JP5886717B2 - Iterative learning position controller - Google Patents

Iterative learning position controller Download PDF

Info

Publication number
JP5886717B2
JP5886717B2 JP2012192278A JP2012192278A JP5886717B2 JP 5886717 B2 JP5886717 B2 JP 5886717B2 JP 2012192278 A JP2012192278 A JP 2012192278A JP 2012192278 A JP2012192278 A JP 2012192278A JP 5886717 B2 JP5886717 B2 JP 5886717B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
learning
value
deviation
command value
removal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012192278A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014048953A (en
Inventor
江口 悟司
悟司 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp filed Critical Okuma Corp
Priority to JP2012192278A priority Critical patent/JP5886717B2/en
Publication of JP2014048953A publication Critical patent/JP2014048953A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5886717B2 publication Critical patent/JP5886717B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)

Description

本発明は、繰返し学習位置制御装置、特に、数値制御機械において、加工物の回転角に応じて、刃具を加工物の径方向に高速同期動作させる制御軸(高速同期軸)に搭載される繰返し学習位置制御装置に関するものである。   The present invention relates to an iterative learning position control device, particularly a numerical control machine, which is repeatedly mounted on a control axis (high-speed synchronous axis) that causes a cutting tool to perform high-speed synchronous operation in the radial direction of the workpiece in accordance with the rotation angle of the workpiece. The present invention relates to a learning position control device.

図5は、高速同期軸を搭載した数値制御機械の従来構造の一例を概略で示した図である。加工物は、一端がチャックで把持され、他の一端は心押台で支持されている。このため、加工物は主軸回転にあわせて回転することになる。刃具は刃物台に固定され、刃物台は複数のボールネジ(図示しない)を介して、X軸方向(加工物の径方向)及びZ軸方向(主軸回転軸方向)に駆動される。図5では、刃具のX軸方向の動作が高速同期軸になっている。刃具は、主軸回転の角度(主軸回転角)に同期して、X軸方向には前後動作し、Z軸方向には一方向定速で送られることが多い。この様な複合動作により、加工物を、ロープネジ形状やカム形状に加工することができる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a conventional structure of a numerical control machine equipped with a high-speed synchronous axis. One end of the workpiece is held by a chuck, and the other end is supported by a tailstock. For this reason, the workpiece rotates in accordance with the main shaft rotation. The tool is fixed to the tool post, and the tool post is driven in the X-axis direction (the workpiece radial direction) and the Z-axis direction (spindle rotation axis direction) via a plurality of ball screws (not shown). In FIG. 5, the operation of the cutting tool in the X-axis direction is a high-speed synchronization axis. In many cases, the cutting tool moves back and forth in the X-axis direction and is fed at a constant speed in one direction in the Z-axis direction in synchronization with the angle of rotation of the main shaft (main shaft rotation angle). By such a combined operation, the workpiece can be processed into a rope screw shape or a cam shape.

加工物は、Z軸方向に等間隔に並ぶ複数の断面(多断面)それぞれにおいて、一定角度ピッチ間隔の主軸回転角ごとに設定されるX軸方向の位置指令値によって形状定義される。これは、一定の角度ピッチ毎のX軸位置指令値データテーブル(以降、単に指令値テーブルと呼称する)として、CAD装置などの上位制御装置(図示しない)で作成され、予め、高速同期軸の位置制御装置に設定されている。一般に、高速同期軸制御では、主軸を一定回転で制御して、例えば、(1回転内の)主軸回転角:0deg通過タイミングで、X軸(高速同期軸)方向とZ軸方向を同時起動させることで、主軸とX軸(高速同期軸)及びZ軸の位置同期を確立させている。   The workpiece is defined by a position command value in the X-axis direction set for each main shaft rotation angle at a constant angular pitch interval in each of a plurality of cross-sections (multi-sections) arranged at equal intervals in the Z-axis direction. This is created by a host controller (not shown) such as a CAD device as an X-axis position command value data table (hereinafter simply referred to as a command value table) for each constant angle pitch, It is set in the position control device. In general, in the high-speed synchronous axis control, the main axis is controlled at a constant rotation, and, for example, the X-axis (high-speed synchronous axis) direction and the Z-axis direction are simultaneously started at a main axis rotation angle: 0 deg passage timing. This establishes position synchronization between the main axis, the X axis (high-speed synchronization axis), and the Z axis.

ここで、一定速で動作する主軸とZ軸に対して、X軸(以降、高速同期軸の呼称を併用する)は、指令値変化量が急峻なため、位置指令値に対して、一般的な追従制御系を構成しても、高い加工精度が得られない。そこで、(位置指令値−位置検出値)である位置偏差Dcを、主軸回転角に対応して全断面分収集し、学習演算操作を加えて補正値Ccの作成を行う学習制御系を付加し、この補正値作成サイクルを繰返しながら、位置偏差Dcの縮小化を達成する繰返し学習制御を採用した位置制御装置が多い。   Here, the X-axis (hereinafter also referred to as a high-speed synchronous axis) has a steep change in the command value with respect to the main axis and the Z-axis operating at a constant speed. Even if a simple tracking control system is configured, high machining accuracy cannot be obtained. Therefore, a position control Dc that is (position command value−position detection value) is collected for all cross sections corresponding to the spindle rotation angle, and a learning control system is added to create a correction value Cc by applying a learning calculation operation. Many position control devices adopt iterative learning control that achieves reduction of the position deviation Dc while repeating this correction value generation cycle.

