JPH07111645B2 - Arc trajectory control method for multi-axis feed drive mechanism - Google Patents

Arc trajectory control method for multi-axis feed drive mechanism

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JPH07111645B2
JPH07111645B2 JP18549687A JP18549687A JPH07111645B2 JP H07111645 B2 JPH07111645 B2 JP H07111645B2 JP 18549687 A JP18549687 A JP 18549687A JP 18549687 A JP18549687 A JP 18549687A JP H07111645 B2 JPH07111645 B2 JP H07111645B2
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JP
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axis
arc
control system
center angle
target
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靖 三浦
達也 中島
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えばNC工作機械、レーザ加工機などの多
軸送り駆動機構の円弧軌跡制御方法、特に軌跡精度の向
上に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an arc locus control method for a multi-axis feed drive mechanism such as an NC machine tool or a laser beam machine, and particularly to improvement of locus accuracy.

[従来の技術] NC工作機械、レーザ加工機など多軸送り機構において良
好な加工精度を得るためには、各送り駆動軸の軌跡制御
における軌跡誤差を極力小さくすることが必要である。
[Prior Art] In order to obtain good machining accuracy in multi-axis feed mechanisms such as NC machine tools and laser beam machines, it is necessary to minimize the trajectory error in the trajectory control of each feed drive axis.

第9図は従来の多軸送り機構の各軸ごとの制御を示す制
御ブロック図であり、図に示すように制御装置の位置制
御装置1と速度制御装置2及び加算器3と送り駆動機構
4とで閉ループ制御系を形成している。
FIG. 9 is a control block diagram showing the control of each axis of the conventional multi-axis feed mechanism. As shown in the figure, the position control device 1, the speed control device 2, the adder 3, and the feed drive mechanism 4 of the control device are shown. And form a closed-loop control system.

第9図に示した制御系においては、NC装置(不図示)か
ら各軸の位置指令xirを加算器3を介して位置制御装置
1に送り、位置制御装置1で各軸の位置指令xirに基づ
いて各送り駆動軸の速度指令を算出し、速度制御装置
2に送る。速度制御装置2は所定の速度指令に基いて
各送り駆動機構4の駆動モータを駆動して所定の送りを
与える。この際、送り駆動機構4のタコジェネレータで
駆動モータの回転速度を検出し、送り駆動機構4のパル
スジェネレータで各軸の応答位置を検出してフィードバ
ックしている。かかる制御系においては、位置制御装置
1は実際位置xiが目標位置xirをオバーシュートするこ
とがないように、通常は比例制御が用いられる。
In the control system shown in FIG. 9, the NC device (not shown) sends the position command x ir for each axis to the position control device 1 via the adder 3, and the position control device 1 sends the position command x ir for each axis. A speed command for each feed drive shaft is calculated based on ir and sent to the speed control device 2. The speed control device 2 drives the drive motor of each feed drive mechanism 4 based on a predetermined speed command to give a predetermined feed. At this time, the tacho generator of the feed drive mechanism 4 detects the rotation speed of the drive motor, and the pulse generator of the feed drive mechanism 4 detects the response position of each axis and feeds it back. In such a control system, the position control device 1 normally uses proportional control so that the actual position x i does not overshoot the target position x ir .

[発明が解決しようとする問題点] このような従来の制御方法では、第10図に示すように時
々刻々の各軸の目標位置xirに対して、送り駆動軸の実
際位置xiは定常速度偏差だけ遅れて追従する。この追従
遅れが原因となって、例えば2軸を円弧軌跡上に駆動す
る場合には、第11図に示すように指令軌跡5に対して実
際の応答軌跡6は小さくなり、軌跡誤差7が発生し良好
な加工精度が得られないという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In such a conventional control method, as shown in FIG. 10, the actual position x i of the feed drive shaft is steady with respect to the target position x ir of each axis every moment. Follows with a delay of speed deviation. Due to this tracking delay, for example, when driving two axes on an arc locus, the actual response locus 6 becomes smaller than the command locus 5 as shown in FIG. 11, and a locus error 7 occurs. However, there is a problem in that good processing accuracy cannot be obtained.

