JPH0771781B2 - 数値制御工作機械のバックラッシ補正方式 - Google Patents
数値制御工作機械のバックラッシ補正方式Info
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- JPH0771781B2 JPH0771781B2 JP408690A JP408690A JPH0771781B2 JP H0771781 B2 JPH0771781 B2 JP H0771781B2 JP 408690 A JP408690 A JP 408690A JP 408690 A JP408690 A JP 408690A JP H0771781 B2 JPH0771781 B2 JP H0771781B2
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Description
補間等による曲線加工における種々の送り速度に対応し
て、最適なバックラッシ補正を行う数値制御工作機械の
バックラッシ補正方式に関するものである。
軸、Y軸、Z軸の各軸毎に配置された駆動機構を用いて
加工工具あるいはワークを移動させることにより、三次
元的な立体加工を実現しており、これらの多軸同時制御
には、プログラム式のNC装置が多用されている。
プログラムにより、各軸毎の動作指令値を解析し、各軸
毎のデータを工作機械の各軸の駆動機構に順次出力し、
動作プログラムにより設定された所期の動作を実行させ
るものである。
移動させる駆動源としてのサーボモータと、モータの回
転を各軸に伝達するためのボールねじ、ギヤトレイン等
の伝達機構と、モータを回転駆動するため駆動信号を供
給する一方、位置、速度を検出し駆動信号にフィードバ
ックするための位置、速度制御ループ等の制御回路とを
含む。
る際に、伝達機構によるバックラッシが生じる。そこ
で、従来より、このバックラッシを補正する技術が種々
考案されている。
は、例えば、切削送り、早送りあるいは円弧補間等の曲
線制御における送り速度をある速度に設定し、そのとき
に生じるバックラッシ量を測定し、これをバックラッシ
補正量として蓄積しており、駆動機構の速度制御系に供
給して補正する方法が多用されている。
は、2軸同時制御が必要であるが、この場合のバックラ
ッシ補正は、各軸毎のバックラッシ補正量を用いて各軸
毎に行われる。ところで、このような加工において象限
の切り換え時、すなわち、一つの軸の送り方向が+から
−、あるいは−から+へ変化するとき、通常のバックラ
ッシ補正を行うと、所謂、喰い込み現象が生ずる場合が
ある。
ッシ補正前の軌跡Sとバックラッシ補正後の軌跡S′を
指令値との誤差を拡大して図示したものである。(a)
→(b)は、正常にバックラッシ補正が作用し、喰い込
み現象が生じない場合、(c)→(d)は、バックラッ
シ補正が正常に作用せず、喰い込み現象が生じる場合を
示している。
象限切り換え時に立ち上がりがAの如くシャープになる
場合には発生せず、立ち上がりがBの如く緩慢な場合に
発生する。なおBLはバックラッシ量である。
の1サンプリングタイムの間にバックラッシ補正量に相
当するパルスを一時に加えて速度制御系を介してサーボ
モータに供給するため、象限切り換え時に立ち上がりが
シャープになる場合には問題ないが、立ち上がりが緩慢
な場合には、バックラッシ補正後の軌跡が、加工したい
円弧の内側に喰い込んだ軌跡を描くことになり、喰い込
み現象を呈することになる。
表した図であり、(a)は、正常にバックラッシ補正が
作用し、喰い込み現象が生じない場合、(b)は、バッ
クラッシ補正が正常に作用せず、喰い込み現象が生じる
場合を示している。図中、CはNC指令値、Mはバックラ
ッシ補正前の状態、Nはバックラッシ補正後の状態、BL
はバックラッシ量を示している。
ない場合は、バックラッシの間に機械系は停止している
のに対して、バックラッシ補正が正しく作用せず、喰い
込み現象が生じる場合には、バックラッシの間に機械系
は少しずつ戻り運動をしていることになるため、通常の
バックラッシ補正を行うと所望の軌跡である円弧より内
側に喰い込む現象を引き起こし、円弧補間、曲線加工の
精度を低下させることになる。
補正は、サーボモータ駆動の1サンプリングタイムの間
にバックラッシ補正量に相当するパルスを一時に加えて
速度制御系を介してサーボモータに供給するため、象限
切り換え時に立ち上がりが緩慢な場合には、バックラッ
シ補正後の軌跡が、加工したい円弧の内側に喰い込んだ
軌跡を描くことになるためである。
は、上記の如き緩慢な立ち上がりを有する機械系のバッ
クラッシ補正方法として、サーボモータ駆動の1サンプ
リングタイムの間にバックラッシ補正量に相当するパル
スを一時に加えて速度制御系を介してサーボモータに供
給せず、円弧補間時に生じるバックラッシ量を複数の位
置間隔で分解したバックラッシ補正データを用意してお
き、移動位置毎にバックラッシ補正量を除々に加える方
法が開示されている。
ることが可能であるが、次の点で不都合が存在する。
よりその量が変化するため、ある送り速度で測定したバ
ックラッシ量をもとにバックラッシ補正を行っただけで
は完全な補正にならないという点であり、第2は、分割
位置に対応して、サーボモータ駆動の1サンプリングタ
イムの間に当該分割位置におけるバックラッシ補正量に
相当するパルスを速度制御系を介してサーボモータに供
給しているため、緩慢な立ち上がり部の勾配の変化に追
従したバックラッシ補正となっていないという点であ
る。
な立ち上がりを持つ場合のバックラッシを詳細に分析す
ると、第3図(指令値との誤差を拡大して図示)に示す