図6は、繰返し学習制御部101を搭載した高速同期軸の繰返し学習位置制御装置100の構成を説明するブロック図である。指令値発生部50には、予め、上位制御装置(図示しない)から、多断面分の主軸回転角に対応して、一定の角度ピッチで作成された指令値テーブルが設定されている。高速同期軸の位置制御では、主軸回転角に対応して、指令値発生部50から位置指令値Xcが読み出される。   FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of a high-speed synchronous axis iterative learning position control apparatus 100 equipped with an iterative learning control unit 101. The command value generation unit 50 is set in advance with a command value table created from a host controller (not shown) at a constant angular pitch corresponding to the multi-spindle spindle rotation angle. In the position control of the high-speed synchronous axis, the position command value Xc is read from the command value generation unit 50 corresponding to the spindle rotation angle.

繰返し学習位置制御装置100のフィードバック構成は次の様になっている。刃物台駆動部200には、刃具の高速同期軸方向の位置を検出するための位置検出器(図示しない)が設置されており、その出力が位置検出値xfである。減算器51は、位置指令値Xcから、位置帰還である位置検出値xfを減算し、位置偏差Dcを出力する。   The feedback configuration of the iterative learning position control device 100 is as follows. The tool post driving unit 200 is provided with a position detector (not shown) for detecting the position of the cutting tool in the high-speed synchronous axis direction, and its output is a position detection value xf. The subtractor 51 subtracts the position detection value xf, which is position feedback, from the position command value Xc, and outputs a position deviation Dc.

位置偏差Dcは、補正値発生部54に設定されている補正値テーブルから、多断面分の主軸回転角に応じて読み出された補正値Ccと加算器56で加算され、位置偏差増幅器57で位置ループゲインKp倍に増幅され、速度指令値Vcとなる。減算器58は、速度指令値Vcから、刃物台駆動部200を駆動するサーボモータ(図示しない)のモータ速度vmを減算して、速度偏差Veを出力する。   The position deviation Dc is added by the adder 56 with the correction value Cc read out from the correction value table set in the correction value generating unit 54 in accordance with the spindle rotation angle for multiple sections, and the position deviation amplifier 57 It is amplified to a position loop gain Kp times to become a speed command value Vc. The subtractor 58 subtracts a motor speed vm of a servo motor (not shown) that drives the tool rest driving unit 200 from the speed command value Vc, and outputs a speed deviation Ve.

速度偏差Veは、速度偏差増幅器59で、通常、比例積分増幅される。式(1)は、この速度ループゲインGvを示している(なお、Gpは比例ゲイン、Giは積分ゲイン、sはラプラス変換の演算子である)。
Gv=Gp+(Gi/s) ・・・・・ (1)
速度偏差増幅器59の出力は、刃物台駆動部200の制御入力uとなる。制御入力uは、前述のサーボモータの発生トルクに等しくなる様に、トルク制御される(図示しない)。
The speed deviation Ve is normally proportionally integrated and amplified by the speed deviation amplifier 59. Equation (1) shows this speed loop gain Gv (Gp is a proportional gain, Gi is an integral gain, and s is an operator of Laplace transform).
Gv = Gp + (Gi / s) (1)
The output of the speed deviation amplifier 59 becomes the control input u of the tool post driving unit 200. The control input u is torque controlled (not shown) so as to be equal to the torque generated by the servo motor.

次に図6の繰返し学習制御部101について、図7の動作フローチャートを併用して説明する。繰返し学習制御が開始されると、最初にS100で指令値テーブル位置制御:ONとなる。これは、今回の学習サイクルが開始され、前述の指令値発生部50の指令値テーブルから位置指令値Xcが読み出され、位置制御動作が開始されることを示している。   Next, the iterative learning control unit 101 of FIG. 6 will be described with reference to the operation flowchart of FIG. When the repeated learning control is started, first, the command value table position control is turned ON in S100. This indicates that the current learning cycle is started, the position command value Xc is read from the command value table of the command value generating unit 50, and the position control operation is started.

S101偏差値収集:ONは、前述の位置偏差Dcを、図6の偏差値収集部52で収集し、多断面分の主軸回転角に対応した偏差値テーブルの作成開始を示している。指令値テーブルに設定された多断面分の主軸回転角全ポイントに対応した位置指令値の読出しが全て終了し、全ポイントに対応した偏差値収集が終了すると、S102で偏差値テーブルの作成完了が成立して、S103で指令値テーブル位置制御:OFFとなる。尚、作成された偏差値テーブルは、偏差値収集部52に記憶、設定される。   S101 Deviation value collection: ON indicates that the above-mentioned position deviation Dc is collected by the deviation value collection unit 52 of FIG. 6 and the creation of a deviation value table corresponding to the spindle rotation angle for multiple sections is indicated. When all reading of the position command values corresponding to all the spindle rotation angle points for the multi-section set in the command value table is completed and the deviation value collection corresponding to all points is completed, the creation of the deviation value table is completed in S102. Once established, the command value table position control is turned OFF in S103. The created deviation value table is stored and set in the deviation value collection unit 52.

