 13 resulting from the moment load of the workpiece W by the inclination of the inclination table 13 as the feature point of this invention. This positioning control is performed according to the flowchart shown in FIG.
すなわち、図３において、工作物Ｗを回転テーブル１４上に載置した後、制御装置３０の入力部の作業開始スイッチなどを操作して制御を開始させると、加工に先立って、ステップＳ１でテーブル装置８のサーボモータ１５を作動させて傾斜テーブル１３を、その傾斜角度が例えば−５°〜−９０°〜−５°と変化するように往復運動させる。その際、ステップＳ２でサーボモータ１５の電流値信号出力部からの信号に基づいてサーボモータ１５の駆動トルクＴｍを検出し、ステップＳ３でこの駆動トルクＴｍの平均値である平均駆動トルクＴｍ’を算出する。ステップＳ１〜Ｓ３により、本発明にいう、平均駆動トルクＴｍ’を算出するトルク算出工程又はトルク算出手段３１が構成されている。 That is, in FIG. 3, after the workpiece W is placed on the rotary table 14, when the control is started by operating a work start switch or the like of the input unit of the control device 30, the table is set in step S1 prior to machining. The servo motor 15 of the apparatus 8 is operated to reciprocate the tilt table 13 so that the tilt angle changes from, for example, −5 ° to −90 ° to −5 °. At that time, to detect the drive torque T m of a servo motor 15 on the basis of a signal from the current value signal output unit of the servo motor 15 at step S2, the average driving torque T is the average value of the drive torque T m in step S3 m 'is calculated. Steps S1 to S3 constitute the torque calculating step or torque calculating means 31 for calculating the average driving torque T m ′ according to the present invention.
続いて、ステップＳ４で上記平均駆動トルクＴｍ’から工作物Ｗの傾斜テーブル１３に作用するモーメント荷重Ｍｗを推定する。ここで、平均駆動トルクＴｍ’から工作物Ｗのモーメント荷重Ｍｗを推定できる理由について説明するに、傾斜テーブル１３を所定角度（−５°〜−９０°）往復運動させた時の傾斜テーブル１３の回転速度が一定であるとすれば、駆動トルクＴｍは次式（１）で表される。 Subsequently, in step S4, the moment load Mw acting on the tilt table 13 of the workpiece W is estimated from the average drive torque Tm ′. Here, in order to explain the reason why the moment load Mw of the workpiece W can be estimated from the average driving torque Tm ′, the tilt table when the tilt table 13 is reciprocated by a predetermined angle (−5 ° to −90 °). If the rotational speed of 13 is constant, the drive torque Tm is expressed by the following equation (1).
Ｔｍ＝Ｔｇ＋Ｔμ …（１）
ここで、Ｔμは摩擦トルクであり、モーメント荷重Ｍｗを保持するトルクＴｇは次式（２）で表される。
T m = T g + T μ (1)
Here, T μ is a friction torque, and the torque T g for holding the moment load M w is expressed by the following equation (2).
Ｔｇ＝Ｍａ・α＝（Ｍｔ＋Ｍｗ）・α …（２）
但し、Ｍｔ＝ｍｔ・ｒｔ・ｇ・ｓｉｎθ
T g = M a · α = (M t + M w ) · α (2)
However, M t = m t · r t · g · sin θ
Ｍａ：総モーメント［Ｎ・ｍ］、α：減速比、Ｍｔ：傾斜テーブル１３のモーメント［Ｎ・ｍ］、ｍｔ：傾斜テーブル１３の質量［ｋｇ］、ｒｔ：傾斜テーブル１３の重心と回転テーブル１４の回転中心Ｐの距離［ｍ］、ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ２］、θ：傾斜テーブル１３の傾斜角［ｄｅｇ．］ M a : total moment [N · m], α: reduction ratio, M t : moment [N · m] of the tilt table 13, m t : mass [kg] of the tilt table 13, r t : center of gravity of the tilt table 13 And the rotational center P of the rotary table 14 [m], g: gravitational acceleration [m / s 2 ], θ: tilt angle of the tilt table 13 [deg. ]
各角度における往路と復路の摩擦トルクＴμは逆方向であり、駆動トルクＴｍの平均値を計算すると摩擦トルクＴμの項は相殺される。従って、平均駆動トルクＴｍ’は、次式（３）で表される。 Friction torque T mu of forward and return at each angle is backward, term and calculate the average value of the drive torque T m frictional torque T mu is canceled. Therefore, the average drive torque T m ′ is expressed by the following equation (3).
