JPH0833763B2 - 数値制御装置 - Google Patents
数値制御装置Info
- Publication number
- JPH0833763B2 JPH0833763B2 JP63048118A JP4811888A JPH0833763B2 JP H0833763 B2 JPH0833763 B2 JP H0833763B2 JP 63048118 A JP63048118 A JP 63048118A JP 4811888 A JP4811888 A JP 4811888A JP H0833763 B2 JPH0833763 B2 JP H0833763B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lost motion
- motor
- storage device
- servo
- torque
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- 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
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- 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
- G05B19/404—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 arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- 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
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41043—Memory table with motor current and corresponding correction for lost motion
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、数値制御装置（以下NC装置という）に係
わり、NC装置によって制御される、例えばNC工作機械の
サーボループ方式の中の一例であるセミクローズドルー
プ方式におけるロストモーション補正方式によるNC工作
機械可動部の運動位置精度改良に関するものである。
わり、NC装置によって制御される、例えばNC工作機械の
サーボループ方式の中の一例であるセミクローズドルー
プ方式におけるロストモーション補正方式によるNC工作
機械可動部の運動位置精度改良に関するものである。
一般のNC工作機械におけるセミクローズドループ方式
では、サーボモータの回転力をボールねじ送り駆動機構
によって直線運動に変換し、NC工作機械の可動部を直線
運動させているが、位置検出は可動部最終端で行うので
はなく、上記ボールねじ軸端または駆動モータに取り付
けられた検出器により回転角を検出して間接的に可動部
の位置を検出し、位置制御を行っている。送り駆動機構
にかかる負荷によって“ねじれ”や“たわみ”等が発生
し、この結果、可動部を所定の位置に正の向きで位置決
めした場合と負の向きで位置決めした場合とでは両停止
位置に誤差が生じる。この両停止位置の差を補正する方
法として、送り速度100mm/min程度に設定した送り時に
おける値を測定し、ロストモーションを含むバックラッ
シ補正値としてNC装置に与え、機械移動量を補正してい
た。
では、サーボモータの回転力をボールねじ送り駆動機構
によって直線運動に変換し、NC工作機械の可動部を直線
運動させているが、位置検出は可動部最終端で行うので
はなく、上記ボールねじ軸端または駆動モータに取り付
けられた検出器により回転角を検出して間接的に可動部
の位置を検出し、位置制御を行っている。送り駆動機構
にかかる負荷によって“ねじれ”や“たわみ”等が発生
し、この結果、可動部を所定の位置に正の向きで位置決
めした場合と負の向きで位置決めした場合とでは両停止
位置に誤差が生じる。この両停止位置の差を補正する方