次に、学習制御部53は、作成された偏差値テーブルから全ポイントの偏差値Defの絶対値平均(得られた全ての位置偏差Dcの絶対値の平均値)を求め、予め上位制御装置(図示しない)から設定された偏差値収束基準値よりも、偏差値Defの絶対値平均が小さい場合は、S104で偏差値収束と判定し、繰返し学習制御を終了する。逆に、偏差値収束基準値よりも、偏差値Defの絶対値平均が大きい場合は、偏差値未収束と判定し、S105で、作成された偏差値テーブルに対して学習演算処理を実行する。   Next, the learning control unit 53 obtains the absolute value average of the deviation values Def of all points (average value of the absolute values of all the obtained position deviations Dc) from the created deviation value table, and pre-control device ( If the absolute value average of the deviation value Def is smaller than the deviation value convergence reference value set from (not shown), the deviation value convergence is determined in S104, and the iterative learning control is terminated. On the contrary, when the absolute value average of the deviation value Def is larger than the deviation value convergence reference value, it is determined that the deviation value has not converged, and in S105, the learning calculation process is executed on the created deviation value table.

S105の学習演算処理は、通常、偏差値テーブルが含むノイズ成分を除去するためのフィルタリングや、位置制御系の応答遅れを考慮して、位相を進めた補正値を作成する位相進み補償処理等で構成され、学習制御部53は、学習演算処理された今回学習サイクルの補正値Cmp0を出力する。   The learning calculation process of S105 is usually a filtering for removing a noise component included in the deviation value table, a phase advance compensation process for creating a correction value with the phase advanced in consideration of a response delay of the position control system, or the like. The learning control unit 53 is configured to output a correction value Cmp0 of the current learning cycle that has been subjected to the learning calculation process.

S106の次回学習サイクル用の補正値テーブルの作成は、以下の手順で行う。まず、補正値発生部54に設定された今回補正値テーブルの補正値Cmpbを読み出し、図6の加算器55で今回学習サイクルの補正値Cmp0と加算し、次回学習サイクル用の補正値Cmpとする。多断面分の主軸回転角全ポイントに対して、この補正値Cmpを演算し、補正値発生部54に、次回学習サイクル用の補正値テーブルを設定する。   The correction value table for the next learning cycle in S106 is created according to the following procedure. First, the correction value Cmpb of the current correction value table set in the correction value generation unit 54 is read out and added to the correction value Cmp0 of the current learning cycle by the adder 55 in FIG. 6 to obtain the correction value Cmp for the next learning cycle. . The correction value Cmp is calculated for all the main axis rotation angle points for the multi-section, and a correction value table for the next learning cycle is set in the correction value generator 54.

補正値テーブル作成が終了すると、今回の学習サイクルは終了し、S100に戻って、次回の学習サイクルが開始されることになる。尚、S106で作成された補正値テーブルは、次回の学習サイクルでは、主軸回転角に応じて読み出される補正値Ccのテーブルとなる(すなわち、i回目の学習サイクル時の補正値Cc(i)は、(i−1)回目の学習サイクル時に算出された補正値Cmp(i−1)となる)。   When the creation of the correction value table is finished, the current learning cycle is finished, the process returns to S100, and the next learning cycle is started. The correction value table created in S106 is a table of correction values Cc read in accordance with the spindle rotation angle in the next learning cycle (that is, the correction value Cc (i) at the i-th learning cycle is (I-1) The correction value Cmp (i-1) calculated during the first learning cycle is obtained).

高速同期軸で加工される加工物の形状は、CAD装置などで、X軸とZ軸方向の2次元に展開され、更に、主軸1回転当りのZ軸移動量から、Z軸位置を多断面の主軸回転角に変換して、指令値テーブルとして設定される。この際、加工物形状がロープネジなどの場合は、一般的に、ネジの切入り部や切上げ部には、形状急変部が含まれることが多い。   The shape of the workpiece processed with the high-speed synchronous axis is developed in two dimensions in the X-axis and Z-axis directions with a CAD device, etc., and the Z-axis position is multi-sectioned based on the amount of Z-axis movement per main spindle rotation Is converted into a spindle rotation angle and set as a command value table. In this case, when the workpiece shape is a rope screw or the like, generally, the shape of the screw cut and the raised portion often include a shape sudden change portion.

