JPH0731529B2 - 数値制御工作機械における学習制御方式 - Google Patents
数値制御工作機械における学習制御方式Info
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- JPH0731529B2 JPH0731529B2 JP63190174A JP19017488A JPH0731529B2 JP H0731529 B2 JPH0731529 B2 JP H0731529B2 JP 63190174 A JP63190174 A JP 63190174A JP 19017488 A JP19017488 A JP 19017488A JP H0731529 B2 JPH0731529 B2 JP H0731529B2
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
-
- G—PHYSICS
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- G05B2219/41177—Repetitive control, adaptive, previous error during actual positioning
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- G05B2219/41206—Lookup table, memory with certain relationships
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42152—Learn, self, auto tuning, calibrating, environment adaptation, repetition
-
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42186—Master slave, motion proportional to axis
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、NC工作機械の主軸の回転角度と送り軸の位置
とを高精度に同期制御する学習制御方式に関する。
とを高精度に同期制御する学習制御方式に関する。
（従来の技術） NC旋盤等の主軸の回転角度を主軸に装着された主軸パル
スジェネレータ（P.G.）で検出し、この主軸P.G.からの
パルスを使って送り軸の位置指令値を出力し、主軸の回
転角度と送り軸の位置とを同期制御して加工を行なう場
合、加工精度を向上させるには送り軸のサーボ系を高性
能化する必要がある。例えば位置制御を行なっている送
り軸の追従誤差を小さくするためには送り軸系の位置ル
ーブゲインを高めれば良い。しかしながら、位置ループ
ゲインを高め過ぎると制御が不安定になるので、位置ル
ープゲインを高めて送り軸の追従誤差を小さくすること
には限界があった。
スジェネレータ（P.G.）で検出し、この主軸P.G.からの
パルスを使って送り軸の位置指令値を出力し、主軸の回
転角度と送り軸の位置とを同期制御して加工を行なう場
合、加工精度を向上させるには送り軸のサーボ系を高性
能化する必要がある。例えば位置制御を行なっている送
り軸の追従誤差を小さくするためには送り軸系の位置ル
ーブゲインを高めれば良い。しかしながら、位置ループ
ゲインを高め過ぎると制御が不安定になるので、位置ル
ープゲインを高めて送り軸の追従誤差を小さくすること
には限界があった。
そこで、上記同期制御中の送り軸の位置指令値は周期的
に繰返されることが多い点に着目し、その繰返し動作時
の応答から学習的に送り軸系の追従精度を向上させる方
式がある。
に繰返されることが多い点に着目し、その繰返し動作時
の応答から学習的に送り軸系の追従精度を向上させる方
式がある。
第４図は、上述した学習制御方式を実現するNC装置の一
例を示すブロック図であり、基本サーボ系に繰返しコン
トローラ（図示点線枠内）が付加されている。基本サー
ボ系は第６図で示される様に、位置指令値ｒ（ｔ）から
現在位置ｙ（ｔ）を減算する減算器Ｓと、この減算器Ｓ
からの位置偏差値ε（ｔ）により現在位置ｙ（ｔ）に位
置させるような伝達要素G0から成る安定した閉ループで
構成されている。
例を示すブロック図であり、基本サーボ系に繰返しコン
トローラ（図示点線枠内）が付加されている。基本サー
ボ系は第６図で示される様に、位置指令値ｒ（ｔ）から
現在位置ｙ（ｔ）を減算する減算器Ｓと、この減算器Ｓ
からの位置偏差値ε（ｔ）により現在位置ｙ（ｔ）に位
置させるような伝達要素G0から成る安定した閉ループで
構成されている。
第４図に示されるブロック図においては、位置指令値ｒ
（ｔ）から現在位置ｙ（ｔ）を減算する減算器Ｓと、こ
の減算器Ｓからの位置偏差値ε（ｔ）に繰返しコントロ
ーラからの補正値ｃ（ｔ）を加算する加算器Alと、この
加算器Alからの補正された位置偏差値により現在位置ｙ
（ｔ）を指令する伝達要素G0とで構成されている。繰返
しコントローラは、減算器Ｓからの位置偏差値ε（ｔ）
に偏差補償値を加算する加算器A2と、帯域制限のための
フィルタＦ（ｓ）及び位置指令値ｒ（ｔ）の繰返し周期
Ｌに等しい長さの無駄時間要素e-SLから成る偏差補償器
Fe-SLと、この偏差補償器Fe-SLからの偏差補償値により
補正値ｃ（ｔ）を加算器Alに出力し、制御系の安定化，
特性改善を図る動特性補償部Gx（ｓ）とから成るポジテ
ィブフィードバックループで構成されている（「陽子シ
ンクロトロン電磁石電源の繰返し運転における高精度制
御」井上，他；電気学会論文誌Ｃ−100,7（1980）234:
「プレイバックサーボ系の高精度制御」井上，他；電気
学会論文誌Ｃ−101,4（1981）89:「繰返し制御の多変数
系への拡張」小俣，他；「計測自動制御学会論文集 VO
L.20,No9（昭和59年９月）：周期時変系に対する繰返し
制御」新中；電気学会論文誌Ｃ−106,10（1986）209参
照）。このNC装置は例えば非円形輪郭切削に使用されて
いる（「油圧サーボに関する研究」樋口，他；昭和58年
度精機学会春季大会学術講演会論文集 P875:「非円形輪
郭切削に関する研究」樋口，他；昭和59年度精機学会秋
季大会学術講演会論文集 P305:「非円形輪郭切削に関す
る研究」樋口，他；昭和59年精機学会秋季大会学術講演
会論文集 P307:「非円形輪郭切削に関する研究」樋口，
他；昭和60年度精機学会春季大会学術講演会論文集 P27
