JPH044405A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、数値制御工作機械なと、機械可動部を有し、
その機械可動部を数値制御できる数値制御装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、例えは数値制御工作機械においては、加工対象で
あるワークが治具、パレット等によって固定されたテー
ブルを面接左右に移動させながら、ドリルなどの刃具に
よってワークを加工している。

そのテーブルの移動は、ボールネジを介してサーボモー
タによって駆動するようになっている。そして、その加
工のためのサーボモータの制御方式としては、種々のも
のが開発されているが、例えは、チーフルの位置の検出
をサーボモータの軸あるいはホールネジの回転角度で行
う、いわゆるセミクロ−ストループ方式が知られている
。

このセミクロースドループ方式おいては、駆動源である
サーボモータの回転運動を、最終出力端である刃具、ワ
ーク間の相対運動に変換するまでの間ここ、減速機、ホ
ールネジなどの機構要素があり、これら機構要素は移動
方向の反転時、若干のハックラッシコ、を有する。この
バックラッシュは、セミクローズトループ方式を採用し
た送り系の場合、サーボモータへの移動指令に対して、
実際に移動する値からみるとロストモーションとなり、
軌跡の誤差を生ずるため、これを補う機能として［「ハ
ックラッシコ、補正機能」という機能が用意されている
。第６図は、その指令値と、移動量とを座標として、ハ
ックラッシ１とロストモーションとの関係を示すグラフ
である。

この「バックラッシュ補正機能」は、予め、測定してお
いたバックラッシュ量を、数値制御工作機内に、入力し
て記憶しておき、１ｔ−ホモータへの移動指令方向か反
転したとき、その指令値に前記バックラッシュ量を瞬時
に加算する機能である。

そし・て、通常は、あらかしめこのバックラッシュ量を
ＮＣパラメータの一部へ入力しておくことここよって、
自動的にそのバックラッシュ補正機能か実行されるよう
なシステＪ１になっている。

ところで、実際にロストモーションとして現われる値は
、機構要素のパックラッシコ、量の他に、相対的な値は
小さいものの、各部品の弾性変形による残留変位や、機
構部品、サーボモータ制御回路などのヒステリシスも含
まれ、従来技術ではこれらを含めて一括してハックラッ
シコ、補正量として扱っている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、最近の数値制御工作機械では、ミクロン
オーダの精度が要求され、そのような徹少な残留変位や
ヒステリシスを大ざっばに一括してバックラッシュ補正
数とするのでは、その要求に答えられないという課題か
あった。

本発明は、このような従来の数値制御工作機械　　□の
バックラッシュ補正機能の課題を考慮し、そのような各
部品の弾性変形ｔこよる残留変位や、機構部品、サーボ
モータ制御回路などのヒステリシスにも精度良く対応で
きるバックラッシュ補正機能を有する数値制御機械を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、データを入力する入力手段と、そのデータに
基づき、制御用信号を演算する演算制御手段と、機械６
■動部を駆動するモータと、そのモータの回転情報を検
出して、前記機械可動部の位置を検出する位置検出手段
と、前記モータの回転速度を検出する速度検出手段と、
前記演算制御手段からの信号と、前記位置検出手段から
の信号を入力し、位置制御信号を出力する位置制御手段
と、その位置制御手段の出力信号及び前記速度検出手段
の出力信号とを入力し、前記モータへ速度制御信号を送
り速度を制御する速度制御手段とを備えた数値制御装置
において、前記演算制御手段は、前記機械可動部の移動
方向の反転直前の、種々の加減速方法及び／叉は到達速
度に対応した所定の補正値を複数個予め記憶した記憶手
段を有し、実際の移動の際の反転の演算を行うにあたり
、その際の反転直前加減速方法及Ｕ／又は到達速度から
、対応する所定の補正値をザーチし、指令値に重畳して
、演算結果として出力するものであることを特徴とする
数値制御装置である。

［作用］ 本発明は、前記弾性変形による残留変位や機械部品、サ
ーボモータ制御回路のヒステリシス等の微少な変化は、
機械可動部の反転移動直前の加減速方法及び到達速度に
大きく影響される点に着目して、なされたものである。