かかる問題点を解決するために、各軸ごとの独立な制御
に加えて円弧中心角偏差の二乗をフィードバック量とし
て用いた比較例制御を行なうことを特徴とする円弧軌跡
制御方法が、この出願の出願人から提案されている(昭
和62年2月24日出願、特願昭62−39264号)。
In order to solve such a problem, a circular arc trajectory control method characterized by performing comparative example control using the square of the circular arc center angle deviation as a feedback amount in addition to the independent control for each axis is provided. Proposed by the applicant (filed on February 24, 1987, Japanese Patent Application No. 62-39264).

第12図はこの円弧軌跡制御方法X,Yの2軸制御の場合を
例のとって示したブロック図である。図に示すようにX
軸とY軸の送り駆動機構4X,4Yのパルスジェネレータで
各々検出した駆動中のX軸方向の実際位置xとY軸方向
の実際位置yを円弧中心角偏差演算器8に送り、円弧中
心角偏差演算器8で実際の応答位置x,yとNC装置9から
送られる指令位置xr,yrとから円弧軌跡の応答位置の中
心角θと円弧中心角偏差Δθ及びこの円弧中心角偏差Δ
θの二乗(Δθ)を算出し、中心角θと円弧中心角偏
差の二乗(Δθ)をX軸とY軸の比例制御装置10X,10
Yに送る。比例制御装置10X,10Yはこれらの値に基いて比
例演算処理を行ない、この演算結果を各加算器11X,11Y
に送る。各加算器11X,11Yは各々位置制御装置1X,1Yで位
置指令と応答位置に基いて算出した各軸の速度指令r,
に比例制御装置10X,10Yで演算した演算値を加算
し、円弧輪郭偏差のX軸成分とY軸成分を零にする速度
指令値 を算出して速度制御装置2X,2Yに送り軌跡誤差を零にす
るように制御している。
FIG. 12 is a block diagram showing an example of the two-axis control of the arc locus control method X, Y. X as shown
The actual position x in the X-axis direction and the actual position y in the Y-axis direction during driving, which are respectively detected by the pulse generators of the X-axis and Y-axis feed drive mechanisms 4X and 4Y, are sent to the arc center angle deviation calculator 8 and the arc center angle The deviation calculator 8 uses the actual response positions x and y and the command positions x r and y r sent from the NC unit 9 to determine the center angle θ of the response position of the arc locus, the arc center angle deviation Δθ, and the arc center angle deviation Δθ.
calculating a square ([Delta] [theta]) 2 of theta, proportional control device 10X of the center angle theta and the square of the arc center angle deviation (Δθ) 2 X-axis and Y-axis, 10
Send to Y. The proportional control devices 10X and 10Y perform proportional calculation processing based on these values, and the calculation results are added to the adders 11X and 11Y.
Send to. Each adder 11X, 11Y is the speed command r , for each axis calculated based on the position command and the response position by the position control device 1X, 1Y, respectively.
r proportional controller 10X, adds the calculation value calculated by the 10Y, the speed command value to zero in the X-axis component and a Y-axis component of the arc contour deviation Is calculated and the speed control devices 2X and 2Y are controlled so that the feed trajectory error becomes zero.

しかし、この方法の場合は、従来の位置制御ループ内に
新たな信号を加算器11X,11Yを通して加え込むことが必
要であり、従来の制御装置を用いてこの方法を実装する
ためには、位置制御系を変更することが必要となり、こ
の位置制御系の変更のために多くの費用がかかるという
問題点がある。
However, in the case of this method, it is necessary to add a new signal into the conventional position control loop through the adders 11X and 11Y, and in order to implement this method using the conventional control device, It is necessary to change the control system, and there is a problem in that it costs a lot to change the position control system.