Ｔｍ’＝Ｔｇ＝Ｍａ・α …（３）
図４は平均駆動トルクＴｍ’と総モーメントＭａの関係を実測値で示したものであり、この場合、１／α＝１０１．９である。減速比α又はその逆数は、工作機械に固有の値であり、実測値から求める。そして、上記の（３）式から、平均駆動トルクＴｍ’を基に総モーメントＭａを決定し、この総モーメントＭａから、傾斜テーブル１３のモーメントＭｔの実測値を減算することにより、工作物Ｗのモーメント荷重Ｍｗを推定できるのである。また、ステップＳ４により、本発明にいう、工作物Ｗのモーメント荷重Ｍｗを推定する第１の推定工程又は第１の推定手段３２が構成されている。
T m ′ = T g = M a · α (3)
FIG. 4 shows the relationship between the average drive torque T m ′ and the total moment M a as a measured value, and in this case, 1 / α = 101.9. The reduction ratio α or its reciprocal is a value unique to the machine tool and is obtained from an actual measurement value. Then, from the above equation (3), the total moment M a is determined based on the average drive torque T m ′, and the measured value of the moment M t of the tilt table 13 is subtracted from the total moment M a , The moment load Mw of the workpiece W can be estimated. Moreover, the 1st estimation process or the 1st estimation means 32 which estimates the moment load Mw of the workpiece W said to this invention by step S4 is comprised.
ステップＳ４でのモーメント荷重Ｍｗの推定の後、ステップＳ５でこの推定したモーメント荷重Ｍｗを基にこれと比例関係にある傾斜テーブル１３の角度偏差量を推定ないし決定する。 After the moment load Mw is estimated in step S4, the angular deviation amount of the tilt table 13 that is proportional to the estimated moment load Mw is estimated or determined based on the estimated moment load Mw in step S5.
ここで、工作物Ｗのモーメント荷重Ｍｗと傾斜テーブル１３の角度偏差Δθとの関係に関し、本発明者らが行った実験方法及び実験結果について簡単に説明する。 Here, regarding the relationship between the moment load Mw of the workpiece W and the angle deviation Δθ of the tilting table 13, the experiment method and the experiment results performed by the present inventors will be briefly described.
実験方法として、傾斜テーブル１３（回転テーブル１４）上に０〜１００ｋｇの錘を載置し、傾斜テーブル１３を−５°〜−９０°に傾斜させた。各傾斜角において、傾斜テーブル１３上の２点にそれぞれ静電容量型非接触変位計２６（図２参照）を固定し、錘を載せた時の変位量を測定した。測定された２点の変位量をΔＸ１，ΔＸ２、２点間の距離をＬ（実験時は２００ｍｍ）とすると、角度偏差Δθは、次式（４）で表される。 As an experimental method, a weight of 0 to 100 kg was placed on the tilting table 13 (rotary table 14), and the tilting table 13 was tilted from −5 ° to −90 °. At each inclination angle, the capacitance-type non-contact displacement meter 26 (see FIG. 2) was fixed at two points on the inclination table 13, and the amount of displacement when the weight was placed was measured. If the measured displacements of the two points are ΔX 1 , ΔX 2 , and the distance between the two points is L (200 mm during the experiment), the angle deviation Δθ is expressed by the following equation (4).