法として、送り速度100mm/min程度に設定した送り時に
おける値を測定し、ロストモーションを含むバックラッ
シ補正値としてNC装置に与え、機械移動量を補正してい
た。
この上記両停止位置の差を生じる一因となるロストモ
ーションは駆動系のボールねじのガタ（バックラッシ）
とは別の発生メカニズムにより生じ、それは概ね次のと
おりである。いま、直線運動をする可動部（一般的に工
作機械ではテーブル，サドル，スライド等で称呼されて
おり、以下テーブルという）を例に説明する。第９図は
一般的なボールねじ送り駆動機構の構成図であり、ボー
ルねじ送り駆動機構はボールねじ，軸受，ブラケット及
びそれらの取付け部，固着部品等の多数の機械要素から
構成されている。これら組み付けられた送り駆動機構に
は駆動モータによる回転力と系の負荷とによって、各部
に変位が生じる。駆動モータによる回転力はカップリン
グを介して、剛性を向上させるためにプリテンションを
与えられたボールねじ軸に伝わり、このボールねじ軸と
対になって組み合わされているナット部に伝えられ、該
ナット部と固着されていて直線軸受で支持されているテ
ーブルを直線駆動する。また他方、機械系の剛性・精度
を上げるため、ボールねじを支える軸受部、テーブルを
支える直線軸受部は、それぞれの持つ特性を最良にする
ために相応の予圧をかけられている。
ーションは駆動系のボールねじのガタ（バックラッシ）
とは別の発生メカニズムにより生じ、それは概ね次のと
おりである。いま、直線運動をする可動部（一般的に工
作機械ではテーブル，サドル，スライド等で称呼されて
おり、以下テーブルという）を例に説明する。第９図は
一般的なボールねじ送り駆動機構の構成図であり、ボー
ルねじ送り駆動機構はボールねじ，軸受，ブラケット及
びそれらの取付け部，固着部品等の多数の機械要素から
構成されている。これら組み付けられた送り駆動機構に
は駆動モータによる回転力と系の負荷とによって、各部
に変位が生じる。駆動モータによる回転力はカップリン
グを介して、剛性を向上させるためにプリテンションを
与えられたボールねじ軸に伝わり、このボールねじ軸と
対になって組み合わされているナット部に伝えられ、該
ナット部と固着されていて直線軸受で支持されているテ
ーブルを直線駆動する。また他方、機械系の剛性・精度
を上げるため、ボールねじを支える軸受部、テーブルを
支える直線軸受部は、それぞれの持つ特性を最良にする
ために相応の予圧をかけられている。
これらの結果から、テーブルの移動開始時にサーボモ
ータへの負荷トルクは、 ＭT0∞μ0・Ｗ・ｋ1＋ｔN0＋ｔM0＋ｔB0＋ｋ2・ＷI・ｆ
1 2＋ｋ3・ＲI・ｆ2 2＋Ｃ （式１） ＭT0 ；サーボモータ移動開始時トルク （テーブル上負荷＝０） μ0 ；移動開始時テーブル・直線軸受部摩擦係数 Ｗ ；テーブル重量 ｋ1 ；直線運動力を回転トルクに変換する定数 ｋ2,k3 ；慣性モーメントを回転トルクに変換する定数 ｔN0 ；ボールねじ軸，ナット部対の摩擦トルク ｔM0 ；サーボモータ摩擦トルク ｔB0 ；ボールねじを支える軸受部の摩擦トルク ＷI ；テーブルの慣性モーメント ＲI ；回転部の慣性モーメント ｆ0 ；テーブルの速度 ｆ2 ；回転部の速度 Ｃ ；定数 上記のトルクに影響に与える各摩擦は予圧，使用する
潤滑油の粘度と量，送り速度によって大きく変動する。
ータへの負荷トルクは、 ＭT0∞μ0・Ｗ・ｋ1＋ｔN0＋ｔM0＋ｔB0＋ｋ2・ＷI・ｆ
1 2＋ｋ3・ＲI・ｆ2 2＋Ｃ （式１） ＭT0 ；サーボモータ移動開始時トルク （テーブル上負荷＝０） μ0 ；移動開始時テーブル・直線軸受部摩擦係数 Ｗ ；テーブル重量 ｋ1 ；直線運動力を回転トルクに変換する定数 ｋ2,k3 ；慣性モーメントを回転トルクに変換する定数 ｔN0 ；ボールねじ軸，ナット部対の摩擦トルク ｔM0 ；サーボモータ摩擦トルク ｔB0 ；ボールねじを支える軸受部の摩擦トルク ＷI ；テーブルの慣性モーメント ＲI ；回転部の慣性モーメント ｆ0 ；テーブルの速度 ｆ2 ；回転部の速度 Ｃ ；定数 上記のトルクに影響に与える各摩擦は予圧，使用する
潤滑油の粘度と量，送り速度によって大きく変動する。