この発明にかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、簡単な構成で軌跡精度の向上を図ることができ
る多軸送り駆動機構の円弧軌跡制御方法を提案すること
を目的とするものである。
The present invention has been made to solve the problems according to the present invention, and an object thereof is to propose an arc locus control method for a multi-axis feed drive mechanism that can improve locus accuracy with a simple configuration. is there.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る多軸送り駆動機構の円弧軌跡制御方法
は、 多軸に与えられる位置目標値より目標円弧軌跡における
目標円弧中心角と目標円弧軌跡の半径を算出し、 上記算出した目標円弧中心角を用いて、円弧軌跡制御系
における円弧中心角と円弧中心角偏差を推定し、 上記推定した円弧中心角の予測値と円弧中心角偏差の2
乗の予測値を用いて、目標円弧軌跡の半径に円弧中心角
偏差の2乗の予測値と1/2とを乗じた量を円弧中心角の
予測値に基づいて各軸方向に分配した各軸の成分を、各
軸の上記位置目標値の位置修正値として求め、 この各種の位置修正値を上記位置目標値に加えることに
より各軸の上記位置制御系及び速度制御系をフィードフ
ォワード補償を行うことにより制御することを特徴とす
ることを特徴とするものである。
[Means for Solving Problems] According to an arc locus control method of a multi-axis feed drive mechanism according to the present invention, a target arc center angle in a target arc locus and a radius of the target arc locus are calculated from position target values given to the multi-axes. Then, using the calculated target arc center angle, the arc center angle and arc center angle deviation in the arc locus control system are estimated, and the estimated arc center angle predicted value and the arc center angle deviation are 2
Using the predicted value of the power, the amount obtained by multiplying the radius of the target arc locus by the predicted value of the square of the arc center angle deviation and 1/2 is distributed to each axial direction based on the predicted value of the arc center angle. The axis component is obtained as a position correction value of the position target value of each axis, and by adding these various position correction values to the position target value, feedforward compensation of the position control system and speed control system of each axis is performed. It is characterized by being controlled by performing.

[作用] この発明においては、各軸に与えられる時間関数の位置
目標値を円弧軌跡における円弧中心角予測値及び円弧中
心角偏差の2乗の予測値をもとに修正し、この修正した
各軸の位置修正値でもって各軸の位置制御系及び速度制
御系をフィードフォワード補償することにより、後述す
る(4)式の右辺第2項に示されるような半径方向の誤
差を事前に打ち消すことができる。したがって、位置制
御系を変更することなしに外乱の影響を打ち消して円弧
軌跡の半径方向の軌跡誤差を減少させる。
[Operation] In the present invention, the position target value of the time function given to each axis is corrected on the basis of the predicted value of the arc center angle in the arc locus and the predicted value of the square of the arc center angle deviation. Feed-forward compensation of the position control system and speed control system of each axis with the position correction value of the axis to cancel in advance the radial error as shown in the second term on the right side of the equation (4) described later. You can Therefore, the influence of the disturbance is canceled out without changing the position control system, and the trajectory error in the radial direction of the arc trajectory is reduced.

[実施例] まずこの発明の実施例を説明するにあたり、この発明の
多軸送り駆動機構の円弧軌跡制御の原理を第1図に示す
ようにX軸とY軸とからなる2軸送り駆動機構に基いて
説明する。
[Embodiment] First, in explaining an embodiment of the present invention, the principle of arc locus control of the multi-axis feed drive mechanism of the present invention is as shown in FIG. 1, a biaxial feed drive mechanism composed of an X axis and a Y axis. It will be explained based on.

第1図において、5は指令軌跡、6は応答軌跡であり、
指令軌跡5は理想的な場合を考え座標原点0を中心とし
た半径r0の円弧とする。いま、第1図に示すように指令
軌跡5上の指令位置P0(xr,yr)の半径方向がX軸方向
になす角、すなわち中心角をθとし、応答軌跡6上の
応答位置P(x,y)の半径をr,中心角をθとし、指令位
置P0と応答位置Pの中心角偏差θ−θをΔθとする。
In FIG. 1, 5 is a command locus, 6 is a response locus,
Command trajectory 5 is an arc having a radius r 0 around the coordinate origin 0 Consider the ideal case. Now, as shown in FIG. 1, the angle formed by the radial direction of the command position P 0 (x r , y r ) on the command locus 5 in the X-axis direction, that is, the central angle is θ 0 , and the response on the response locus 6 The radius of the position P (x, y) is r, the central angle is θ, and the central angle deviation θ 0 −θ between the command position P 0 and the response position P is Δθ.