すなわち、入力手段によってデータを入力し、演算制御
手段によって、そのデータに基づき制御用信号を演算し
、モータで機械可動部を駆動し、位置検出手段で、その
モータの回転情報を検出して前記機械可動部の位置を検
出し、速度検出手段で前記モータの回転速度を検出し、
位置制御手段で、前記演算制御手段からの信号と、前記
位置検出手段からの信号を入力して位置制御信号を出力
し２．速度制御手段で、その位置制御手段の出力信号及
び前記速度検出手段の出力信号とを入力し、前記モータ
へ速度制御信号を送り速度を制御し一〇、装置に対して
数値制御を行う場合において、前記演算制御手段は、前
記機械可動部の移動方向の反転直前の、種々の加減速方
法及び／叉は到達速度に対応した所定の補正値を複数個
予め記憶した記憶手段を有し、実際の移動の際の反転の
演算を行うにあたり、その際の反転直前加減速方法及び
／又は到達速度から、対応する所定の補正値をサーチし
、指令値に重畳して、演算結果として出力する。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明にかかる数値制御機械の−・実施例で
ある数値制御工作機械を示すブロック図である。

刃具１１は、ワーク１０を加工するためのドリル等の工
具である。そのワーク１０は、機械可動部の一例として
のチーフル９の一ヒに治想、パレット（図示省略）等で
固定されている。このテーブル９は、ボールネジ８によ
って、移動されるようになっている。ボールネジ８は、
減速機７を介してサーボモータ６によって駆動されるよ
うになっている。速度検出手段５はタコジェネレータな
と、サーボモータの回転速度を検出する手段である。

また、位置検出手段４は、レゾルバ等のサーボモータ６
０回転角度、回転量を検出する手段である。

他方、入力手段１は、ワーク１０を加工するための加工
指令を入力するための手段であって、紙テープ、フロッ
ピーディスク、ＩＣメモリ等に記憶させた加工データを
読みとる手段である。

演算制御手段２は、入力手段１から送られてくるデータ
に基づき、制御用信号を演算する手段であって、例えば
、図示のように、そのデータを記憶する記憶手段２１と
、その記憶されたデータを利用して制御用信号を演算す
る演算手段２２とを備える。その詳細は後述する。

サーボモータ制御手段３は、サーボモータ６を制御する
手段であって、位置制御手段３１と速度制御手段３２と
を備えたものである。位置制御平段３１は、前記演算手
段２２からの信号と、前記位置検出手段４からの信号を
入力し、位置制御信号を出力する手段である。速度制御
手段３２は、その位置制御手段３１の出力信号及び前記
速度検出手段５の出力信号とを入力し、前記サーボモー
タ６へ速度制御信号を送り速度を制御する手段である。

次に、演算制御手段２の具体的内容を説明する。

記憶手段２１は、チーフル９の移動方向が反転する直前
の、種々の加減速方法及び到達速度に対応した所定の補
正値を複数個予め記憶している。すなわち、チーフルの
移動における加減速方法には、第２図に示すように、直
線形（ａ）、−次遅れ形（ｂ）、Ｓ字形（ｃ）等種々の
種類がある。その上限が到達速度である。なお、この到
達速度は、通常一定値ｖＯであるが、第３図に示すよう
に、直線形加減速方法で、短い距離を移動する場合は、
ＶＯより小さいＶｌとなることがある（一定値ＶＯは、
加工指令中の加工速度指令値により決まり、様々な値を
とる。また、加工指令中の移動手段指令が早送りか切削
送りかによっても変わるものである。

また、直線加減速に限らず、−次遅れ、Ｓ字形でもＶｌ
と成るケースはある。）。そして、予めデータ調査実験
によって、これらの種々の加減速方法と、色々な到達時
間とについて、最適の補正値データを調べておき、それ
を、記憶手段２１へ、例えは、第４図に示すように、テ
ーブル化して記憶させておく。そのチーフルは、行欄に
各種加減速方法をｍ個、列欄に各種到達速度（ｍｍ／ｍ
　ｉ　ｎ）を１１個割当て、補正値（パルス）をテーブ
ル内に書き込んだものである。例えば、加減速方法か一
次遅れ形で、到達速度が１０１　ｍｍ／ｍｉｎから３０
０ｍｍ／ｍ団までなら、補正パルス数を４個とするもの
である。

演算手段２２は、入力手段ｌから入力され記憶手段２１
に一旦記憶された加工指令内容を読み取り、制御データ
を演算して出力するものであるが、その際、移動指令ブ
ロック毎に、使用される加減速方法を加減速方法レジス
タにラッチし、また、移動指令ブロック毎に、到達した
最高速度を、到達速度レジスタにラッチするようになっ
ている。