参照）。
（ｔ）から現在位置ｙ（ｔ）を減算する減算器Ｓと、こ
の減算器Ｓからの位置偏差値ε（ｔ）に繰返しコントロ
ーラからの補正値ｃ（ｔ）を加算する加算器Alと、この
加算器Alからの補正された位置偏差値により現在位置ｙ
（ｔ）を指令する伝達要素G0とで構成されている。繰返
しコントローラは、減算器Ｓからの位置偏差値ε（ｔ）
に偏差補償値を加算する加算器A2と、帯域制限のための
フィルタＦ（ｓ）及び位置指令値ｒ（ｔ）の繰返し周期
Ｌに等しい長さの無駄時間要素e-SLから成る偏差補償器
Fe-SLと、この偏差補償器Fe-SLからの偏差補償値により
補正値ｃ（ｔ）を加算器Alに出力し、制御系の安定化，
特性改善を図る動特性補償部Gx（ｓ）とから成るポジテ
ィブフィードバックループで構成されている（「陽子シ
ンクロトロン電磁石電源の繰返し運転における高精度制
御」井上，他；電気学会論文誌Ｃ−100,7（1980）234:
「プレイバックサーボ系の高精度制御」井上，他；電気
学会論文誌Ｃ−101,4（1981）89:「繰返し制御の多変数
系への拡張」小俣，他；「計測自動制御学会論文集 VO
L.20,No9（昭和59年９月）：周期時変系に対する繰返し
制御」新中；電気学会論文誌Ｃ−106,10（1986）209参
照）。このNC装置は例えば非円形輪郭切削に使用されて
いる（「油圧サーボに関する研究」樋口，他；昭和58年
度精機学会春季大会学術講演会論文集 P875:「非円形輪
郭切削に関する研究」樋口，他；昭和59年度精機学会秋
季大会学術講演会論文集 P305:「非円形輪郭切削に関す
る研究」樋口，他；昭和59年精機学会秋季大会学術講演
会論文集 P307:「非円形輪郭切削に関する研究」樋口，
他；昭和60年度精機学会春季大会学術講演会論文集 P27
参照）。
（発明が解決しようとする課題） 上述した学習制御方式には以下に述べる問題点があっ
た。
た。
（１）学習を繰返すことにより追従精度は理論上向上す
る（第５図示実線）が、実際のNC工作機械上では送り軸
の制御特性と学習制御で用いられる繰り返しコントロー
ラの動特性補償部の特性がマッチングしない場合、等に
学習を繰り返すことにより一度向上した追従精度が悪化
する（位置偏差値が学習制御を始めた状態より大きくな
る）ことがある（第５図示点線）。追従精度が悪化した
場合には追従精度の絶対値により学習の打切りを指定す
れば良いが、送り軸に指令される位置軌跡形状によって
改善される追従精度の絶対値が異なるため、上記学習の
打切りを指定することができない。
る（第５図示実線）が、実際のNC工作機械上では送り軸
の制御特性と学習制御で用いられる繰り返しコントロー
ラの動特性補償部の特性がマッチングしない場合、等に
学習を繰り返すことにより一度向上した追従精度が悪化
する（位置偏差値が学習制御を始めた状態より大きくな
る）ことがある（第５図示点線）。追従精度が悪化した
場合には追従精度の絶対値により学習の打切りを指定す
れば良いが、送り軸に指令される位置軌跡形状によって
改善される追従精度の絶対値が異なるため、上記学習の
打切りを指定することができない。
（２）指定された軌跡に対する学習をワーク加工時に行
なうと加工のサイクルタイムが長くなる。
なうと加工のサイクルタイムが長くなる。
（３）学習制御で用いられる繰返しコントローラの動特
性補償部の特性が各NC工作機械によって異なるため、学
習制御の効果が出るものと出ないものとに別れる。
性補償部の特性が各NC工作機械によって異なるため、学
習制御の効果が出るものと出ないものとに別れる。
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、同期制御中の追従精度が悪化すること及
び加工のサイクルタイムが冗長となることを防止し、全
てのNC工作機械において学習制御の効果を出すことがで
きる学習制御方式を提供することにある。
発明の目的は、同期制御中の追従精度が悪化すること及
び加工のサイクルタイムが冗長となることを防止し、全
てのNC工作機械において学習制御の効果を出すことがで
きる学習制御方式を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、、NC工作機械の主軸の回転角度と送り軸の位
置とを高精度に同期制御する学習制御方式に関するもの
であり、本発明の上記目的は、予め記憶されている前記
主軸１回転の回転角度に対応した前記送り軸の位置指令
値テーブルのうち前記主軸の現在の回転角度検出値に対
応する送り軸の位置指令値を読出し、読出した送り軸の
位置指令値から前記送り軸の現在の位置検出値を減算し
て前記送り軸の位置偏差値テーブルを求め、予め記憶さ
れている前記送り軸の位置偏差値の補正値テーブルを前
記送り軸の位置偏差値テーブルにより順次更新する数値
制御工作機械における学習制御方式において、前記補正
値テーブルの更新前の前記位置偏差値テーブルと更新後
の前記位置偏差値テーブルとの差分量が予め設定されて
いる数値以下になったときや、前記差分量の変化を監視
し、その変化が減少から増加に変わる直前で自動的に前
記位置偏差値の補正値テーブルの更新を終了させるよう
にすることによって、さらにはこれらの学習制御方式を
組合わせることによって達成される。また、前記位置偏
差値の補正値と学習制御が行なわれる以前の位置指令値
とを一対でファイル管理し、次回以降の位置制御に前記
ファイルのデータを使用するようにすることによって、
または、送り軸の位置偏差値テーブルを予め指定されて
いる回数分加算し、加算後の送り軸の位置偏差値テーブ
ルを前記回数で除算する手段と、この除算により求めた
送り軸の位置偏差値テーブルに対し、予め指定されてい
るカットオフ周波数で動作するローパスフィルター処理
手段と、このローパスフィルター処理手段からの送り軸
の位置偏差値テーブルを予め指定されている数値分シフ
トして前記位置偏差値の補正値テーブルに加算する手段
を有し、前記各手段を独立で有効、無効を設定し、有効
と設定したときは前記各手段で使用される設定値を設定
するようにした動特性補償部を持つことにより達成され
る。
置とを高精度に同期制御する学習制御方式に関するもの
であり、本発明の上記目的は、予め記憶されている前記
主軸１回転の回転角度に対応した前記送り軸の位置指令
値テーブルのうち前記主軸の現在の回転角度検出値に対
応する送り軸の位置指令値を読出し、読出した送り軸の
位置指令値から前記送り軸の現在の位置検出値を減算し
て前記送り軸の位置偏差値テーブルを求め、予め記憶さ