さて、例えば第9図に示す従来の制御装置に使用してい
る位置制御装置1X,1Yとして一般に用いられるのは比例
制御装置であり、その比例ゲインをKpとすると、この比
例制御装置から出力される応答位置P(x,y)における
X軸方向の指令速度とY軸方向の指令速度は次
式で表わされる。 =Kp(xr−x) ……(1) =Kp(yr−y) ……(2) 応答位置P(x,y)における半径方向の指令速度ref
上記直交座標系で表わした指令速度,の極座標系へ
の変換を考慮すれば次式で表わされる。
Now, for example, what is generally used as the position control devices 1X and 1Y used in the conventional control device shown in FIG. 9 is a proportional control device, and if the proportional gain is K p , the output from this proportional control device is is the response position P (x, y) command speed r of the command speed r and Y-axis direction of the X-axis direction in is expressed by the following equation. r = K p (x r -x ) ...... (1) r = K p (y r -y) ...... (2) command speed ref in the radial direction in response position P (x, y) is the orthogonal coordinate system Considering the conversion of the commanded speed expressed by to the polar coordinate system, it is expressed by the following equation.

この(3)式に(1)式,(2)式を代入し、極座標系
に変換すると したがって半径方向の指令速度refは次式で表わされ
る。
Substituting equations (1) and (2) into equation (3) and converting to polar coordinate system Therefore, the command speed ref in the radial direction is expressed by the following equation.

この(4)式を考慮して半径方向に関する制御系のブロ
ック線図を考えると第2図に示すものとなる。(4)式
は第2図の制御系の中で点線で囲まれた部分のみを表現
した式である。すなわち、第2図は直交する2軸送り駆
動機構を用いて円弧軌跡制御を行う際に、円弧軌跡の半
径がどのような挙動をするかを解析するためのブロック
線図であり、半径方向の1軸送り駆動機構が物理的に存
在するわけではない。この(4)式から、半径方向に関
する制御系は一定値である指令値r0の系に対して の外乱が加わる形になる。このため応答値rは指令値r0
に対して偏差をもつことになり、この偏差が軌跡誤差と
なる。
Considering the equation (4), a block diagram of the control system in the radial direction is shown in FIG. Expression (4) is an expression expressing only the portion surrounded by the dotted line in the control system of FIG. That is, FIG. 2 is a block diagram for analyzing how the radius of the arc locus behaves when performing the arc locus control using the orthogonal two-axis feed drive mechanism. The single-axis feed drive mechanism does not physically exist. From this equation (4), the control system in the radial direction is compared with the system with the constant command value r 0 . The disturbance is added. Therefore, the response value r is the command value r 0
There is a deviation with respect to, and this deviation becomes the trajectory error.

したがって応答位置Pの中心角偏差Δθを(5)式 に基いて算出し、算出した中心角偏差Δθを用いて半径
方向の指令速度refに対して(6)式 のurを加えてやれば外乱を打消すことができ、軌跡誤差
を減少することができる。
Therefore, the central angle deviation Δθ of the response position P can be calculated by the equation (5). Equation (6) is calculated for the command speed ref in the radial direction using the calculated central angle deviation Δθ. If u r is added, the disturbance can be canceled and the trajectory error can be reduced.

上記(6)式により得られるurを極座標系(r,θ)から
直交座標系(x,y)に変換してやるとX軸成分のuxとY
軸成分のuyが下記(7)式,(8)式で得られる。
If u r obtained by the above equation (6) is transformed from the polar coordinate system (r, θ) to the orthogonal coordinate system (x, y), u x and Y of the X axis component
U y axis components following equation (7), obtained in (8).

このux,uyを(1)式,(2)式に示した指令速度,
に各々加えることにより円弧軌跡精度の向上を図るこ
とができる。すなわちX軸およびY軸の を下記(9)式、(10)式で決定する。
These u x and u y are command speeds shown in equations (1) and (2),
It is possible to improve the accuracy of the arc locus by adding to each of the above. The X and Y axes Is determined by the following equations (9) and (10).

この(9)式,10式をブロック線図で表わすと第3図
(a),(b)となる。第3図において(a)はX軸の
ブロック線図を示し、(b)はY軸のブロック線図を示
す。
The expressions (9) and (10) are represented by block diagrams as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). In FIG. 3, (a) shows an X-axis block diagram, and (b) shows a Y-axis block diagram.