Δθ＝ｔａｎ−１（（ΔＸ１−ΔＸ２）／Ｌ） …（４）
また、錘の質量をｍｗ、回転テーブル１４の回転中心Ｐと錘重心の距離をｒｗとすると、モーメント荷重Ｍｗは、次式（５）で表される。
Δθ = tan −1 ((ΔX 1 −ΔX 2 ) / L) (4)
Further, when the mass of the weight is m w and the distance between the rotation center P of the rotary table 14 and the center of gravity of the weight is r w , the moment load M w is expressed by the following equation (5).
Ｍｗ＝ｍｗ・ｒｗ・ｇ・ｓｉｎθ …（５）
そして、実験結果として、図５はモーメント荷重Ｍｗと角度偏差Δθの関係を実測値で示したものであり、角度偏差Δθはモーメント荷重Ｍｗに比例し、次式（６）で表される。
M w = m w · r w · g · sin θ (5)
As an experimental result, FIG. 5 shows the relationship between the moment load Mw and the angle deviation Δθ as a measured value. The angle deviation Δθ is proportional to the moment load Mw and is expressed by the following equation (6). .
Δθ＝１．０６×１０−５・Ｍｗ …（６）
従って、ステップＳ５での角度偏差量の決定は、モーメント荷重Ｍｗ及び（６）式から算出される。但し、（６）式の常数は、工作機械に固有の値であり、実測値から求める。また、ステップＳ５により、本発明にいう、傾斜テーブル１３の角度偏差量を推定する第２の推定工程又は第２の推定手段３３が構成されている。
Δθ = 1.06 × 10 −5 · M w (6)
Therefore, the determination of the amount of angular deviation in step S5 is calculated from the moment load Mw and the equation (6). However, the constant in the equation (6) is a value unique to the machine tool and is obtained from an actual measurement value. Moreover, the 2nd estimation process or the 2nd estimation means 33 which estimates the angle deviation amount of the inclination table 13 said to this invention by step S5 is comprised.
以上のステップＳ１〜Ｓ５により、加工に先立って行われる準備工程が終了する。そして、工作物Ｗの加工時には、ステップＳ６で補正処理が行われる。この補正処理は、傾斜テーブル１３の角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行する。ステップＳ６により、本発明にいう、位置決め制御を実行する制御実行工程又は制御実行手段３４が構成されている。 By the above steps S1 to S5, the preparation process performed prior to the processing is completed. And when processing the workpiece W, a correction process is performed in step S6. In this correction process, the angle deviation amount of the tilt table 13 is used as a correction amount, and the positioning control is executed by superimposing it on the positioning command. Step S6 constitutes a control execution step or control execution means 34 for executing positioning control according to the present invention.
以上のように、上記制御装置３０の位置決め制御においては、加工に先立って、テーブル装置８の傾斜テーブル１３（回転テーブル）１４上に載置した工作物Ｗの傾斜テーブル１３の傾斜によるモーメント荷重Ｍｗに起因する傾斜テーブル１３の角度偏差量を決定し、加工時にこの角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行するため、傾斜テーブル１３の角度偏差Δθの影響を受けることなく、位置決め制御を適切に行うことができ、工作機械の高精度化を図ることができる。 As described above, in the positioning control of the control device 30, the moment load M due to the tilt of the tilt table 13 of the workpiece W placed on the tilt table 13 (rotary table) 14 of the table device 8 prior to machining. Since the angle deviation amount of the tilt table 13 caused by w is determined, and this angle deviation amount is used as a correction amount at the time of machining, and positioning control is executed by superimposing it on the positioning command, it is affected by the angle deviation Δθ of the tilt table 13. Therefore, positioning control can be performed appropriately, and high accuracy of the machine tool can be achieved.