れている前記送り軸の位置偏差値の補正値テーブルを前
記送り軸の位置偏差値テーブルにより順次更新する数値
制御工作機械における学習制御方式において、前記補正
値テーブルの更新前の前記位置偏差値テーブルと更新後
の前記位置偏差値テーブルとの差分量が予め設定されて
いる数値以下になったときや、前記差分量の変化を監視
し、その変化が減少から増加に変わる直前で自動的に前
記位置偏差値の補正値テーブルの更新を終了させるよう
にすることによって、さらにはこれらの学習制御方式を
組合わせることによって達成される。また、前記位置偏
差値の補正値と学習制御が行なわれる以前の位置指令値
とを一対でファイル管理し、次回以降の位置制御に前記
ファイルのデータを使用するようにすることによって、
または、送り軸の位置偏差値テーブルを予め指定されて
いる回数分加算し、加算後の送り軸の位置偏差値テーブ
ルを前記回数で除算する手段と、この除算により求めた
送り軸の位置偏差値テーブルに対し、予め指定されてい
るカットオフ周波数で動作するローパスフィルター処理
手段と、このローパスフィルター処理手段からの送り軸
の位置偏差値テーブルを予め指定されている数値分シフ
トして前記位置偏差値の補正値テーブルに加算する手段
を有し、前記各手段を独立で有効、無効を設定し、有効
と設定したときは前記各手段で使用される設定値を設定
するようにした動特性補償部を持つことにより達成され
る。
（作用） 本発明のNC工作機械における学習制御方式は、学習制御
による改善効果を検出し、更新前後の位置偏差値の差分
量が指定されたパラメータ値以下となった場合や差分量
の変化が増加から減少に変わる直前である改善効果が最
も良くなった時点を過ぎた場合に、又は上記各場合を組
み合わせ、いずれか一方の場合に自動的に繰返しコント
ローラの動作を停止してその時点の補正値を最良のもの
として使い続ける。また、学習制御により求められた補
正値と位置指令値とをペアでファイル管理し、以降この
ファイルを使って位置制御するので、ワークの加工を行
なう以前に学習制御を行なっておけば、実際の加工時に
は上記ファイルのデータを使ってすぐに加工が可能とな
る。さらに、送り軸の位置偏差値テーブルを予め指定さ
れている回数分加算し、加算後の送り軸の位置偏差値テ
ーブルを前記回数で除算する手段と、この除算により求
めた送り軸の位置偏差値テーブルに対し、予め指定され
ているカットオフ周波数で動作するローパスフィルター
処理手段と、このローパスフィルター処理手段からの送
り軸の位置偏差値テーブルを予め指定されている数値分
シフトして前記位置偏差値の補正値テーブルに加算する
ことにより行われる動特性補償部の特性をソフトウェア
可変とし、パラメータ設定により各処理方法の変更や、
各処理自体の無効／有効も切換えることができる。
による改善効果を検出し、更新前後の位置偏差値の差分
量が指定されたパラメータ値以下となった場合や差分量
の変化が増加から減少に変わる直前である改善効果が最
も良くなった時点を過ぎた場合に、又は上記各場合を組
み合わせ、いずれか一方の場合に自動的に繰返しコント
ローラの動作を停止してその時点の補正値を最良のもの
として使い続ける。また、学習制御により求められた補
正値と位置指令値とをペアでファイル管理し、以降この
ファイルを使って位置制御するので、ワークの加工を行
なう以前に学習制御を行なっておけば、実際の加工時に
は上記ファイルのデータを使ってすぐに加工が可能とな
る。さらに、送り軸の位置偏差値テーブルを予め指定さ
れている回数分加算し、加算後の送り軸の位置偏差値テ
ーブルを前記回数で除算する手段と、この除算により求
めた送り軸の位置偏差値テーブルに対し、予め指定され
ているカットオフ周波数で動作するローパスフィルター
処理手段と、このローパスフィルター処理手段からの送
り軸の位置偏差値テーブルを予め指定されている数値分
シフトして前記位置偏差値の補正値テーブルに加算する
ことにより行われる動特性補償部の特性をソフトウェア
可変とし、パラメータ設定により各処理方法の変更や、
各処理自体の無効／有効も切換えることができる。
（実施例） 本発明の学習制御方式は、学習制御中に改善効果を監視
して追従精度が悪化する前に学習動作，即ち繰返しコン
トローラの動作（補正値の更新）を停止させるようにし
ている。繰返しコントローラの繰返し回数（学習回数）
をｎとし、そのときの主軸の回転角θに対する位置偏差
量をEn（θ）（ｎ＝1,2,…）として予め設定したパラメ
ータ値poに対して次式（１），（２）が成立した場合、
即ち第５図における曲線の微分係数がパラメータ値po以
下になったとき、又は減少から増加に変わる直前に繰返
しコントローラの動作を停止させる。
して追従精度が悪化する前に学習動作，即ち繰返しコン
トローラの動作（補正値の更新）を停止させるようにし
ている。繰返しコントローラの繰返し回数（学習回数）
をｎとし、そのときの主軸の回転角θに対する位置偏差
量をEn（θ）（ｎ＝1,2,…）として予め設定したパラメ
ータ値poに対して次式（１），（２）が成立した場合、
即ち第５図における曲線の微分係数がパラメータ値po以
下になったとき、又は減少から増加に変わる直前に繰返
しコントローラの動作を停止させる。
ΔEn（θ）＝En（θ）−En-1（θ） ……（１） po≧［ΔEn（θ）］RMS ……（２） なお、上式（２）は、次式（３）又は（４）としても良
い。
い。
po≧［ΔEn（θ）］peak ……（３） 但し、［ΔEn（θ）］peakは｜ΔEn（θ）｜ の最大値を表わす。
po≧［ΔEn（θ）］ave ……（４） 実際には、主軸P.G.の発生する主軸１回転分のパルス数
をｋとおくと、上式（２）は次式（５）で表わされる。
をｋとおくと、上式（２）は次式（５）で表わされる。
同様に上式（３）及び（４）は次式（６）及び（７）で
表わされる。
表わされる。
po≧｜ΔEn（ｑ）｜ ……（６） 第１図は、上式（４）を適用した場合の本発明の学習制
御方式を実現するNC装置の一例を示すブロック図であ
り、NC工作機械の主軸１に内蔵された主軸P.G.2の発生
するパルスS2により、主軸１の回転角度と送り軸３の位
置とを制御するタイミングS4を作成するタイミングコン
トローラ４と、このタイミングコントローラ４の発生す
るタイミングS4を基にして位置指令値メモリーテーブル
５から位置指令値S5を読出して保持するデータラッチ６
と、送り軸３に内蔵された位置検出器７からの信号S7を
処理して位置検出値S8を作成する位置検出用インターフ