第12図に示したように、先にこの出願の出願人により提
案された円弧軌跡制御方法は上記原理に基づくものであ
る。しかし第12図に示した制御方法を従来の制御系に実
装するためにはX軸の位置制御ループ12XとY軸の位置
制御ループ12Yを変更する必要がある。そこで、第3図
(a),(b)に示したX軸とY軸のブロック線図を各
々第4図(a),(b)に示すように変形する。すなわ
ちX軸の の信号とY軸 の信号とを各軸の指令位置xr,yrに加えた後に位置制御
ループ12X,12Yに送るようにすることにより、 の信号を位置制御ループ12X,12Y内には加える必要がな
くなり、位置制御系を変更する必要がなくなる。
As shown in FIG. 12, the arc locus control method previously proposed by the applicant of this application is based on the above principle. However, in order to implement the control method shown in FIG. 12 in a conventional control system, it is necessary to change the X-axis position control loop 12X and the Y-axis position control loop 12Y. Therefore, the X-axis and Y-axis block diagrams shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) are modified as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively. That is, the X-axis Signal and Y axis By sending the signal of and to the command position x r , y r of each axis and then sending it to the position control loop 12X, 12Y, It is not necessary to add the above signal to the position control loops 12X and 12Y, and it is not necessary to change the position control system.

一方、中心角方向の指令速度refは次式で表わされ
る。
On the other hand, the command speed ref in the central angle direction is expressed by the following equation.

この(11)式に(1),(2)式および下記(12)式 を代入し変形すると となり、ここでsin(θ−θ)=(θ−θ)の近似
式を用い、r0/r=1と近似すると中心角方向の指令速度
refは次式で表わされる。ref =Kp(θ−θ) ……(13) この(13)式を考慮して中心角に関する制御系のブロッ
ク線図を考えると第5図に示すものとなる。(13)式は
第5図の制御系の中で点線で囲まれた部分のみを表現し
た式である。すなわち、第5図は直交する2軸送り駆動
機構を用いて円弧軌跡制御を行う際に、円弧軌跡の半径
がどのような挙動をするかを解析するためのブロック線
図であり、中心角方向の1軸送り駆動機構が物理的に存
在するわけではない。この(13)式から、半径方向に関
する制御系は既知の円弧中心角の目標値θに対して1
次の制御系である。したがって時々刻々の円弧中心角の
目標値θをもとにして、第5図に表されている関係を
用いれば、時々刻々の円弧中心角の予測値 および円弧中心角偏差の予測値 を求めることができる。
Expression (1), Expression (2) and Expression (12) below are added to Expression (11). Substituting and transforming Then, using the approximate expression of sin (θ 0 −θ) = (θ 0 −θ), and approximating r 0 / r = 1, the command speed in the central angle direction
ref is expressed by the following equation. ref = K p0 −θ) (13) Considering this equation (13), a block diagram of the control system for the central angle is shown in Fig. 5. Expression (13) is an expression that expresses only the portion surrounded by the dotted line in the control system of FIG. That is, FIG. 5 is a block diagram for analyzing how the radius of the arc locus behaves when performing the arc locus control using the orthogonal two-axis feed drive mechanism. The single-axis feed drive mechanism of No. does not physically exist. From the equation (13), the control system in the radial direction is 1 with respect to the known target value θ 0 of the arc center angle.
It is the next control system. Therefore, if the relationship shown in FIG. 5 is used on the basis of the target value θ 0 of the arc center angle at every moment, the predicted value of the arc center angle at every moment is calculated. And predicted value of arc center angle deviation Can be asked.

すなわち、第5図において中心角方向の速度制御系の伝
達関数をG(S)とすると、 なる関係式で を求めることができる。
That is, when the transfer function of the velocity control system in the central angle direction is G (S) in FIG. With the relational expression Can be asked.