図8は、多断面分の位置指令値を示す3次元グラフである。図8において、縦軸の「指令値」はX軸位置指令値を、「主軸回転角度」は一つの断面内での主軸回転角を、「断面No」はZ軸方向の等間隔で並ぶ断面のナンバーを、それぞれ示している。なお、表示する断面は、3断面ピッチで間引いている。また、指令値は、断面No毎に、主軸回転角方向に繋いで表示しているため、実際の指令値の通過軌跡を表現している。図8が示す様に、ロープネジの場合は、切入り部や切上げ部に形状急変部が含まれる。本例では、断面Noの第15断面から第25断面あたりが切入り部で、断面Noの第310断面から第360断面あたりが切上げ部になる。 FIG. 8 is a three-dimensional graph showing position command values for multiple cross sections. In FIG. 8, the “command value” on the vertical axis indicates the X-axis position command value, the “spindle rotation angle” indicates the main shaft rotation angle within one cross section, and the “cross section No” indicates cross sections arranged at equal intervals in the Z axis direction The numbers are shown respectively. The cross section to be displayed is thinned out at a three cross section pitch. Further, the command value, for each cross No, since the display by connecting the spindle rotation angle of direction to express the passing track of the actual command value. As shown in FIG. 8, in the case of a rope screw, a shape suddenly changing portion is included in a cut-in portion or a raised portion. In this example, the area from the 15th section to the 25th section of the section No is a cut-in part, and the area from the 310th section of the section No to the 360th section is a rounded-up section.

ここで、指令値テーブルは、一定の角度ピッチで作成されているため、高速同期軸の指令値速度は、主軸回転速度に比例し、指令値加速度は、主軸回転速度の2乗に比例することになる。図9及び図10は、主軸回転速度:800min−1を選んだ時の、切上げ部の指令値と指令値加速度を、横軸に断面Noをとって示した図であり、特に、図10は、第335断面から第337断面について拡大した図である。これより、毎回転、ほぼ一定のポイント(主軸回転角)で、正負各々の方向に、高速同期軸の物理的な加速限界を超過する50Gの過大な指令値加速度が発生することがわかる。 Here, since the command value table is created at a constant angle pitch, the command value speed of the high-speed synchronous axis is proportional to the spindle rotational speed, and the command value acceleration is proportional to the square of the spindle rotational speed. become. 9 and 10 are diagrams showing the command value and command value acceleration of the round-up portion when the spindle rotation speed: 800 min −1 is selected, and the horizontal axis indicates the cross section No. In particular, FIG. FIG. 38 is an enlarged view of the 337th section from the 335th section. From this, it can be seen that an excessive command value acceleration of 50G exceeding the physical acceleration limit of the high-speed synchronous axis occurs in each of positive and negative directions at almost constant points (main shaft rotation angle) at each rotation.

次に、図11は、同一の主軸回転速度での、図8の第150断面から第152断面について、指令値と指令値加速度を拡大した図である。この様に、同一の主軸回転速度下でも、完全ネジ部では、形状変化が緩やかなため、指令値加速度は1Gにも満たない程度になる。   Next, FIG. 11 is an enlarged view of the command value and the command value acceleration for the 150th to 152nd cross sections in FIG. 8 at the same spindle rotational speed. As described above, even under the same spindle rotation speed, the shape change is gentle in the complete screw portion, and therefore the command value acceleration is less than 1G.

図7の動作フローチャートで偏差値収束と判定され、図6の繰返し学習制御部101の動作が終了すると、最終的な補正値テーブルが完成する。図12と図13は、最終的な補正値テーブルを用いて、前記と同一の主軸回転速度で、加工動作を実行した際の、指令値Xcと補正値Cc及び位置偏差Dcを示した図である。図12は、完全ネジ部であるから、正弦波状の緩やかな補正値Ccにより、位置偏差Dcは極小化できている。   When it is determined that the deviation value has converged in the operation flowchart of FIG. 7 and the operation of the iterative learning control unit 101 of FIG. 6 is completed, a final correction value table is completed. 12 and 13 are diagrams showing the command value Xc, the correction value Cc, and the position deviation Dc when the machining operation is executed at the same spindle rotational speed as described above, using the final correction value table. is there. Since FIG. 12 shows a complete screw portion, the positional deviation Dc can be minimized by a sine wave-like gentle correction value Cc.

一方で、図13は、形状急変部を持つ切上げ部であり、過大な指令値加速度を含むため、急峻で振幅の大きい補正値Ccが作成されるが、結局、数十μmの振動振幅を持つ位置偏差Dcが残ることになる。   On the other hand, FIG. 13 shows a rounded-up portion having a shape suddenly changing portion and includes an excessive command value acceleration, so that a steep and large amplitude correction value Cc is created, but eventually has a vibration amplitude of several tens of μm. The position deviation Dc remains.

以上説明した様に、高速同期動作させる制御軸に搭載される、従来の繰返し学習位置制御装置では、形状急変部で、物理的な加速限界を超過する過大指令加速度が発生するため、繰返し学習制御による十分な偏差値収束が得られず、急峻に作成された補正値によって振動が発生して加工面が粗くなる問題があった。本発明が解決しようとする課題は、形状急変部での学習制御効果を抑制する事で、振動の発生を軽減する繰返し学習位置制御装置を提供することである。   As described above, in the conventional iterative learning position control device mounted on the control shaft that performs high-speed synchronous operation, an excessive command acceleration exceeding the physical acceleration limit is generated in the shape sudden change section, so that iterative learning control As a result, there is a problem in that sufficient deviation value convergence due to the above cannot be obtained, and the machining surface becomes rough due to vibration generated by the sharply created correction value. The problem to be solved by the present invention is to provide an iterative learning position control device that reduces the occurrence of vibration by suppressing the learning control effect at the shape sudden change portion.