また、テーブル上に製品荷重ｗが加わるとサーボモー
タへの負荷トルクは、 ＭTｗ∽μ0（Ｗ＋ｗ）ｋ1＋ｔN0＋ｔM0＋ｔB0＋ ｋ2（ＷI＋ｗI）ｆ1 2＋ｋ3・ＲI・ｆ2 2＋Ｃ （式
２） ＭTｗ ；サーボモータ移動開始時トルク （テーブル上負荷＝ｗ） ｗI ；製品の慣性モーメント このトルクによって生じるテーブルの運動位置変位
は、各部の変位（弾性変形），ボールねじ，ボールねじ
軸受，ブラケット部，モータ部駆動系の固定構造部によ
って生じる。また、ボールねじ軸の“ねじれ”や“たわ
み”は、その駆動部からナット部位置までの長さの関数
によるから、これらをモデル式にすると、 ΔSMTw∞ｋL・ΔＳN・MTw＋ ΔＳM・MTw＋ΔＳB・MTw＋ΔＳ・ＳMTw＋ΔＳ・Ｃ
（式３） ΔSMTw ；トルクＭTwを受けたときの変位量 ΔＳN・MTw ；トルクＭTwを受けたときのねじ部の変位
量 ΔＳM・MTw ；トルクＭTwを受けたときのモータ部の変
位量 ΔＳB・MTw ；トルクＭTwを受けたときのボールねじ軸
受，ブラケット部の変位量 ΔＳ・ＳMTw ；トルクＭTwを受けたときの駆動系固定構
造部の変位量 ｋL ；ボールねじの駆動部よりの位置による変
位係数 ΔＳ・Ｃ ；定数 この変位はトルクの変化、即ち静止時近辺からテーブ
ルを実作業程度の送り速度に上げたときに追従して変化
し、テーブルの位置，各運動部の慣性モーメント，各軸
受部やテーブルの摩擦係数の変化等に比例する。これら
の変位はその構造を負荷荷重に対し十分な剛性を持たせ
れば無視できるが、機械構造上やむを得ず剛性を持たせ
られなかったり、コスト的に断念した結果できあがった
機械は相当大きな値となっていたりする。上記の状態で
のテーブルを正方向に位置決めし、逆方向に運動方向を
反転する場合には、上記トルクの方向が反転すると共に
上記変位置の正方向・逆方向の分（変位量ΔSMTwの２
倍）サーボモータが回転してもボールねじを介して連結
されているテーブルは移動しない。このため、初めに送
り速度100mm/min程度で測定・設定したバックラッシ補
正量は送り速度要素，テーブル上の荷重要素，ボールね
じの駆動部よりの長さ要素まで含めた補正量ではないの
で設定値と異なる条件下での運動位置決め精度は十分保
証できなかった。ロストモーションはサーボモータが強
固にクランプしている状態で停止位置に長時間放置した
り、何らかの小さな振動を系全体が受けると、この変位
は解放されることもある。なお、第10図は機械の追従性
を示す概念図、第11図，第12図は一般的なロストモーシ
ョン量と送り速度との関係を示すグラフである。
タへの負荷トルクは、 ＭTｗ∽μ0（Ｗ＋ｗ）ｋ1＋ｔN0＋ｔM0＋ｔB0＋ ｋ2（ＷI＋ｗI）ｆ1 2＋ｋ3・ＲI・ｆ2 2＋Ｃ （式
２） ＭTｗ ；サーボモータ移動開始時トルク （テーブル上負荷＝ｗ） ｗI ；製品の慣性モーメント このトルクによって生じるテーブルの運動位置変位
は、各部の変位（弾性変形），ボールねじ，ボールねじ
軸受，ブラケット部，モータ部駆動系の固定構造部によ
って生じる。また、ボールねじ軸の“ねじれ”や“たわ
み”は、その駆動部からナット部位置までの長さの関数
によるから、これらをモデル式にすると、 ΔSMTw∞ｋL・ΔＳN・MTw＋ ΔＳM・MTw＋ΔＳB・MTw＋ΔＳ・ＳMTw＋ΔＳ・Ｃ
（式３） ΔSMTw ；トルクＭTwを受けたときの変位量 ΔＳN・MTw ；トルクＭTwを受けたときのねじ部の変位
量 ΔＳM・MTw ；トルクＭTwを受けたときのモータ部の変
位量 ΔＳB・MTw ；トルクＭTwを受けたときのボールねじ軸
受，ブラケット部の変位量 ΔＳ・ＳMTw ；トルクＭTwを受けたときの駆動系固定構
造部の変位量 ｋL ；ボールねじの駆動部よりの位置による変
位係数 ΔＳ・Ｃ ；定数 この変位はトルクの変化、即ち静止時近辺からテーブ
ルを実作業程度の送り速度に上げたときに追従して変化
し、テーブルの位置，各運動部の慣性モーメント，各軸
受部やテーブルの摩擦係数の変化等に比例する。これら
の変位はその構造を負荷荷重に対し十分な剛性を持たせ
れば無視できるが、機械構造上やむを得ず剛性を持たせ
られなかったり、コスト的に断念した結果できあがった
機械は相当大きな値となっていたりする。上記の状態で