そこでθ,Δθの代わりに予測値 を用い第6図(a),(b)に示すように各々X軸とY
軸の目標位置生成部13X,13YとX軸,Y軸の位置制御ルー
プ12X,12Yからなる制御系を構成すると第12図に示した
制御方法と同様に円弧軌跡誤差を大幅に減少し得る。
Therefore, instead of θ and Δθ, the predicted values As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively.
If a control system including the target position generators 13X and 13Y for the axes and the position control loops 12X and 12Y for the X and Y axes is configured, the arc locus error can be greatly reduced as in the control method shown in FIG.

この第6図(a),(b)に示された制御系は、各軸の
位置制御ループへ与える目標位置の生成段階において、 および のフィードフォワード補償を行ない、本来の位置目標値
xr,yrを修正する制御方法ということになる。
The control system shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), in the stage of generating the target position given to the position control loop of each axis, and Original position target value
x r, it comes to control how to modify the y r.

なお、この および は理想的な場合であり、補償値を および とし、kを1/2に近い値の定数としても円弧軌跡誤差を
減少し得る。また、 の代わりにcosθ0,sinθを用いても良い。
In addition, this and Is the ideal case and the compensation value and And the arc locus error can be reduced even if k is a constant close to 1/2. Also, Instead of, cos θ 0 , sin θ 0 may be used.

以下、上記多軸送り機構の円弧軌跡制御の原理に基づく
この発明の一実施例を第7図に示したブロック図および
第8図に示したフローチャートに基いて説明する。第7
図において1X,1Y〜4X,4Yは第12図に示した従来の制御系
と全く同じものである。
An embodiment of the present invention based on the principle of arc locus control of the multi-axis feed mechanism will be described below with reference to the block diagram shown in FIG. 7 and the flow chart shown in FIG. 7th
In the figure, 1X, 1Y to 4X, 4Y are exactly the same as the conventional control system shown in FIG.

まずNC装置9から円弧中心角・円弧中心角予測値演算器
14に時間tで時々刻々変化する目標値xr,yrを入力する
(ステップS1)。円弧中心角・円弧中心角予測値演算器
14は入力されたX軸,Y軸の目標値xr,yrから円弧中心角
目標値θと目標円弧軌跡の半径r0算出し(ステップS
2)、算出した目標値θをもとに第5図に示した関係
を用い、時々刻々の円弧中心角予測値 と円弧中心角偏差予測値 を算出し、算出した予測値 と目標円弧軌跡の半径r0を補償値演算器15に送る(ステ
ップS3)。補償値演算器15では円弧中心角偏差予測値 と目標円弧軌跡の半径r0から の時々刻々の値を算出する(ステップS4)。この の値と円弧中心角予測値 を用いX軸フィードフォワード補償器16XでX軸のフィ
ードフォワード補償値 の値を算出し、Y軸フィードフォワード補償器16YでY
軸のフィードフォワード補償値 を算出する(ステップS5)。これらX軸とY軸のフィー
ドフォワード補償値が加算器17X,17Yでそれぞれ目標値x
r,yrに加え合わされて、時々刻々の修正目標値▲x
* r▼,▲y* r▼が算出され(ステップS6)、算出した修
正目標値▲x* r▼,▲y* r▼を修正目標値記憶装置18に
記憶させる(ステップS7)。
First, from NC device 9, arc center angle and arc center angle predicted value calculator
The target values x r and y r that change momentarily at time t are input to 14 (step S1). Arc center angle / arc center angle predicted value calculator
14 is an arc center angle target value θ 0 and a target arc locus radius r 0 is calculated from the input X axis and Y axis target values x r and y r (step S
2) Based on the calculated target value θ 0 , use the relationship shown in FIG. And arc center angle deviation predicted value Calculated and calculated predicted value And the radius r 0 of the target arc locus are sent to the compensation value calculator 15 (step S3). Compensation value calculator 15 predicts arc center angle deviation And the radius r 0 of the target arc locus The momentary value of is calculated (step S4). this Value and arc center angle predicted value X-axis feed-forward compensator 16X Value is calculated, and Y is calculated by the Y-axis feedforward compensator 16Y.
Axis feedforward compensation value Is calculated (step S5). These X-axis and Y-axis feedforward compensation values are added to target values x by adders 17X and 17Y, respectively.
r, are summed to y r, every moment of the corrected target value ▲ x
* r ▼, ▲ y * r ▼ are calculated (step S6), and the calculated correction target values ▲ x * r ▼, ▲ y * r ▼ are stored in the correction target value storage device 18 (step S7).