ェイス（I.F.）８と、この位置検出用I.F.から位置検出
値S8を読出して保持するデータラッチ９と、データラッ
チ６からの位置指令値S6とデータラッチ９からの位置検
出値S9とを減算する減算器10とを有している。さらに、
減算器10から位置偏差値S10を読出して保持するデータ
ラッチ11と、このデータッチ11からの位置偏差値S11を
位置偏差値メモリーテーブル12に書込むか否かを必要に
応じて設定することが出来るデータ書込有効／無効スイ
ッチ13（以下、SW13という）と、同一容量の補正値メモ
リーテーブル14の区別を0,1とし、どちらか一方の補正
値メモリーテーブル14のデータを選択することが出来る
補正値メモリーテーブル切換スイッチ15（以下、SW15と
いう）と、補正値メモリーテーブル14から補正値S15を
読出して保持するデータラッチ16と、このデータラッチ
16からの補正値S16に減算器10からの位置偏差値S10を加
算する加算器17と、この加算器17からの補正された位置
偏差値S17をアナログ信号に変換するD/Aコンバータ18
と、このD/Aコンボータ18からのアナログ信号S18を増幅
するアナログ増幅器19と、このアナログ増幅器19からの
増幅されたアナログ信号S19を増幅し、増幅したアナロ
グ信号S20でサーボモータ21を駆動するサーボ増幅器20
とで構成されている。なお、SW13及びSW15は主軸P.G.の
発生するマーカパルスに同期して切換えられ、主軸１回
転中の位置偏差値及び補正値は保証される様になってい
る。前述した繰返しコントローラは、位置偏差値メモリ
ーテーブル12と、補正値メモリーテーブル14と、SW13
と、SW15とで構成される。
御方式を実現するNC装置の一例を示すブロック図であ
り、NC工作機械の主軸１に内蔵された主軸P.G.2の発生
するパルスS2により、主軸１の回転角度と送り軸３の位
置とを制御するタイミングS4を作成するタイミングコン
トローラ４と、このタイミングコントローラ４の発生す
るタイミングS4を基にして位置指令値メモリーテーブル
５から位置指令値S5を読出して保持するデータラッチ６
と、送り軸３に内蔵された位置検出器７からの信号S7を
処理して位置検出値S8を作成する位置検出用インターフ
ェイス（I.F.）８と、この位置検出用I.F.から位置検出
値S8を読出して保持するデータラッチ９と、データラッ
チ６からの位置指令値S6とデータラッチ９からの位置検
出値S9とを減算する減算器10とを有している。さらに、
減算器10から位置偏差値S10を読出して保持するデータ
ラッチ11と、このデータッチ11からの位置偏差値S11を
位置偏差値メモリーテーブル12に書込むか否かを必要に
応じて設定することが出来るデータ書込有効／無効スイ
ッチ13（以下、SW13という）と、同一容量の補正値メモ
リーテーブル14の区別を0,1とし、どちらか一方の補正
値メモリーテーブル14のデータを選択することが出来る
補正値メモリーテーブル切換スイッチ15（以下、SW15と
いう）と、補正値メモリーテーブル14から補正値S15を
読出して保持するデータラッチ16と、このデータラッチ
16からの補正値S16に減算器10からの位置偏差値S10を加
算する加算器17と、この加算器17からの補正された位置
偏差値S17をアナログ信号に変換するD/Aコンバータ18
と、このD/Aコンボータ18からのアナログ信号S18を増幅
するアナログ増幅器19と、このアナログ増幅器19からの
増幅されたアナログ信号S19を増幅し、増幅したアナロ
グ信号S20でサーボモータ21を駆動するサーボ増幅器20
とで構成されている。なお、SW13及びSW15は主軸P.G.の
発生するマーカパルスに同期して切換えられ、主軸１回
転中の位置偏差値及び補正値は保証される様になってい
る。前述した繰返しコントローラは、位置偏差値メモリ
ーテーブル12と、補正値メモリーテーブル14と、SW13
と、SW15とで構成される。
このような構成において、その動作例を説明すると、各
部の動作は主軸P.G.2の発生するＡ相,B相，マーカ相の
パルス信号により同期して行なわれるため高速応答が可
能な様にハードウエアで作られている。繰返しコントロ
ーラと動特性補償部の動作はNC装置のソフトウエアで行
なう。つまり、繰返しコントローラが動作していない場
合には、SW13を無効とし、SW15を０側にしてテーブル内
のメモリーの内容をすべて０としておく。
部の動作は主軸P.G.2の発生するＡ相,B相，マーカ相の
パルス信号により同期して行なわれるため高速応答が可
能な様にハードウエアで作られている。繰返しコントロ
ーラと動特性補償部の動作はNC装置のソフトウエアで行
なう。つまり、繰返しコントローラが動作していない場
合には、SW13を無効とし、SW15を０側にしてテーブル内
のメモリーの内容をすべて０としておく。
次に、学習制御を行なう場合には、SW13を有効とする。
このSW13は主軸P.G.2と同期していないため、タイミン
グコントローラ４が主軸P.G.2のマーカパルスを検出し
てからSW13を有効として位置偏差値メモリーテーブル12
に位置偏差値を書込み、再びマーカパルスを検出すると
SW13を無効とする様に動作する。従って、必ず主軸１回
転に相当する送り軸３の位置偏差値テーブルはハードウ
エアで保証される。そして、NCソフトウエアでSW13の状
態を検出し、無効となっていれば位置偏差値が書込まれ
たと判定し、NCソフトウエア上のワークメモリー領域に
この主軸１回転分の位置偏差値テーブルを転送する。
このSW13は主軸P.G.2と同期していないため、タイミン
グコントローラ４が主軸P.G.2のマーカパルスを検出し
てからSW13を有効として位置偏差値メモリーテーブル12
に位置偏差値を書込み、再びマーカパルスを検出すると
SW13を無効とする様に動作する。従って、必ず主軸１回
転に相当する送り軸３の位置偏差値テーブルはハードウ
エアで保証される。そして、NCソフトウエアでSW13の状
態を検出し、無効となっていれば位置偏差値が書込まれ
たと判定し、NCソフトウエア上のワークメモリー領域に
この主軸１回転分の位置偏差値テーブルを転送する。
ここで、学習制御時の各処理の流れを第２図で説明す
る。
る。
（Ａ）平均処理 位置指令値と初回の補正値（通常はすべて０）を使って
位置偏差値メモリーテーブル12に書込まれる位置偏差値
をεｊ（Ｎ）とする。ここで０≦Ｎ≦ｋ−1,j＝1,2,3,
…とし、ｋは主軸１回転に主軸P.G.の発生するパルス数
ｋ（パルス/rev）を、ｊは位置偏差値メモリーテーブル