ように、シャープな立ち上がり部分Aと、それに続く緩
慢な立ち上がり部分Bに分かれており、緩慢な立ち上が
り部分Bでは、各位置毎の分割距離L1、L2、L3に応じて
勾配が除々に変化している。従って、位置に応じたバッ
クラッシ補正量に基づいて、速度制御系を介してサーボ
モータに供給する1サンプリングタイム当たりのパルス
レートを変化させなければ正確なバックラッシ補正が出
来ないことになる。
円弧補間を行う場合に、送り速度に対して、当該送り速
度に最適はバックラッシ補正がなされておらず、また、
緩慢な立ち上がりを有し、象限切り換え時に喰い込み現
象が生じるケースで正確なバックラッシ補正がなされて
いないため、加工精度の低下を生じるという不都合が存
在していた。
ものであって、円弧補間を行う場合に、送り速度に対し
て、当該送り速度に最適なバックラッシ補正を可能と
し、また、緩慢な立ち上がりを有し、象限切り換え時に
喰い込み現象が生じるケースにおいても正確なバックラ
ッシ補正を可能とし、加工精度を向上することの出来る
数値制御工作機械のバックラッシ補正方式を提供するこ
とを目的とするものである。
ログラムに基づき、各軸に駆動力伝達機構を介して駆動
力を付与することで、加工工具、ワーク等に対する動作
を実行するセミクローズドループ方式の数値制御工作機
械において、 動作指令値に対する円弧補間時に生じる駆動力伝達機構
のバックラッシ量を複数の位置間隔で分割したバックラ
ッシ補正データと、前記分割した位置に応じて駆動源
(8)に供給されるパルスレートを算出するためのパル
スレートデータ算出用データとを、複数の送り速度毎に
夫々対応して蓄積した補正データ部(14)と、 前記補正データ部(14)からバックラッシ補正データお
よびパルスレートデータ算出用データを読み出し、指令
速度と前記位置間隔とから適応したバックラッシ補正量
およびパルスレートデータを算出するバックラッシ補正
量算出部(16)とを備え、 当該バックラッシ補正量算出部(16)により算出したバ
ックラッシ補正量およびパルスレートデータを速度制御
系(6)に供給することを特徴とする。
いるため、以下のような作用を奏する。
時に生じるバックラッシ量を複数の位置間隔で分割した
バックラッシ補正データと、前記の分割した位置に応じ
て、前記速度制御系を介して駆動源に供給されるパルス
レートを算出するためのパルスレートデータ算出用デー
タとが、複数の送り速度毎に夫々対応して補正データ部
に蓄積されており、先ず、指令データに基づいて、当該
指令速度と前記位置間隔とにより補正データ部から対応
したバックラッシ補正データとパルスレートデータ算出
用データとを読み出す。
度と位置により、例えばその前後の速度に対応したバッ
クラッシ補正データから補間演算部等により、当該指令
速度に対応した最適の補正量を求めるとともに、前記の
位置に対応して分割位置に応じたパルスレートデータ算
出用データから最適のパルスレートデータを作成し、速
度制御系を介して駆動源を供給する。
クラッシ補正が可能となり、また、緩慢な立ち上がりを
有し、象限切り換え時に喰い込み現象が生じるケースに
おいても正確なバックラッシ補正が可能となり、加工精
度を向上することが可能となる。
施例を挙げ、添付の図面に基づいて以下詳細に説明す
る。
る。
ータ解析部4により、加工指令の種別、指令速度および
位置等の指令内容が解析され、各軸毎の駆動信号が作成
される。この駆動信号は速度制御部6を介してサーボモ
ータ8に供給され、ボールねじ12を回転する。ボールね
じ12はサーボモータ8の回転運動を直線運動に変換し、
これによって移動台10が指令位置まで移動することにな
る。
コーダ18からの検出位置信号は、速度制御部6に供給さ
れ、よく知られるフィードバックループを形成してい
る。
クラッシ補正量データとして、円弧補間時に生じるバッ
クラッシ量を複数の位置間隔で分割したバックラッシ補
正データと、前記の分割した位置に応じて、前記速度制
御系を介して前記サーボモータに供給するパルスレート
を算出するためのパルスレートデータ算出用データと
が、複数の送り速度毎に夫々対応して補正データ部14a
乃至14nに蓄積されている。
データの内容を示す図である。
り速度F1乃至Fn毎に、また各分割位置D0乃至Dm毎に、円
弧補間時に生じるバックラッシ量を複数の位置間隔を分
割したバックラッシ補正データBL0乃至BLmと、分割した
位置に応じて、速度制御部6を介して前記サーボモータ
8に供給するパルスレートを算出するためのパルスレー
トデータ算出用データL0乃至Lmが蓄積されている。
度に対応して補正データ部14a乃至14nからバックラッシ
補正データおよびパルスレートデータ算出用データを読
み出し、当該指令速度と前記位置関係に応じて、補間演
算等によりバックラッシ補正データからバックラッシ補
正量を、パルスレートデータ算出用データからパルスレ
ートデータを算出し、速度制御部6に供給する。
るものであって、以下その作用、効果について詳細に説
明する。
り、加工指令の種別、指令速度が識別される。加工指令
が真円加工等の円弧補間である場合、象限の切り換え位
置に達した軸の駆動信号は、指令速度と位置データに従
って、補正データ部14a乃至14nから当該指令速度と位置
に対応したバックラッシ補正量データが読み出される。
す分割したバックラッシ補正データBL11と、分割した位
置に応じて、速度制御部6を介して前記サーボモータ8
に供給するパルスレートを算出するためのパルスレート
データ算出用データL11が読み出される。バックラッシ
補正量算出部16では、バックラッシ補正データBL11と、