のテーブルを正方向に位置決めし、逆方向に運動方向を
反転する場合には、上記トルクの方向が反転すると共に
上記変位置の正方向・逆方向の分（変位量ΔSMTwの２
倍）サーボモータが回転してもボールねじを介して連結
されているテーブルは移動しない。このため、初めに送
り速度100mm/min程度で測定・設定したバックラッシ補
正量は送り速度要素，テーブル上の荷重要素，ボールね
じの駆動部よりの長さ要素まで含めた補正量ではないの
で設定値と異なる条件下での運動位置決め精度は十分保
証できなかった。ロストモーションはサーボモータが強
固にクランプしている状態で停止位置に長時間放置した
り、何らかの小さな振動を系全体が受けると、この変位
は解放されることもある。なお、第10図は機械の追従性
を示す概念図、第11図，第12図は一般的なロストモーシ
ョン量と送り速度との関係を示すグラフである。
従来のNC工作機械は上述したように本質的に各種加工
条件により変化するロストモーションを有するが、ロス
トモーションのみを分離して検出する手段がなく、従っ
てNC装置も該ロストモーションを補正する機能を備えて
おらず、疑似的にバックラッシ補正として補正していた
ため、各種加工条件が変わると加工精度も変わってい
た。しかし、近年、安定した高精度加工の要求が高まる
につれロストモーション補正を必要とする課題が生じて
きた。
条件により変化するロストモーションを有するが、ロス
トモーションのみを分離して検出する手段がなく、従っ
てNC装置も該ロストモーションを補正する機能を備えて
おらず、疑似的にバックラッシ補正として補正していた
ため、各種加工条件が変わると加工精度も変わってい
た。しかし、近年、安定した高精度加工の要求が高まる
につれロストモーション補正を必要とする課題が生じて
きた。
今回、本出願の発明者らは新たに特別なセンサーを設
けることなく、上記トルクを検出するものとして、サー
ボモータの駆動電流が精度的に十分なデータを提供し得
ることを実験結果から見出した。
けることなく、上記トルクを検出するものとして、サー
ボモータの駆動電流が精度的に十分なデータを提供し得
ることを実験結果から見出した。
この発明に係わるNC装置は、上記理論に基づき機械可
動部をサーボ制御するサーボ機構におけるサーボモータ
の所望時のモータ電流とロストモーション補正量との関
係を表すテーブルまたは関数またはその両者の組合せを
有するロストモーション補正量算出装置を備えたもので
ある。
動部をサーボ制御するサーボ機構におけるサーボモータ
の所望時のモータ電流とロストモーション補正量との関
係を表すテーブルまたは関数またはその両者の組合せを
有するロストモーション補正量算出装置を備えたもので
ある。
この発明に係わるNC装置はサーボモータの所望時のモ
ータ電流からテーブルまたは関数またはその両者の組合
せによりモータ出力トルクに対応する、送り駆動機構の
変形量としてのロストモーション補正量を算出し、機械
可動部のロストモーションによる位置誤差を補正する。
ータ電流からテーブルまたは関数またはその両者の組合
せによりモータ出力トルクに対応する、送り駆動機構の
変形量としてのロストモーション補正量を算出し、機械
可動部のロストモーションによる位置誤差を補正する。
上述したようにロストモーション現象は送り駆動系と
固定構造部の弾性変形が原因であるため、その大きさは
主にテーブルの摩擦抵抗により変化する。そのため、運
動方向反転時に一定の補正パルスを加えるバックラッシ
補正機能ではロストモーションを補正するのには不十分
である。そこで、ロストモーション量とサーボモータの
駆動電流（以下単に駆動電流という）との関係を予め調
べておき、それを基にしてロストモーション補正を行お
うとするものである。第１図は円弧補間におけるロスト
モーション量と駆動電流との関係を示す図であり、実験
結果より反転直前のトルクとそのときのロストモーショ
ン量を測定し、各速度についてプロットしたものであ
る。この図から円弧補間においては駆動電流とそのとき
のロストモーション量に直線的な関係があることがわか
る。第２図は同様に、早送り，直線補間における停止状
態のロストモーション量と駆動電流との関係を示し、こ