本発明は、学習サイクル動作中において、常時、指令値加速度を検出し、偏差値収集時の指令値加速度に応じて、偏差値テーブルに低減演算を加えて学習制御部へ出力する。これにより、形状急変部では、繰返し学習制御により作成される補正値が低減でき、学習制御効果が抑制されて、前記課題が解決できるものである。   The present invention constantly detects the command value acceleration during the learning cycle operation, adds a reduction calculation to the deviation value table according to the command value acceleration at the time of collecting the deviation value, and outputs it to the learning control unit. Thereby, in the shape sudden change part, the correction value created by iterative learning control can be reduced, the learning control effect is suppressed, and the above-mentioned problem can be solved.

本発明による繰返し学習位置制御装置では、形状急変部での学習制御効果を抑制することで、振動が軽減でき、加工面品位の向上を図る事ができる。   In the iterative learning position control device according to the present invention, by suppressing the learning control effect at the shape sudden change portion, vibration can be reduced and the quality of the machined surface can be improved.

本発明の実施形態である繰返し学習位置制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the iterative learning position control apparatus which is embodiment of this invention. 図1の実施形態における学習除去制御部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the learning removal control part in embodiment of FIG. 図2の学習除去制御部の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the learning removal control part of FIG. 繰返し学習位置制御装置による、形状急変部での制御結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control result in the shape sudden change part by an iterative learning position control apparatus. 高速同期軸を搭載した数値制御機械の構造例の概略図である。It is the schematic of the structural example of the numerical control machine carrying a high-speed synchronous axis. 従来の繰返し学習位置制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the conventional iterative learning position control apparatus. 繰返し学習制御の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement of iterative learning control. ロープネジの指令値テーブルの一例を3次元で表現した図である。It is the figure which expressed an example of the command value table of a rope screw in three dimensions. ロープネジ切上げ部における指令値と指令値加速度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the command value and command value acceleration in a rope screw round-up part. 図9の断面Noの一部を拡大表現した図である。It is the figure which expanded and expressed a part of section No. of FIG. ロープネジ完全ネジ部における指令値と指令値加速度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the command value and command value acceleration in a rope screw complete screw part. 完全ネジ部での制御結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control result in a complete screw part. 従来の繰返し学習位置制御装置による、形状急変部での制御結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control result in the shape sudden change part by the conventional repetition learning position control apparatus.

以下、本発明を実施するための最良の形態について例(以下実施例という)を用いて説明する。図1は、本発明による繰返し学習制御部2を搭載した繰返し学習位置制御装置1の構成を説明するブロック図である。以下、主に、これまでに説明した従来例と異なる部分について説明する。まず、指令値発生部50には、一定の角度ピッチを持った多段面分の主軸回転角に対応した指令値テーブルが設定されている。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples (hereinafter referred to as examples). FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an iterative learning position control device 1 equipped with an iterative learning control unit 2 according to the present invention. In the following, the parts different from the conventional examples described so far will be mainly described. First, the command value generation unit 50 is set with a command value table corresponding to the spindle rotation angle for a multi-step surface having a constant angular pitch.

学習除去制御部3は、指令値発生部50から、主軸回転角に対応した位置指令値Xcを読み出し、角度ピッチ毎の位置指令値Xcの変化量から、指令値加速度Aを算出する。更に、学習除去制御部3は、指令値加速度Aと、偏差値収集部52で作成される偏差値テーブルの偏差値Def0から、後述する学習除去制御に基づいて偏差値Defを演算し、学習制御部53に出力する。   The learning removal control unit 3 reads the position command value Xc corresponding to the spindle rotation angle from the command value generation unit 50, and calculates the command value acceleration A from the amount of change in the position command value Xc for each angle pitch. Further, the learning removal control unit 3 calculates a deviation value Def from the command value acceleration A and the deviation value Def0 of the deviation value table created by the deviation value collection unit 52 based on learning removal control, which will be described later. To the unit 53.

ここで、指令値速度Vと指令値加速度Aを式(2)と式(3)で定義しておく。
下式において、nはテーブルポイント番号で、Xc(n)はn番目のポイントのテーブルに設定された指令値を表すが、(n)の表記は、下式以外では、これまで通り省略する。
V(n)={Xc(n)−Xc(n−1)}(6N/H) ・・・・・ (2)
A(n)={V(n)−V(n−1)}(6N/H)={Xc(n)−2Xc(n−1)+Xc(n−2)}(6N/H) ・・・・・ (3)
尚、Nは主軸回転速度[min−1]、Hは前述のテーブル角度ピッチ[deg/pitch]である。
Here, the command value speed V and the command value acceleration A are defined by equations (2) and (3).
In the following equation, n is a table point number, and Xc (n) represents a command value set in the table of the nth point, but the notation of (n) is omitted as before except in the following equation.
V (n) = {Xc (n) -Xc (n-1)} (6N / H) (2)
A (n) = {V (n) −V (n−1)} (6N / H) = {Xc (n) −2Xc (n−1) + Xc (n−2)} (6N / H) 2. (3)
N is the spindle rotation speed [min −1 ], and H is the table angle pitch [deg / pitch] described above.