その上、上記角度偏差量の決定に当たっては、傾斜テーブル１３を所定角度往復運動させるようにサーボモータ１５を駆動し（ステップＳ１）、その際のサーボモータ１５の電流値信号を基に平均駆動トルクＴｍ’を算出し（ステップＳ２，Ｓ３）、この平均駆動トルクＴｍ’から工作物Ｗのモーメント荷重Ｍｗを推定し（ステップＳ４）、更にこのモーメント荷重Ｍｗからこれと比例関係にある傾斜テーブル１３の角度偏差量を推定ないし決定する（ステップＳ５）ものであるため、角度偏差量を例えば静電容量型非接触変位計２６を用いて実測する場合の如く変位計などのセンサ類により工作物Ｗの傾斜テーブル１３（回転テーブル１４）上への載置に支障を生じたり、制御が複雑になったりすることはなく、その分実施化を容易に図ることができる。また、測定手段としてのサーボモータ１５の電流値信号出力部は、数値制御工作機械に通常装備されているものであり、新規なセンサ類を必要としないので、実施化をより容易に図ることができる。 In addition, in determining the angle deviation amount, the servo motor 15 is driven so as to reciprocate the tilt table 13 by a predetermined angle (step S1), and the average driving torque is based on the current value signal of the servo motor 15 at that time. T m ′ is calculated (steps S 2 and S 3), the moment load M w of the workpiece W is estimated from the average drive torque T m ′ (step S 4), and is proportional to the moment load M w. Since the angle deviation amount of the tilt table 13 is estimated or determined (step S5), the angle deviation amount is measured by a sensor such as a displacement meter as in the case of actually measuring the angle deviation amount using the capacitance type non-contact displacement meter 26, for example. There is no hindrance to placing the workpiece W on the tilting table 13 (rotary table 14), and the control is not complicated. It is possible. Further, the current value signal output unit of the servo motor 15 as the measuring means is normally provided in a numerically controlled machine tool and does not require new sensors, so that implementation can be facilitated. it can.
図６は推定した角度偏差Δθと測定値の比較を示し、図７は補正後の角度偏差Δθを示す。この両図から、角度偏差の補正を行う本発明例の場合、角度偏差Δθが±０．５×１０−３ｄｅｇ．範囲に抑えられており、本発明例の有効性が確認される。 FIG. 6 shows a comparison between the estimated angular deviation Δθ and the measured value, and FIG. 7 shows the corrected angular deviation Δθ. From these figures, in the case of the present invention in which the angle deviation is corrected, the angle deviation Δθ is ± 0.5 × 10 −3 deg. The effectiveness of the present invention example is confirmed.
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、傾斜テーブル１３の角度偏差量を補正する場合について述べたが、本発明は、傾斜テーブル１３の傾斜が所定角度であるときの回転テーブル１４の角度偏差量を補正する場合にも適用することができる。この場合、工作物を回転テーブル１４上に載置した後、加工に先立って、回転テーブル１４を所定角度往復運動させるように駆動し、その際の平均駆動トルクを算出し、この平均駆動トルクから工作物のモーメント荷重を推定し、この推定したモーメント荷重を基にこれと比例関係にある回転テーブル１４の角度偏差量を推定し、更にこの推定した角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行すればよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various other form is included. For example, in the above-described embodiment, the case where the angle deviation amount of the tilt table 13 is corrected has been described. Can also be applied. In this case, after the workpiece is placed on the turntable 14, prior to machining, the turntable 14 is driven to reciprocate by a predetermined angle, and an average drive torque at that time is calculated, and from this average drive torque, The moment load of the workpiece is estimated, and based on the estimated moment load, the angular deviation amount of the rotary table 14 that is proportional to the estimated moment load is estimated. Further, the estimated angular deviation amount is used as a correction amount and superimposed on the positioning command. Then, the positioning control may be executed.