そして、加工指令内容から移動方向反転かあると認識す
ると、前記記憶手段２１内のテーブルを参照して、ラッ
チされている、その際の加減速方法及び到達速度から、
最適の補正値を選び出し、その加減速指令値に重畳して
、制御信号として出力するものである。

次に、本発明の旧記実施例の動作を説明する。

入力手段１によっ′Ｃ１所定の加工データを入力する。

記憶手段２１はその加工データを−μ記憶する。演算手
段２２は記憶手段２１から加工データを読み取り、演算
して制御信号を出力する。位置制御手段３１は、位置検
出手段４からの位置信号に基づき現在のテーブル９の位
置を知り、前記演算制御信号と比較して、位置制御信号
を出力する。速度制御手段３２は、その位置制御信号を
入力し、速度検出手段５で検出された速度信号を参照し
、速度制御信号をサーボモータ６へ出力する。

サーボモータ６の駆動電流はその速度制御信号に従って
、変化し、駆動か制御される。それによって、ホールネ
ジ８が適宜回転して、チーフル９か移動する。

いま、入力手段１からの加］−指令か反転移動を指令し
た場合（ステップＳ１、Ｓ２）、演算手段２２は、その
反転移動直前のラッチしていたその移動指令フロックに
おける加減速方法及び到達速度を読みだしくステップＳ
３、Ｓ４）、それに対応する補正値を、記憶手段２のテ
ーブルから見つけ出しノで出力しくステップＳ５、Ｓ６
）、加工指令値に、バックラッシュ補正値として重畳し
て、サーボモータ制御手段３へ出力する。サーボモータ
制御手段３は、その出力にしたがって、サーボモータ６
を制御する。従・って、その反転移動直前の加減速方法
、到達速度に最もふされしいバックラッシュ補正値が得
られるので、加工精度が−・段と向トする。

なお、演算制御手段が考慮すべき要素としては、加減速
方法あるいは到達速度の一方だけでもよい。

また、本発明においては、サーボモータの運動と最終端
であるワーク、刃具間の相対運動の間に介在する運動伝
達、変換のための機構要素は、上記実施例のような減速
機、ボールネジといったものに限らず、ラック、ビ、ニ
オンやベルト伝達のような他のものであってもよい。

また、本発明は、数値制御工作機械に限らず、他の機械
可動部を備え、その可動部の移動を数値制御する数値制
御機械にも適用可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明にかかる数値制御機械は、反
転移動直前の加減速方法及び／又は到達速度を考慮して
、補正値を決めるので、より一層精度の高い制御か可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる数値制御機械の一実施例を示す
フロック図、第２図は同実施例の加減速方法を示すグラ
フ、第３図は同実施例の到達速度を示すグラフ、第４図
は同実施例の補正値チーフルを示す構成図、第５図は同
実施例の動作を示すフローチャート、第６図は、指令値
と移動量とバックラッシュとロストモーションとの関係
を示すグラフである。 １・・・入力手段、２・・・演算制御手段、２１・・・
記憶手段、２２・・・演算手段、３・・・サーボモータ
制御手段、３１・・・位置制御手段、３２・・・速度制
御手段、４・・・位置検出手段、５・・・速度検出手段
、６・・・サーボモータ、８・・・ボールネジ、９・・
・チーフル、　１０・・・ワーク、　１１・・・刃具。 出願人　　株式会社　森精機製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. データを入力する入力手段と、そのデータに基づき、制
   御用信号を演算する演算制御手段と、機械可動部を駆動
   するモータと、そのモータの回転情報を検出して、前記
   機械可動部の位置を検出する位置検出手段と、前記モー
   タの回転速度を検出する速度検出手段と、前記演算制御
   手段からの信号と、前記位置検出手段からの信号を入力
   し、位置制御信号を出力する位置制御手段と、その位置
   制御手段の出力信号及び前記速度検出手段の出力信号と
   を入力し、前記モータへ速度制御信号を送り速度を制御
   する速度制御手段とを備えた数値制御装置において、前
   記演算制御手段は、前記機械可動部の移動方向の反転直
   前の、種々の加減速方法及び／又は到達速度に対応した
   所定の補正値を複数個予め記憶した記憶手段を有し、実
   際の移動の際の反転の演算を行うにあたり、その際の反
   転直前加減速方法及び／又は到達速度から、対応する所
   定の補正値をサーチし、指令値に重畳して、演算結果と
   して出力するものであることを特徴とする数値制御装置
   。