パルスレートデータL11とからバックラッシ補正量と前
記パルスレートとを算出する。
タとしてバックラッシ補正量算出部16から速度制御部6
を介してサーボモータ8に供給される。
の値である時は、隣接する速度(指令速度の前後の速
度)に対応したバックラッシ補正データを読み出し、バ
ックラッシ補正量算出部16で補間演算によって算出す
る。
00で、指令速度がF1400の時、位置D1におけるバックラ
ッシ補正データBL11は、 BL11+(BL12−BL11)×(400/1000) となり、同様にして、パルスレートデータL11は、 L11+(L12−L11)×(400/1000) となる。
は、以上説明したように構成されているため、円弧補間
を行う場合に、送り速度に対して、当該送り速度に最適
なバックラッシ補正が可能であり、また、緩慢な立ち上
がりを有し、象限切り換え時に喰い込み現象が生じるケ
ースにおいても正確にバックラッシ補正が可能となり、
セミクローズドループ方式の数値制御工作機械における
加工精度を向上することが可能となる。
図、 第2図は補正データ部の蓄積内容の一例を示す図、 第3図は緩慢な立ち上がりを持つ場合のバックラッシを
説明する図、 第4図は円弧補間における喰い込み現象を説明する図、 第5図は第4図の喰い込み現象を機械系の動きとして表
した図である。 2……指令データ、4……データ解析部 6……速度制御部、8……サーボモータ 10……移動台、12……ボールねじ 14、14a〜14n……補正データ部 16……バックラッシ補正量算出部 18……エンコーダ
Claims (1)
- 【請求項1】所定の動作プログラムに基づき、各軸に駆
動力伝達機構を介して駆動力を付与することで、加工工
具、ワーク等に対する動作を実行するセミクローズドル
ープ方式の数値制御工作機械において、 動作指令値に対する円弧補間時に生じる駆動力伝達機構
のバックラッシ量を複数の位置間隔で分割したバックラ
ッシ補正データと、前記分割した位置に応じて駆動源
(8)に供給されるパルスレートを算出するためのパル
スレートデータ算出用データとを、複数の送り速度毎に
夫々対応して蓄積した補正データ部(14)と、 前記補正データ部(14)からバックラッシ補正データお
よびパルスレートデータ算出用データを読み出し、指令
速度と前記位置間隔とから適応したバックラッシ補正量
およびパルスレートデータを算出するバックラッシ補正
量算出部(16)とを備え、 当該バックラッシ補正量算出部(16)により算出したバ
ックラッシ補正量およびパスルレートデータを速度制御
系(6)に供給することを特徴とする数値制御工作機械
のバックラッシ補正方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP408690A JPH0771781B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 数値制御工作機械のバックラッシ補正方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP408690A JPH0771781B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 数値制御工作機械のバックラッシ補正方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03208542A JPH03208542A (ja) | 1991-09-11 |
JPH0771781B2 true JPH0771781B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=11574979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP408690A Expired - Fee Related JPH0771781B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 数値制御工作機械のバックラッシ補正方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0771781B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002023852A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Toshiba Mach Co Ltd | 数値制御工作機械の送り機構の補正装置および数値制御工作機械 |
-
1990
- 1990-01-10 JP JP408690A patent/JPH0771781B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002023852A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Toshiba Mach Co Ltd | 数値制御工作機械の送り機構の補正装置および数値制御工作機械 |
JP4503148B2 (ja) * | 2000-07-04 | 2010-07-14 | 東芝機械株式会社 | 数値制御工作機械の送り機構の補正装置および数値制御工作機械 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03208542A (ja) | 1991-09-11 |
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