図2は、本発明の学習除去制御部3の構成を説明するブロック図である。要否判定部4には、予め、加速度基準値Arejと学習除去終了待ち時間Wrejが設定されている。要否判定部4は、まず、指令値発生部50から、主軸回転角に対応した位置指令値Xcを読み出す。次に、式(3)で算出した指令値加速度Aが、加速度基準値Arejより大きい場合は、学習除去処理を必要と判断する。逆に、指令値加速度Aが、加速度基準値Arejより小さい場合は、先ず、この状態が主軸1回転分継続するのを確認後、更に、学習除去終了待ち時間Wrejの間、継続確認を行って、学習除去処理を不要と判断する。   FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the learning removal control unit 3 of the present invention. In the necessity determination unit 4, an acceleration reference value Arej and a learning removal end waiting time Wrej are set in advance. The necessity determination unit 4 first reads the position command value Xc corresponding to the spindle rotation angle from the command value generation unit 50. Next, when the command value acceleration A calculated by the equation (3) is larger than the acceleration reference value Arej, it is determined that learning removal processing is necessary. On the contrary, when the command value acceleration A is smaller than the acceleration reference value Arej, first, after confirming that this state continues for one rotation of the main spindle, the continuation confirmation is further performed during the learning removal end waiting time Wrej. Then, it is determined that the learning removal process is unnecessary.

学習有効係数演算部5には、予め、学習除去フェードイン/フェードアウト時間Irejが設定されており、要否判定部4からは、学習除去処理要否判定が入力される。学習有効係数Crejは、初期値1であり、学習除去処理が不要と判断された場合は、学習有効係数Crejを可変しない。一方で、学習除去処理が必要と判断された場合は、フェードイン/フェードアウト時間Irejで、学習有効係数Crejを、1→0に向かって直線的に推移させる。学習有効係数Crej=0に到達以後も、学習除去処理の必要状態が継続中は、Crej=0を維持する。   A learning removal fade-in / fade-out time Irej is set in advance in the learning effective coefficient calculation unit 5, and a learning removal processing necessity determination is input from the necessity determination unit 4. The learning effective coefficient Crej is an initial value 1, and if it is determined that the learning removal process is unnecessary, the learning effective coefficient Crej is not changed. On the other hand, when it is determined that the learning removal process is necessary, the learning effective coefficient Crej is linearly shifted from 1 to 0 at the fade-in / fade-out time Irej. Even after the learning effective coefficient Crej = 0 is reached, Crej = 0 is maintained while the necessary state of the learning removal process continues.

学習有効係数演算部5は、前述の学習有効係数Crejを乗算器6に出力する。乗算器6は、式(4)に示す様に、学習有効係数Crejと偏差値テーブルの偏差値Def0を乗算して、偏差値Defを演算し、学習制御部53に出力する。
Def=Crej ・Def0 ・・・・・ (4)
The learning effective coefficient calculation unit 5 outputs the learning effective coefficient Crej described above to the multiplier 6. The multiplier 6 multiplies the learning effective coefficient Crej and the deviation value Def0 of the deviation value table, calculates the deviation value Def, and outputs it to the learning control unit 53, as shown in Expression (4).
Def = Crej · Def0 (4)

前述の様に、ロープネジ切上げ部では、主軸1回転につき2ポイントで、過大な指令値加速度が発生する。図中のタイミングt1で、|A|≧Arejが成立すると、学習除去処理が必要となって、以後、フェードイン/フェードアウト時間Irejで、学習有効係数Crejは1→0になる。 As described above, an excessive command value acceleration is generated at two points per one rotation of the main shaft in the rope screw round-up portion. When | A | ≧ Arej is established at timing t1 in FIG. 3 , learning removal processing is required, and thereafter, the learning effective coefficient Crej is changed from 1 to 0 at the fade-in / fade-out time Irej.

切上げ部を通過して、指令値加速度が減少してくると、学習除去終了待ち時間Wrejの間、|A|<Arejの状態続継が確認されたタイミングt2で、学習除去処理は不要となって、以後、Irej時間でCrejは0→1に戻る。尚、図中の学習除去ON/OFFは、学習除去処理の有無を表しており、ONは学習有効係数Crej=1に、OFFは学習有効係数Crej≠1に対応している。   When the command value acceleration decreases after passing through the rounding-up unit, the learning removal process becomes unnecessary at the timing t2 when the state continuation of | A | <Aej is confirmed during the learning removal end waiting time Wej. Thereafter, Crej returns from 0 to 1 in Irej time. Note that learning removal ON / OFF in the figure indicates the presence or absence of learning removal processing. ON corresponds to the learning effective coefficient Crej = 1, and OFF corresponds to the learning effective coefficient Crej ≠ 1.