12に書込まれた回数ｊ（回）を表わすものとする。
位置偏差値メモリーテーブル12に書込まれる位置偏差値
をεｊ（Ｎ）とする。ここで０≦Ｎ≦ｋ−1,j＝1,2,3,
…とし、ｋは主軸１回転に主軸P.G.の発生するパルス数
ｋ（パルス/rev）を、ｊは位置偏差値メモリーテーブル
12に書込まれた回数ｊ（回）を表わすものとする。
以上より、パラメータp1（回）で指定された回数分の位
置偏差値を取込んで単純移動平均を求める。この平均処
理後の値En（Ｎ）は次式で表わされる。
置偏差値を取込んで単純移動平均を求める。この平均処
理後の値En（Ｎ）は次式で表わされる。
（但し、ｎ≦j,p1＝2,3,4,…） 本処理を無効とした場合には上式（８）でp1＝１とした
場合に相当し、次式（９）で表わされる。
場合に相当し、次式（９）で表わされる。
En（Ｎ）＝εｊ（Ｎ） ……（９） （Ｂ）１次フィルター処理 本フィルターの入力をEn（Ｎ）とし、出力をＥ′ｎ
（Ｎ）とする次式（10）で表わされる。
（Ｎ）とする次式（10）で表わされる。
Ｅ′ｎ（Ｎ＋１）＝（１−p2）×En（Ｎ）＋p2E′ｎ
（Ｎ） ……（10） 上式（10）でＮ＝ｋ−１の場合、Ｅ′ｎ（Ｎ＋１）＝
Ｅ′ｎ（ｋ）となるが０≦Ｎ≦ｋ−１の範囲を越えてい
るので、Ｅ′ｎ（ｋ）→Ｅ′ｎ（０）と処理する。つま
り、環状にデータを使用する。
（Ｎ） ……（10） 上式（10）でＮ＝ｋ−１の場合、Ｅ′ｎ（Ｎ＋１）＝
Ｅ′ｎ（ｋ）となるが０≦Ｎ≦ｋ−１の範囲を越えてい
るので、Ｅ′ｎ（ｋ）→Ｅ′ｎ（０）と処理する。つま
り、環状にデータを使用する。
本処理を無効とした場合に上式（10）は次式（11）に置
換えられる。
換えられる。
Ｅ′ｎ（Ｎ）＝En（Ｎ） ……（11） （Ｃ）単純移動平均処理 本処理の入力をＥ′ｎ（Ｎ）とし、出力をｎ（Ｎ）と
すると、次式（12）で表わされる（本処理は、主軸１回
転分に相当するデータに対して処理する点が（Ａ）の処
理と異なる）。
すると、次式（12）で表わされる（本処理は、主軸１回
転分に相当するデータに対して処理する点が（Ａ）の処
理と異なる）。
（但し、p3はパラメータ設定される単純移動平均処理の
ポイント数） 上式（12）において、jo＜０となった場合にはjo＝jo＋
ｋ、jo＞ｋ−１となった場合にはjo＝jo−ｋとし、環状
にパラメータを使用する。
ポイント数） 上式（12）において、jo＜０となった場合にはjo＝jo＋
ｋ、jo＞ｋ−１となった場合にはjo＝jo−ｋとし、環状
にパラメータを使用する。
本処理を無効とした場合に上式（12）は次式（13）に置
換えられる。
換えられる。
′ｎ（Ｎ）＝′ｎ（Ｎ） ……（13） （Ｄ）位相シフト処理 本処理では設定されたパラメータ値p4により前記′ｎ
（Ｎ）のデータをシフトすると次式（14）で表わされ
る。
（Ｎ）のデータをシフトすると次式（14）で表わされ
る。
Sn（Ｎ）＝′ｎ（Ｎ−p4） ……（14） （但し、p4は自然数０≦p4≦ｋ−１） 上式（14）において、ｎ−p4＜０となった場合にはＮ＝
Ｎ−p4＋ｋとして環状にデータを使う。
Ｎ−p4＋ｋとして環状にデータを使う。
本処理が無効の場合に上式（14）は次式（15）に置換え
られる。
られる。
Sn（Ｎ）＝′ｎ（Ｎ） …（15） 以上（Ａ）〜（Ｄ）の処理は各々単独で有効／無効の設
定が可能であり、パラメータで容易に変更することが出
来るものとする。
定が可能であり、パラメータで容易に変更することが出
来るものとする。
このことを利用して実際のNC工作機械に最適の各パラメ
ータの数値を決定することができ、NC工作機械における
数種の違いや機械番号の違いによる学習制御パラメータ
のばらつきに対し柔軟に対応することができる様にな
る。
ータの数値を決定することができ、NC工作機械における
数種の違いや機械番号の違いによる学習制御パラメータ
のばらつきに対し柔軟に対応することができる様にな
る。
（Ｅ）加算処理 補正値メモリテーブル14へ転送する補正値を作成する。
実際に転送する補正値メモリーテーブル14の番号はSW15
により使用していない方のメモリーテーブル番号となる
様に制御されている。位相シフト処理の出力Sn（Ｎ）を
加算処理の入力とし、出力をCn（Ｎ）とすると次式（1
6）で表わされる。
実際に転送する補正値メモリーテーブル14の番号はSW15
により使用していない方のメモリーテーブル番号となる
様に制御されている。位相シフト処理の出力Sn（Ｎ）を
加算処理の入力とし、出力をCn（Ｎ）とすると次式（1
6）で表わされる。
Cn（Ｎ）＝Cn-1（Ｎ）＋Sn（Ｎ） ……（16） 通常Co（Ｎ）＝０であるが必ずしも０でなくとも良い。
（Ｆ）転送処理 前式（15）で求められたデータテーブルを同期制御中に
使用していない番号の補正値メモリーテーブル14へ転送
するためSW15を切換える（切換は主軸P.G.のマーカパル
スに同期して行なわれる）。
使用していない番号の補正値メモリーテーブル14へ転送
するためSW15を切換える（切換は主軸P.G.のマーカパル
スに同期して行なわれる）。
以上の動作を繰返し行い、前式（４）が成立した時に上
記動作を停止する。
記動作を停止する。
送り軸を主軸と同期制御する際に、ユーザーの指定した
形状により作成された位置指令値と補正値（通常初回は
すべて０）がペアになっている形状データファイルをプ
ログラム選択する（第３図参照）。このことにより、形
状データファイル内の位置指令値と補正値を送り軸の位
置制御に使用する各メモリーテーブル中の位置指令値メ
モリーテーブル５と補正値メモリーテーブル（０番もし
くは１番）14に転送する。このまま主軸との同期制御を
行なうと補正値がすべて０であるため全く補正がかから
ないことになる。
形状により作成された位置指令値と補正値（通常初回は
すべて０）がペアになっている形状データファイルをプ
ログラム選択する（第３図参照）。このことにより、形
状データファイル内の位置指令値と補正値を送り軸の位
置制御に使用する各メモリーテーブル中の位置指令値メ
モリーテーブル５と補正値メモリーテーブル（０番もし
くは１番）14に転送する。このまま主軸との同期制御を
行なうと補正値がすべて０であるため全く補正がかから
ないことになる。
次に学習制御を行ない（本実施例ではＭコードを使って
いる）、終了すると求められた補正値を形状データファ
イル内の補正値に手動又は自動で書込む。以降、この形
状データファイルが選択されると位置指令値と補正値と
が各メモリーテーブル5,14へ転送されるため、学習制御
