JP6620195B2 - モデルを利用した誤差補償付き被加工材の加工方法 - Google Patents
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Description
工作機械の制御装置が位置調節器を実装し、
位置調節器が連続的に順次にその都度一連の位置目標値のうち1つの位置目標値、位置調節される軸の出力側で測定装置により検出される位置実際値および補償値を受け取り、
位置調節器がその時の位置目標値とその時の補償値との加算並びにその時の位置実際値の減算による算出値を検出し、この算出値に基づきその都度位置調節される軸に対する調整信号を検出し、その時の調整信号を位置調節される軸に発信し、
位置調節される軸が調整信号により位置目標値に相応して調整され、これにより被加工材に対する工具の位置および/または方位を変化させ、
その時の補償値の検出のため一連の連続する調節誤差が格納されているメモリ装置から連続的に順次にシーケンスに従ってその都度1つの調節誤差を読み出す
ようにした加工方法に関する。
工作機械が多数の位置調節される軸を有し、これらの軸により工具が被加工材に対して走行可能にされ、
工作機械が上述の制御装置を有し、これを介して工作機械の軸が位置調節される
ようにした工作機械に関する。
工作機械の制御装置が位置調節器と位置調節される軸のモデルとを備え、
位置調節器が連続的に順次にその都度1つの位置目標値と位置調節される軸の出力側で測定装置により検出される1つの位置実際値とを受け取り、
位置調節器がその時の位置目標値からのその時の位置実際値の減算による算出値を検出し、この算出値に基づきその都度位置調節される軸に対する調整信号を検出し、その時の調整信号を位置調節される軸に発信し、
位置調節される軸が調整信号により位置目標値に相応して調整され、これにより被加工材に対する工具の位置および/または方位を変化する、
ようにした加工方法が知られている。
制御装置が付加的に位置調節される軸のモデルを実装し、
その都度読み出される調節誤差が位置調節される軸のモデルに導かれ、このモデルがその都度読み出される調節誤差に基づき位置調節される軸の機構的・動的特性をシミュレーションしながらそれぞれの補償値を検出し、この検出された補償値を位置調節器に導くように構成されている。
位置調節器の前方ノードにその時の位置目標値およびその時の位置実際値が導かれ、前方ノードが位置目標値と位置実際値の差形成によりその時の調節差を検出し、
位置調節器の後方ノードにその時の調節差およびその時の補償値が導かれ、後方ノードが調節差と補償値の加算によりその時の算出値を検出し、
前方ノードと後方ノードとの間で調節差が取り出されて補償回路に導かれ、この補償回路は内部ノード、周波数フィルタ、前方バッファメモリおよび後方バッファメモリを有するようにし、
内部ノードには第1の重み付け係数で重み付けられた調節差および第2の重み付け係数で重み付けられたフィードバック信号が導かれ、
内部ノードは重み付けられた調節差と重み付けられたフィードバック信号の加算により形成された内部和信号を周波数フィルタに導き、
周波数フィルタは周波数のフィルタリングを実行してフィルタリングされた信号を前方バッファメモリに導き、
前方バッファメモリは第1の動作時間遅延を実行し、相応して遅延された信号を後方バッファメモリに導き、
後方バッファメモリは第2の動作時間遅延を実行し、相応して遅延された信号をフィードバック信号として発信し、
周波数フィルタ、前方バッファメモリおよび後方バッファメモリが共同してメモリ装置を形成し、
前方バッファメモリと後方バッファメモリとの間でその時の調節誤差が読み出されてモデルに導かれ、
周波数フィルタと両バッファメモリが次のように、すなわち周波数フィルタおよび両バッファメモリの遅延時間の和が外乱の周期の整数倍であり、周波数フィルタおよび前方バッファメモリの遅延時間の和が、前方ノードに導かれる信号が位置実際値の変化を作用するまでに消失する動作時間を差し引いた外乱の周期の整数倍である
ように構成される。
制御装置に一連の目標値ベクトルが予め与えられ、
目標値ベクトルが工作機械の位置調節される軸およびその他の多数の位置調節される軸に対してそれぞれ1つの位置目標値を含み、
被加工材に対する工具の位置および/または方位が他の位置調節される軸によっても変化させられ、