図4は、前述のロープネジの一例において、図13で示した形状急変部を持つ切上部に対して、本発明の学習除去制御を加えた場合の、形状急変部を持つ切上げ部(第335断面から第337断面)の指令値Xcと補正値Cc及び位置偏差Dcを示した図である。本例では、加速度基準値Arej=6[G]、学習除去フェードイン/フェードアウト時間Irej=3[sec]を設定しているため、図9から、本断面周辺では、学習有効係数Crej≒0.6程度が選定されている。   FIG. 4 shows an example of the above-described rope screw, a rounded-up portion having a shape suddenly changing portion (cross section 335) when the learning removal control of the present invention is applied to the cutout portion having the shape suddenly changing portion shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a command value Xc, a correction value Cc, and a position deviation Dc of (cross section 337). In this example, since the acceleration reference value Arej = 6 [G] and the learning removal fade-in / fade-out time Irej = 3 [sec] are set, the learning effective coefficient Crej≈0. About 6 are selected.

ここで、本切上げ部は、物理的な加速限界を超えた応答性が必要な領域のため、追従精度よりも振動抑制が求められる。従来の繰返し学習位置制御装置による同一断面の制御結果である図13と比較すると、図4は、学習除去制御によって、滑らか且つ小振幅化された補正値Ccが作成され、位置偏差Dcの振幅は増大しているが、振動傾向は軽減できている。   Here, since this round-up part is a region that requires responsiveness exceeding the physical acceleration limit, vibration suppression is required rather than tracking accuracy. Compared with FIG. 13 which is the control result of the same section by the conventional iterative learning position control device, FIG. 4 shows that the correction value Cc having a smooth and small amplitude is created by the learning removal control, and the amplitude of the position deviation Dc is Although increasing, the vibration tendency can be reduced.

以上説明した様に、本発明による繰返し学習位置制御装置では、学習動作中において、常時、指令値加速度から形状急変部を検出し、形状急変部での偏差値を低減することで、学習制御により得られる補正値を円滑化且つ縮小化させて、振動の軽減化による加工面品位の向上を実現できる。なお、上記の実施形態では、学習制御の除去の要否に対し、加速度基準値Arejを設定して指令加速度と比例することに加え、学習除去終了待ち時間Wrejと、フェードイン/フェードアウト時間Irejを共に設定した形態を示しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、加速度基準値Arejと学習除去終了待ち時間Wrejのみ設定したり、加速度基準値Arejのみ設定し学習除去終了待ち時間Wrejおよびフェードイン/フェードアウト時間Irejの両方ともに設定しないようにして実行することも可能である。   As described above, in the iterative learning position control device according to the present invention, during the learning operation, the shape suddenly changing portion is always detected from the command value acceleration, and the deviation value at the shape suddenly changing portion is reduced. The obtained correction value can be smoothed and reduced to improve the quality of the machined surface by reducing vibration. In the above-described embodiment, in addition to setting the acceleration reference value Arej to be proportional to the commanded acceleration for the necessity of removal of learning control, the learning removal end waiting time Wrej and the fade-in / fade-out time Irej are set. Although both forms are shown, the present invention is not limited to this, and only the acceleration reference value Arej and the learning removal end waiting time Wrej are set, or only the acceleration reference value Arej is set and waiting for the learning removal end. It is also possible to execute without setting both the time Wrej and the fade-in / fade-out time Irej.

1,100 繰返し学習位置制御装置、2,101 繰返し学習制御部、3 学習除去制御部、4 要否判定部、5 学習有効係数演算部、6 乗算器、50 指令値発生部、51 減算器、52 偏差値収集部、53 学習制御部、54 補正値発生部、55,56 加算器、57 位置偏差増幅器、58 減算器、59 速度偏差増幅器、200 刃物台駆動部。   1,100 Iterative learning position control device 2,101 Iterative learning control unit 3 Learning removal control unit 4 Necessity determination unit 5 Learning effective coefficient calculation unit 6 Multiplier 50 Command value generation unit 51 Subtractor 52 deviation value collection unit, 53 learning control unit, 54 correction value generation unit, 55, 56 adder, 57 position deviation amplifier, 58 subtractor, 59 speed deviation amplifier, 200 turret drive unit.

Claims (3)