で追従精度が良好となった状態でいつでも実切削が可能
となる。
いる）、終了すると求められた補正値を形状データファ
イル内の補正値に手動又は自動で書込む。以降、この形
状データファイルが選択されると位置指令値と補正値と
が各メモリーテーブル5,14へ転送されるため、学習制御
で追従精度が良好となった状態でいつでも実切削が可能
となる。
（発明の効果） 以上のように本発明のNC工作機械における学習制御方式
によれば、学習制御により向上した制御精度が悪化して
しまう前に繰返しコントローラの動作を停止させるた
め、精度が再び悪化することがなくなる。又、送り軸に
入力される位置軌跡形状によって改善される制御精度の
絶対値が異なっても補正値の書換え前後の差分量を改善
効果としているため、改善効果が少なくなって来ると繰
返しコントローラの動作を停止させ、各入力位置軌跡形
状の最高の改善効果が得られる。又、自動的に最良の改
善効果を見つけ出して学習が終了できるため、改善効果
を厳しくパラメータ設定した場合においても追従精度の
悪化を防ぐことができる。さらに、形状データファイル
が位置指令値とその位置指令値に最適な補正値によって
構成されるので、予め学習制御により補正値を求めてお
けば実際のNC工作機械上でワークを加工する際に学習に
よるワークの加工のサイクルタイムの悪化を全く無くす
ことができる。そして、学習制御で使う動特性補償部で
ある繰返しコントローラの構成や処理内容をソフトウェ
アのパラメータで設定できるため、適用するNC工作機械
の機種や機番による特性の違いを簡単に整合でき、学習
時間の短縮や改善される追従精度の絶対量を向上させる
ことができる。
によれば、学習制御により向上した制御精度が悪化して
しまう前に繰返しコントローラの動作を停止させるた
め、精度が再び悪化することがなくなる。又、送り軸に
入力される位置軌跡形状によって改善される制御精度の
絶対値が異なっても補正値の書換え前後の差分量を改善
効果としているため、改善効果が少なくなって来ると繰
返しコントローラの動作を停止させ、各入力位置軌跡形
状の最高の改善効果が得られる。又、自動的に最良の改
善効果を見つけ出して学習が終了できるため、改善効果
を厳しくパラメータ設定した場合においても追従精度の
悪化を防ぐことができる。さらに、形状データファイル
が位置指令値とその位置指令値に最適な補正値によって
構成されるので、予め学習制御により補正値を求めてお
けば実際のNC工作機械上でワークを加工する際に学習に
よるワークの加工のサイクルタイムの悪化を全く無くす
ことができる。そして、学習制御で使う動特性補償部で
ある繰返しコントローラの構成や処理内容をソフトウェ
アのパラメータで設定できるため、適用するNC工作機械
の機種や機番による特性の違いを簡単に整合でき、学習
時間の短縮や改善される追従精度の絶対量を向上させる
ことができる。
第１図は本発明のNC工作機械における学習制御方式を実
現するNC装置の一例を示すブロック図、第２図はその各
メモリーテーブルを使って学習制御していく過程を説明
するための流れ図、第３図は主軸の回転角度と送り軸の
位置とを同期制御する場合に使用する形状データファイ
ルの構成とプログラム選択時にデータ転送する転送先を
示した図、第４図は繰返しコントローラを基本サーボ系
に付加させた一般的なNC装置の一例を示すブロック図、
第５図は繰返しコントローラにより改善されていく様子
を、横軸に学習回数又は繰返しコントローラの動作回数
をとり、横軸に位置偏差値の２乗平均をとって示した
図、第６図は基本サーボ系を表わす制御ブロック図であ
る。 １……主軸、２……主軸P.G.、３……送り軸、４……タ
イミングコントローラ、５……位置指令値メモリーテー
ブル、6,9,11,16……データラッチ、７……位置検出
器、８……位置検出様I.F.、10……減算器、12……位置
偏差値メモリーテーブル、13……データ書込有効／無効
SW、14……補正値メモリテーブル、15……補正値メモリ
ーテーブル切換SW、17……加算器、18……D/Aコンバー
タ、19……アナログ増幅器、20……サーボ増幅器、21…
…サーボモータ。
現するNC装置の一例を示すブロック図、第２図はその各
メモリーテーブルを使って学習制御していく過程を説明
するための流れ図、第３図は主軸の回転角度と送り軸の
位置とを同期制御する場合に使用する形状データファイ
ルの構成とプログラム選択時にデータ転送する転送先を
示した図、第４図は繰返しコントローラを基本サーボ系
に付加させた一般的なNC装置の一例を示すブロック図、
第５図は繰返しコントローラにより改善されていく様子
を、横軸に学習回数又は繰返しコントローラの動作回数
をとり、横軸に位置偏差値の２乗平均をとって示した
図、第６図は基本サーボ系を表わす制御ブロック図であ
る。 １……主軸、２……主軸P.G.、３……送り軸、４……タ
イミングコントローラ、５……位置指令値メモリーテー
ブル、6,9,11,16……データラッチ、７……位置検出
器、８……位置検出様I.F.、10……減算器、12……位置
偏差値メモリーテーブル、13……データ書込有効／無効
SW、14……補正値メモリテーブル、15……補正値メモリ
ーテーブル切換SW、17……加算器、18……D/Aコンバー
タ、19……アナログ増幅器、20……サーボ増幅器、21…
…サーボモータ。
Claims (5)
- 【請求項１】数値制御工作機械の主軸の回転角度と送り
軸の位置とを同期制御する場合、予め記憶されている前
記主軸１回転の回転角度に対応した前記送り軸の位置指
令値テーブルのうち前記主軸の現在の回転角度検出値に
対応する送り軸の位置指令値を読出し、読出した送り軸
の位置指令値から前記送り軸の現在の位置検出値を減算
して前記送り軸の位置偏差値テーブルを求め、予め記憶
されている前記送り軸の位置偏差値の補正値テーブルを
前記送り軸の位置偏差値テーブルにより順次更新する数
値制御工作機械における学習制御方式において、前記補
正値テーブルの更新前の前記位置偏差値テーブルと更新
後の前記位置偏差値テーブルとの差分量が予め設定され
ている数値以下になったときに前記補正値テーブルの更
新を終了させるようにしたことを特徴とする数値制御工
作機械における学習制御方式。 - 【請求項２】前記差分量の変化を監視し、その変化が減
少から増加に変わる直前で自動的に前記位置偏差値の補
正値テーブルの更新を終了させるようにした請求項１に
記載の数値制御工作機械における学習制御方式。 - 【請求項３】請求項１及び２に記載の学習制御方式を組