調節誤差がメモリ装置に一連の目標値ベクトルの少なくとも第1の部分に対し相応する部分の目標値ベクトルの割り当てのもとに格納され、
制御装置がそれぞれメモリ装置から読み出された調節誤差を、位置目標値が位置調節器に導かれる設定ベクトルに基づいて検出する
ようにされる。
2 被加工材
3 位置調節される軸
4 工具
5 制御装置
6 制御プログラム
7 機械コード
8 部分プログラム
9 軌道
10 位置調節器
11 モデル
12 測定装置
13 メモリ装置
14 前方ノード
15 後方ノード
16 補償回路
17 内部ノード
18 周波数フィルタ
19 前方バッファメモリ
20 後方バッファメモリ
21 乗算器
22 乗算器
23 構造物
24 メモリ装置
25 周波数フィルタ
26 遅延素子
27 回転数調節器
28 電流調節器
29 遅延素子
30 遅延素子
31 直交相関フィルタ
32 ノード
33 測定装置
34 算定装置
35 区間モデル
36 フィードバック素子
Claims (14)
- 工作機械(1)の工具(4)による被加工材(2)の加工方法において、
工作機械(1)の制御装置(5)が位置調節器(10)と位置調節される軸(3)のモデル(11)を実装し、
位置調節器(10)が連続的に順次にその都度一連の位置目標値(x * )のうち1つの位置目標値(x * )、位置調節される軸(3)の出力側で測定装置(12)により検出される位置実際値(x)および補償値(ex)を受け取り、
位置調節器(10)がその時の位置目標値(x * )とその時の補償値(ex)との加算並びにその時の位置実際値(x)の減算による算出値を検出し、その算出値に基づきその都度位置調節される軸(3)に対する調節信号(S)を検出し、その時の調節信号(S)を位置調節される軸(3)に発信し、
位置調節される軸(3)が調整信号(S)により位置目標値(x * )に相応して調整され、これにより被加工材(2)に対する工具(4)の位置(x、y、z)および方位(α、β)の少なくとも一方を変化させ、
その時の補償値(ex)の検出のため一連の連続する調節誤差(e)が格納されているメモリ装置(13)から連続的に順次にシーケンスに従ってその都度1つの調節誤差(e)を読み出し、
その都度読み出される調節誤差(e)が位置調節される軸(3)のモデル(11)に導かれ、そのモデルが位置調節される軸(3)の機構的・動的動作をシミュレーションしながらその都度読み出される調節誤差(e)に基づきその時の補償値(ex)を検出し、検出された補償値(ex)を位置調節器(10)に導く
ようにした加工方法。 - 検出された位置実際値(x)が周期(Т)を有する外乱(z)に影響され、
位置調節器(10)の前方ノード(14)にその時の位置目標値(x * )およびその時の位置実際値(x)が導かれ、前方ノード(14)が位置目標値(x * )と位置実際値(x)の差形成によりその時の調節差(e′)を検出し、
位置調節器(10)の後方ノード(15)にその時の調節差(e′)およびその時の補償値(ex)が導かれ、後方ノード(15)が調節差(e′)と補償値(ex)の加算によるその時の算出値を検出し、
前方ノード(14)と後方ノード(15)との間で調節差(e′)が取り出され、この調節差が内部ノード(17)、周波数フィルタ(18)、前方バッファメモリ(19)および後方バッファメモリ(20)を有する補償回路(16)に導かれ、
内部ノード(17)には第1の重み付け係数(W1)で重み付けられた調節差(e′)および第2の重み付け係数(W2)で重み付けられたフィードバック信号(R)が導かれ、
内部ノード(17)は重み付けられた調節差(e′)と重み付けられたフィードバック信号(R)の加算により形成された内部和信号を周波数フィルタ(18)に導き、
周波数フィルタ(18)は周波数のフィルタリングを実行してフィルタリングされた信号を前方バッファメモリ(19)に導き、
前方バッファメモリ(19)は第1の動作時間遅延を実行し、相応して遅延された信号を後方バッファメモリ(20)に導き、
後方バッファメモリ(20)は第2の動作時間遅延を実行し、相応して遅延された信号をフィードバック信号(R)として発信し、
周波数フィルタ(18)、前方バッファメモリ(19)および後方バッファメモリ(20)が共同してメモリ装置(13)を形成し、
前方バッファメモリ(19)と後方バッファメモリ(20)との間でその時の調節誤差(e)が読み出されてモデル(11)に導かれ、