この修正目標記憶装置18に記憶された時々刻々の修正目
標値▲x* r▼,▲y* r▼が、X,Y軸の駆動時に加工時間
tの入力により(ステップS8)逐次X軸の位置制御系と
Y軸の位置制御系に送られて(ステップS9)、X軸,Y軸
の送りを制御して軌跡誤差を打消す。
The correction target values ▲ x * r ▼ and ▲ y * r ▼ that are stored in the correction target storage device 18 every moment are input to the machining time t when the X and Y axes are driven (step S8). It is sent to the position control system and the Y-axis position control system (step S9) to control the X-axis and Y-axis feeds to cancel the trajectory error.

なお、上記実施例においてはX軸とY軸の駆動時よりも
前にあらかじめ目標値修正をすべて行なっておき、修正
目標値記憶装置18に記憶させておく場合について説明し
たが、修正目標値記憶装置18を用いずに、目標値修正処
理を実際の駆動時に行ない、その駆動時刻に対応する修
正目標値▲x* r▼,▲y* r▼を求めて、X軸位置制御系
とY軸位置制御系へ送っても上記実施例と同様に軌跡誤
差を打消すことができる。
In the above embodiment, the case where the target value correction is performed in advance before the driving of the X axis and the Y axis and is stored in the corrected target value storage device 18 has been described. The target value correction process is performed at the time of actual driving without using the device 18, and the corrected target values ▲ x * r ▼ and ▲ y * r ▼ corresponding to the driving time are obtained to determine the X-axis position control system and the Y-axis. Even if it is sent to the position control system, the trajectory error can be canceled as in the above embodiment.

さらに、上記実施例においては2軸送り駆動機構の場合
について説明したが、3軸送り駆動機構の場合も上記実
施例と同様に適用することができる。
Further, in the above embodiment, the case of the two-axis feed drive mechanism has been described, but the case of the three-axis feed drive mechanism can be applied in the same manner as the above-mentioned embodiment.

[発明の効果] この発明は以上説明したように、円弧中心角の予測値と
円弧中心角偏差の2乗の予測値をもとに各軸の位置目標
値を事前に修正することにより、円弧の半径方向に加え
られる外乱を打消すと同様な結果が得られるので円弧軌
跡の軌跡精度を大幅に向上させることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the position target value of each axis is corrected in advance based on the predicted value of the arc center angle and the predicted value of the square of the arc center angle deviation. Since the same result can be obtained by canceling the disturbance applied in the radial direction of, the trajectory accuracy of the arc trajectory can be significantly improved.