合わせた数値制御工作機械における学習制御方式。 - 【請求項４】前記位置偏差値の補正値と学習制御が行な
われる以前の位置指令値とを一対でファイル管理し、次
回以降の位置制御に前記ファイルのデータを使用するよ
うにした請求項1,2又は３に記載の数値制御工作機械に
おける学習制御方式。 - 【請求項５】前記送り軸の位置偏差値テーブルを予め指
定されている回数分加算し、加算後の送り軸の位置偏差
値テーブルを前記回数で除算する手段と、この除算によ
り求めた送り軸の位置偏差値テーブルに対し、予め指定
されているカットオフ周波数で動作するローパスフィル
ター処理手段と、このローパスフィルター処理手段から
の送り軸の位置偏差値テーブルを予め指定されているポ
イント数及び重みで移動平均処理する手段と、この移動
平均処理された送り軸の位置偏差値テーブルを予め指定
されている数値分シフトとして前記位置偏差値の補正値
テーブルに加算する手段とを有し、前記各手段を独立で
有効、無効と設定し、有効と設定したときは前記各手段
で使用される設定値を設定するようにした請求項１に記
載の数値制御工作機械における学習制御方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190174A JPH0731529B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 数値制御工作機械における学習制御方式 |
| US07/385,416 US5019763A (en) | 1988-07-29 | 1989-07-26 | Learning control method in numerical control machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63190174A JPH0731529B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 数値制御工作機械における学習制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0239304A JPH0239304A (ja) | 1990-02-08 |
| JPH0731529B2 true JPH0731529B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=16253672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63190174A Expired - Fee Related JPH0731529B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 数値制御工作機械における学習制御方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5019763A (ja) |
| JP (1) | JPH0731529B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0731532B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1995-04-10 | オ−クマ株式会社 | 数値制御装置 |
| JPH03176703A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-07-31 | Yoshiaki Kakino | 数値制御装置 |
| JP3010583B2 (ja) * | 1989-12-31 | 2000-02-21 | 株式会社エスジー | 複数軸の同調制御方式 |
| JP3407490B2 (ja) * | 1994-08-31 | 2003-05-19 | 三菱電機株式会社 | 数値制御方法及びその装置 |
| JPH10244440A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Toshiba Mach Co Ltd | 工作機械の主軸端変位補正装置 |
| US6259222B1 (en) | 1999-02-26 | 2001-07-10 | Alan K. Kira | Device and method for regulating maximum loading on an electric motor in an aggregate feed replenishing system |
| DE19960163A1 (de) * | 1999-12-14 | 2001-08-16 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Betrieb eines Systems mit mindestens einem bewegten Teil |
| JP2003200332A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-07-15 | Fanuc Ltd | 歯車加工用制御装置 |
| US7003373B2 (en) * | 2002-09-27 | 2006-02-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for numerical control |
| JP4043996B2 (ja) * | 2003-01-20 | 2008-02-06 | ファナック株式会社 | サーボモータ駆動制御装置 |
| JP2004227163A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Fanuc Ltd | サーボ制御装置 |
| JP3898686B2 (ja) * | 2003-10-20 | 2007-03-28 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| JP2005216135A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Fanuc Ltd | ねじ切り・ねじ立て加工用制御装置 |
| JP2005327191A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Fanuc Ltd | サーボ制御装置 |