周波数フィルタ(18)と両バッファメモリ(19、20)が次のように、すなわち周波数フィルタ(18)および両バッファメモリ(19、20)の遅延時間(TF、T1、T2)の和が外乱(z)の周期(T)の整数倍であり、周波数フィルタ(18)および前方のバッファメモリ(19)の遅延時間(TF、T1)の和が、前方ノード(14)に導かれる信号が位置実際値(x)の変化を作用するまでに消失する動作時間(TL)を差し引いた外乱(z)の周期(T)の整数倍である
ようにしたことを特徴とする請求項1記載の加工方法。 - 周波数フィルタ(18)が線形非再帰デジタルフィルタリングを実行し、これによりその都度個々の周波数成分をフィルタ処理することを特徴とする請求項2記載の加工方法。
- 外乱(z)の周期(T)が変化し、前方バッファメモリ(19)の遅延時間(T1)が周期(T)に相応して動的に追従することを特徴とする請求項2または3記載の加工方法。
- 制御装置(5)に一連の目標値ベクトル(V)が予め与えられ、
目標値ベクトル(V)が工作機械(1)の位置調節される軸(3)およびその他の多数の位置調節される軸(3)に対してそれぞれ1つの位置目標値(x * 、y * など)を含み、
被加工材(2)に対する工具(4)の位置(x、y、z)および方位(α、β)の少なくとも一方が他の位置調節される軸(3)によっても変化させられ、
調節誤差(e)がメモリ装置(13)に一連の目標値ベクトルの少なくとも第1の部分に対し相応する部分の目標値ベクトル(V)の割り当てのもとに格納され、
制御装置(5)がそれぞれメモリ装置(13)から読み出される調節誤差(e)を、位置目標値(x * )が位置調節器(10)に導かれる目標値ベクトル(V)に基づいて検出する
ことを特徴とする請求項1記載の加工方法。 - 目標値ベクトル(V)がそれぞれ専ら被加工材(2)に対する工具(4)の位置(x、y、z)を規定するかまたはそれぞれ被加工材(2)に対する工具(4)の位置(x、y、z)および方位(α、β)を規定する
ことを特徴とする請求項5記載の加工方法。 - 一連の目標値ベクトル(V)の第1の部分に対する調節誤差(e)がメモリ装置(13)に一連の目標値ベクトルの少なくとも第2の部分に対しても第2の部分の目標値ベクトル(V)への割り当てのもとに格納されることを特徴とする請求項5または6記載の加工方法。
- 制御装置(5)がその時の位置実際値(x)とその時の位置目標値(x * )との比較により調節差(e′)を検出し、メモリ装置(13)に格納されている対応する調節誤差(e)を調節差(e′)に基づき修正することを特徴とする請求項5から7の1つに記載の加工方法。
- 位置調節器(10)がその時の調整信号(S)を位置調節器(10)の後方の調節器(27,28)に導き、モデル(11)により調節誤差(e)に基づき補償値(ex)に付加してパイロット信号(vV、aV)が検出され、この信号が後方にある調節器(27、28)に導かれることを特徴とする請求項1から8の1つに記載の加工方法。
- モデル(11)は位置調節される軸(3)の状態(X)を検出し、この状態(X)がモデル(11)にフィードバックされること、および、モデル(11)が位置調節される軸(3)を線形微分方程式によってモデリングすることの少なくとも一方を特徴とする請求項1から9の1つに記載の加工方法。
- モデル(11)が線形モデルとして形成されることを特徴とする請求項1から9の1つに記載の加工方法。
- 制御プログラムが制御装置(5)により加工可能な機械コード(7)を含み、機械コード(7)の加工が制御装置(5)によって行われ、制御装置(5)が工作機械(1)を請求項1から11の1つに記載の加工方法により駆動する工作機械(1)の制御装置(5)用制御プログラム。
- 請求項12記載の制御プログラム(6)によって、運転中に工作機械(1)を前記加工方法によって駆動するようにプログラミングされる工作機械(1)用制御装置。
- 工作機械の工具(4)によって被加工材(2)を加工するための工作機械において、
工作機械が多数の位置調節される軸(3)を有し、これらの軸により工具(4)が被加工材(2)に対して走行可能にされ、
工作機械が請求項13記載の制御装置(5)を有し、これを介して工作機械の軸(3)が位置調節される
工作機械。
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