また、各軸の位置目標値を修正することにより軌跡精度
の向上を図るから、従来の位置制御系を変更する必要が
なく簡単に、かつ少ない費用で軌跡精度の向上を図るこ
とができる効果を有する。
Further, since the trajectory accuracy is improved by correcting the position target value of each axis, it is not necessary to change the conventional position control system, and the trajectory accuracy can be improved easily and at low cost. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の動作原理を示す説明図、第2図は第
1図に示した円弧軌跡の半径方向に関する制御系のブロ
ック線図、第3図(a),(b),第4図(a),
(b)は各々上記動作原理による制御系を示すブロック
線図であり(a)はX軸のブロック線図、(b)はY軸
のブロック線図、第5図は第1図に示した円弧軌跡の中
心角に関する制御系のブロック線図、第6図(a),
(b)はこの発明の動作原理に基づく制御系のブロック
線図であり、(a)はX軸のブロック線図、(b)はY
軸のブロック線図、第7図はこの発明の実施例を示すブ
ロック図、第8図は第7図に示した実施例の動作を示す
フローチャート、第9図は従来の多軸送り機構の各軸ご
との制御ブロック図、第10図は送り駆動軸の追従遅れ特
性図、第11図は従来例による軌跡誤差の説明図、第12図
は先にこの出願の出願人により提案された円弧軌跡制御
を示すブロック図である。 1X,1Y……位置制御装置、2X,2Y……速度制御装置、3X,3
Y,17X,17Y……加算器、4X,4Y……送り駆動機構、9……
NC装置、14……円弧中心角・円弧中心角予測値演算器、
15……補償値演算器、16X……X軸フィードフォワード
補償器、16Y……Y軸フィードフォワード補償器、18…
…修正目標値記憶装置。
FIG. 1 is an explanatory view showing the operating principle of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control system relating to the radial direction of the arc locus shown in FIG. 1, and FIGS. 3 (a), (b) and 4 Figure (a),
(B) is a block diagram showing a control system based on the above operation principle, (a) is an X-axis block diagram, (b) is a Y-axis block diagram, and FIG. 5 is shown in FIG. Block diagram of the control system relating to the central angle of the arc locus, FIG. 6 (a),
(B) is a block diagram of a control system based on the operation principle of the present invention, (a) is an X-axis block diagram, and (b) is Y.
FIG. 7 is a block diagram of a shaft, FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a flow chart showing the operation of the embodiment shown in FIG. 7, and FIG. 9 is each conventional multi-axis feed mechanism. Control block diagram for each axis, FIG. 10 is a tracking delay characteristic diagram of the feed drive shaft, FIG. 11 is an explanatory diagram of a trajectory error according to a conventional example, and FIG. 12 is an arc trajectory previously proposed by the applicant of this application. It is a block diagram which shows control. 1X, 1Y …… Position control device, 2X, 2Y …… Speed control device, 3X, 3
Y, 17X, 17Y …… Adder, 4X, 4Y …… Feed drive mechanism, 9 ……
NC device, 14 ... Arc center angle / arc center angle predicted value calculator,
15 ... Compensation value calculator, 16X ... X-axis feedforward compensator, 16Y ... Y-axis feedforward compensator, 18 ...
... modified target value storage device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直交する多軸送り駆動機構を各々独立に位
置制御し、各軸の位置目標値を時間の関数として与えら
れることにより工具又は作業台を円弧状に移動させる円
弧制御であって、位置制御系に速度制御系をマイナルー
プとして含み、位置制御系と速度制御系の制御動作が比
例動作である多軸送り駆動機構の円弧制御方法におい
て、 各軸に与えられる位置目標値より目標円弧軌跡における
目標円弧中心角と目標円弧軌跡の半径を算出し、 上記算出した目標円弧中心角を用いて、円弧軌跡制御系
における円弧中心角と円弧中心角偏差を推定し、 上記推定した円弧中心角の予測値と円弧中心角偏差の2
乗の予測値を用いて、目標円弧軌跡の半径に円弧中心偏
差の2乗の予測値と1/2とを乗じた量を円弧中心角の予
測値に基づいて各軸方向に分配した各軸の成分を、各軸
の上記位置目標値の位置修正値として求め、 この各種の位置修正値を上記位置目標値に加えることに
より各軸の上記位置制御系及び速度制御系をフィードフ
ォワード補償を行うことにより制御することを特徴とす
る多軸送り駆動機構の円弧軌跡制御方法。
1. A circular arc control for moving a tool or a work table in an arc shape by independently controlling the positions of orthogonal multi-axis feed drive mechanisms and giving a position target value of each axis as a function of time. , In the arc control method of the multi-axis feed drive mechanism in which the position control system includes the speed control system as a minor loop and the control operation of the position control system and the speed control system is proportional operation, the target arc is calculated from the position target value given to each axis. The target arc center angle in the trajectory and the radius of the target arc trajectory are calculated, the arc center angle and the arc center angle deviation in the arc trajectory control system are estimated using the calculated target arc center angle, and the estimated arc center angle is calculated. 2 of predicted value and arc center angle deviation
Each axis that is obtained by multiplying the radius of the target arc locus by the squared predicted value of the arc center deviation and 1/2 by using the predicted value of the squared power and distributed in each axial direction based on the predicted value of the arc center angle. Is calculated as a position correction value of the position target value of each axis, and by adding these various position correction values to the position target value, feedforward compensation of the position control system and speed control system of each axis is performed. A method for controlling an arc locus of a multi-axis feed drive mechanism, which is characterized in that:
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