| JP4271159B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2009-06-03 | ファナック株式会社 | 対話形数値制御装置 |
| JP4299805B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2009-07-22 | ファナック株式会社 | テーブル形式データを用い工具補正を行う数値制御装置 |
| DE602005011441D1 (de) * | 2005-09-13 | 2009-01-15 | Tornos Sa Fabrique De Machine | Verbesserung des Verfahrens zur Steuerung von Antriebteilen einer Werkzeugmaschine |
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| JP2008225533A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Fanuc Ltd | サーボ制御装置 |
| US7506553B1 (en) | 2007-06-18 | 2009-03-24 | Western Digital Technologies, Inc. | Methods, devices and systems for adaptively driving screws using a screw driving tool |
| US8230570B1 (en) | 2009-06-12 | 2012-07-31 | Western Digital Technologies, Inc. | Automatic gravity vacuum screw feeding |
| JP4728422B2 (ja) | 2009-12-09 | 2011-07-20 | ファナック株式会社 | 高速揺動動作を高精度化するサーボ制御システム |
| US8789446B1 (en) | 2011-06-28 | 2014-07-29 | Western Digital Technologies, Inc. | Screw feeding apparatus to deliver a screw from a vibrating rail to a screw guide tube |
| US9150360B1 (en) | 2013-05-16 | 2015-10-06 | Western Digital Technologies, Inc. | Mechanism to deliver fastener vertically |
| JP5969676B1 (ja) * | 2015-09-30 | 2016-08-17 | ファナック株式会社 | 工作機械の工具補正の頻度を最適化する機械学習装置及び機械学習方法、並びに該機械学習装置を備えた工作機械 |
| JP6649023B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2020-02-19 | ファナック株式会社 | 学習制御器の特性測定を行う機能を有するサーボ制御装置 |
| JP6325504B2 (ja) * | 2015-10-28 | 2018-05-16 | ファナック株式会社 | 学習制御器の自動調整を行う機能を有するサーボ制御装置 |
| JP6544219B2 (ja) * | 2015-11-30 | 2019-07-17 | オムロン株式会社 | 制御装置 |
| JP6392825B2 (ja) | 2016-11-01 | 2018-09-19 | ファナック株式会社 | 学習制御機能を備えたロボット制御装置 |
| JP6457563B2 (ja) * | 2017-01-24 | 2019-01-23 | ファナック株式会社 | 数値制御装置及び機械学習装置 |
| JP6538771B2 (ja) * | 2017-07-26 | 2019-07-03 | ファナック株式会社 | 数値制御装置、および、数値制御装置の制御方法 |
| EP3438771A1 (de) * | 2017-07-31 | 2019-02-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Bearbeitung von werkstücken mit fehlerkompensation |
| JP7409852B2 (ja) * | 2019-12-10 | 2024-01-09 | ファナック株式会社 | ロボット制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62189505A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-19 | Toshiba Corp | フイ−ドバツク制御装置 |
| JPS6380046A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-11 | Mazda Motor Corp | エンジンのノツキング制御装置 |
| JPS6378202A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-08 | Toyoda Mach Works Ltd | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
| KR930001093B1 (ko) * | 1987-03-31 | 1993-02-15 | 부라더 고교 가부시키가이샤 | 나사 가공장치 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63190174A patent/JPH0731529B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-07-26 US US07/385,416 patent/US5019763A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5019763A (en) | 1991-05-28 |
| JPH0239304A (ja) | 1990-02-08 |
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