主軸に把持された加工物の回転角に応じて、刃具を径方向に高速同期動作させる制御軸に搭載される繰返し学習位置制御装置であって、
前記繰返し学習位置制御装置は、
前記刃具の位置指令値と位置検出値の偏差である位置偏差を収集する偏差値収集部と、
収集した偏差値に学習演算処理を加え、今回学習サイクルの補正値を出力する学習制御部と、
今回学習サイクルで採用した補正値を読出し、前記今回学習サイクルの補正値に加算して次回学習サイクルで採用する補正値を決定する補正値発生部と、
主軸回転角に対応した位置指令値から算出した指令値加速度と予め設定された加速度基準値とを比較して、前記指令値加速度が大きくなる場合は、学習除去を必要と判断し、前記収集した偏差値をゼロに置換して、学習制御部に出力する学習除去制御部と、
を具備することを特徴とした繰返し学習位置制御装置。
A repetitive learning position control device mounted on a control shaft that causes the cutting tool to perform a high-speed synchronous operation in the radial direction according to the rotation angle of the workpiece gripped by the main shaft,
The iterative learning position control device includes:
A deviation value collecting unit that collects a position deviation that is a deviation between a position command value of the cutting tool and a position detection value;
A learning control unit that adds a learning calculation process to the collected deviation value and outputs a correction value for the current learning cycle;
A correction value generator that reads the correction value adopted in the current learning cycle, adds the correction value of the current learning cycle, and determines the correction value to be adopted in the next learning cycle;
The command value acceleration calculated from the position command value corresponding to the spindle rotation angle is compared with a preset acceleration reference value. When the command value acceleration increases, it is determined that learning removal is necessary, and the collected A learning removal control unit that replaces the deviation value with zero and outputs to the learning control unit;
An iterative learning position control device comprising:
前記学習除去制御部には、前記指令値加速度が減少して、前記加速度基準値より大きい状態から小さい状態へ遷移した場合は、予め設定された学習除去終了待ち時間が経過する間、前記収集した偏差値のゼロ置換を継続し、経過後、学習除去を不要と判断し、前記収集した偏差値のゼロ置換を停止する機能を具備することを特徴とした請求項1記載の繰返し学習位置制御装置。   In the learning removal control unit, when the command value acceleration decreases and transitions from a state larger than the acceleration reference value to a smaller state, the collected value is collected while a preset learning removal end waiting time elapses. 2. The iterative learning position control device according to claim 1, further comprising a function of continuing zero replacement of the deviation value, determining that learning removal is unnecessary after elapse, and stopping zero replacement of the collected deviation value. . 前記学習除去制御部には、学習除去を必要と判断した場合は、予め設定されたフェードイン/フェードアウト時間で、前記収集した偏差値を徐々に減少させ、学習除去を不要と判断した場合は、前記フェードイン/フェードアウト時間で、前記収集した偏差値をゼロから徐々に増加させて、学習制御部に出力する機能を具備することを特徴とした請求項1または請求項2記載の繰返し学習位置制御装置。   When it is determined that learning removal is necessary for the learning removal control unit, the collected deviation value is gradually decreased at a preset fade-in / fade-out time, and when learning removal is determined to be unnecessary, 3. The iterative learning position control according to claim 1, further comprising a function of gradually increasing the collected deviation value from zero during the fade-in / fade-out time and outputting the same to a learning control unit. apparatus.
JP2012192278A 2012-08-31 2012-08-31 Iterative learning position controller Active JP5886717B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012192278A JP5886717B2 (en) 2012-08-31 2012-08-31 Iterative learning position controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012192278A JP5886717B2 (en) 2012-08-31 2012-08-31 Iterative learning position controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014048953A JP2014048953A (en) 2014-03-17
JP5886717B2 true JP5886717B2 (en) 2016-03-16

Family

ID=50608543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012192278A Active JP5886717B2 (en) 2012-08-31 2012-08-31 Iterative learning position controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5886717B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5987081B1 (en) 2015-04-02 2016-09-06 ファナック株式会社 Servo control device that performs learning control by switching the reference axis
JP6426781B2 (en) 2017-03-08 2018-11-21 ファナック株式会社 Mechanical system
JP6499709B2 (en) * 2017-04-14 2019-04-10 ファナック株式会社 Machine tool controller for rocking cutting
JP6740277B2 (en) * 2018-04-13 2020-08-12 ファナック株式会社 Machine learning device, control device, and machine learning method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2757269B2 (en) * 1991-04-24 1998-05-25 ファナック株式会社 Rotary axis synchronous repetition control method and apparatus
JP3788539B2 (en) * 1997-03-14 2006-06-21 コマツ工機株式会社 Cycle processing equipment for free-curved members
JP5848962B2 (en) * 2011-11-24 2016-01-27 オークマ株式会社 Position control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014048953A (en) 2014-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4335123B2 (en) Control device
JP6342935B2 (en) Servo control device, control method and computer program for machine tool for rocking cutting
JP6487397B2 (en) Machine tool control device, control method, and computer program
JP5566469B2 (en) Numerical control method
JP6457432B2 (en) Servo control device, control method and computer program for machine tool for rocking cutting
JP5506945B2 (en) Numerical control method and numerical control device for machine tool
JP6503000B2 (en) Controller for machine tool that performs rocking cutting
JP5815784B2 (en) Servo controller for reducing synchronization error in synchronous machining
JP5886717B2 (en) Iterative learning position controller
JP2010148178A (en) Inertia estimating controller and control system
JP5823082B1 (en) Numerical controller
JP5452788B1 (en) Numerical controller
JP2016038617A (en) Numerical control device with corner path generation function taking account of acceleration and deceleration after interpolation
WO2008053601A1 (en) Working control device, and its program
JP6490368B2 (en) Machine tool control device, machine tool control method, and program
JP7068225B2 (en) Machine tool control device with spindle and feed shaft
JP5848962B2 (en) Position control device
JP2007000941A (en) Screw cutting control method and device
JP2011113475A (en) Numerical control device and machine tool including the numerical control device
JP2010009094A (en) Numerical control device having function of superimposing moving pulse used for high-speed cycle processing and nc program instruction
JP5832382B2 (en) Numerical controller
KR101575149B1 (en) Apparatus for preventing the vibration
JP6407947B2 (en) Numerical controller
JP6756601B2 (en) Control device and control method for machine tools with C-axis function
JP5890275B2 (en) High-speed synchronous axis position controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160212

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Ref document number: 5886717

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150