また、上記実施形態では、テーブル装置８の傾斜テーブル１３がサーボモータ１５により駆動されるいわゆる自動チルド式のものついて述べたが、本発明は、傾斜テーブルが手動により傾動するいわゆる手動チルド式のもの、一定角度に固定されたものなどにも同様に適用することができる。 In the above embodiment, the so-called automatic chilled type in which the tilt table 13 of the table device 8 is driven by the servo motor 15 has been described. However, the present invention is a so-called manual chilled type in which the tilt table is manually tilted. The present invention can also be applied in the same manner to those fixed at a fixed angle.
１ ベッド
８ テーブル装置
１３ 傾斜テーブル
１４ 回転テーブル
１５ サーボモータ
３０ 制御装置
３１ トルク算出手段
３２ 第１の推定手段
３３ 第２の推定手段
３４ 制御実行手段
Ｗ 工作物
1 bed 8 table device 13 tilt table 14 rotary table 15 servo motor 30 control device 31 torque calculation means 32 first estimation means 33 second estimation means 34 control execution means W workpiece
Claims (3)
工作物をテーブル上に載置した後、加工に先立って、傾斜テーブル又は回転テーブルを所定角度往復運動させるように駆動し、その際の平均駆動トルクを算出するトルク算出工程と、
上記平均駆動トルクから工作物のモーメント荷重を推定する第１の推定工程と、
この推定したモーメント荷重を基にこれと比例関係にある傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差量を推定する第２の推定工程と、
この推定した角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行する制御実行工程とを備えたことを特徴とする数値制御工作機械の位置決め制御方法。 Positioning control method for a numerically controlled machine tool in which a table device having a tilting table and / or a rotating table is provided on a bed, and a workpiece placed on the tilting table or the rotating table of the table device is processed. Because
After placing the workpiece on the table, prior to processing, the tilt table or the rotary table is driven so as to reciprocate by a predetermined angle, and a torque calculating step for calculating an average driving torque at that time,
A first estimating step of estimating a moment load of the workpiece from the average driving torque;
A second estimation step of estimating an angle deviation amount of the tilt table or the rotary table in proportion to the estimated moment load;
A positioning control method for a numerically controlled machine tool, comprising: a control execution step of executing positioning control by superimposing the estimated angle deviation amount as a correction amount and positioning the positioning command.
上記テーブル装置の傾斜テーブル又は回転テーブルの駆動トルクを測定する測定手段と、
工作物をテーブル上に載置した後、加工に先立って、傾斜テーブル又は回転テーブルを所定角度往復運動させるように駆動した際に上記測定手段の測定結果を基に平均駆動トルクを算出するトルク算出手段と、
このトルク算出手段で算出した平均駆動トルクから工作物のモーメント荷重を推定する第１の推定手段と、
この第１の推定手段で推定したモーメント荷重を基にこれと比例関係にある傾斜テーブル又は回転テーブルの角度偏差量を推定する第２の推定手段と、
この第２の推定手段で推定した角度偏差量を補正量とし、位置決め指令に重畳して位置決め制御を実行する制御実行手段とを備えたことを特徴とする数値制御工作機械の位置決め制御装置。 Positioning control device for numerically controlled machine tool, in which a table device having a tilting table and / or a rotating table is provided on a bed and machining is performed on a workpiece placed on the tilting table or the rotating table of the table device Because
Measuring means for measuring the driving torque of the tilting table or rotating table of the table device;
Torque calculation that calculates the average driving torque based on the measurement results of the measuring means when the workpiece is placed on the table and then driven to reciprocate the tilt table or rotary table by a predetermined angle prior to processing. Means,
First estimating means for estimating the moment load of the workpiece from the average driving torque calculated by the torque calculating means;
Second estimating means for estimating the amount of angular deviation of the tilting table or the rotating table in proportion to the moment load estimated by the first estimating means;
A positioning control device for a numerically controlled machine tool, comprising: a control execution unit that executes a positioning control by superimposing the angle deviation amount estimated by the second estimating unit on a positioning command.
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