こでも駆動電流とそのときのロストモーション量に直線
的な関係があることがわかる。この関係には加減速パタ
ーンや時定数の変化の影響は小さいことが実験結果より
わかっているので、早送りも直線補間と同様に扱うこと
ができる。従って駆動電流とそのときのロストモーショ
ン量の対応を表すテーブルまたは関数またはその両者の
組合せを定めておき、加工中の駆動電流を変数として上
記関数に代入することにより、その加工条件におけるロ
ストモーション補正量を算出することができる。つま
り、この算出分だけ移動信号を加えることによりロスト
モーションが補正できる。次にこの発明の一実施例につ
いて説明する。
固定構造部の弾性変形が原因であるため、その大きさは
主にテーブルの摩擦抵抗により変化する。そのため、運
動方向反転時に一定の補正パルスを加えるバックラッシ
補正機能ではロストモーションを補正するのには不十分
である。そこで、ロストモーション量とサーボモータの
駆動電流（以下単に駆動電流という）との関係を予め調
べておき、それを基にしてロストモーション補正を行お
うとするものである。第１図は円弧補間におけるロスト
モーション量と駆動電流との関係を示す図であり、実験
結果より反転直前のトルクとそのときのロストモーショ
ン量を測定し、各速度についてプロットしたものであ
る。この図から円弧補間においては駆動電流とそのとき
のロストモーション量に直線的な関係があることがわか
る。第２図は同様に、早送り，直線補間における停止状
態のロストモーション量と駆動電流との関係を示し、こ
こでも駆動電流とそのときのロストモーション量に直線
的な関係があることがわかる。この関係には加減速パタ
ーンや時定数の変化の影響は小さいことが実験結果より
わかっているので、早送りも直線補間と同様に扱うこと
ができる。従って駆動電流とそのときのロストモーショ
ン量の対応を表すテーブルまたは関数またはその両者の
組合せを定めておき、加工中の駆動電流を変数として上
記関数に代入することにより、その加工条件におけるロ
ストモーション補正量を算出することができる。つま
り、この算出分だけ移動信号を加えることによりロスト
モーションが補正できる。次にこの発明の一実施例につ
いて説明する。
第３図において（１）は例えば各サンプリング毎の移
動増分量などの補間情報を入力し、例えば１次遅れ回路
などの加減速処理を行い、モータに対する速度指令を出
力する加減速度処理装置である。（２）は加減速処理装
置（１）の出力に従ってモータの位置決め制御を行うサ
ーボ機構である。（３）はサーボ機構（２）から出力さ
れるモータフィードバック速度を記憶するモータフィー
ドバック速度記憶装置である。（４）はモータフィード
バック速度記憶装置（３）に記憶されたモータフィード
バック速度を入力し、モータフィードバック速度の極性
が反転したか否かを判別する速度反転判別器である。
（５）はモータフィードバック速度記憶装置（３）に記
憶されたモータフィードバック速度を入力し、モータの
移動開始か否かを判別する移動開始判別器である。
（６）はサーボ機構（２）から出力されるモータフィー
ドバック電流を記憶するモータフィードバック電流記憶
装置である。（７）はモータフィードバック電流値とロ
ストモーション量の比例定数を記憶する比例定数記憶装
置である。（８）はモータフィードバック電流値とロス
トモーション量の比例関係の定数項を記憶する定数項記
憶装置である。なお、この比例定数記憶装置（７），定
数項記憶装置（８）は読み出し・書き込み可能な記憶装
置（Random Access Memory;RAM）であり、例えばキーボ
ードなどにより、それぞれ比例定数，定数項の数値が入
力される。（９）は比例定数記憶装置（７）に記憶され
た情報と定数項記憶装置（８）に記憶された情報とモー
タフィードバック電流記憶装置（６）に記憶された情報
とを入力し、ロストモーション補正量を算出する機能を
備えたロストモーション補正量算出装置である。
動増分量などの補間情報を入力し、例えば１次遅れ回路
などの加減速処理を行い、モータに対する速度指令を出
力する加減速度処理装置である。（２）は加減速処理装
置（１）の出力に従ってモータの位置決め制御を行うサ
ーボ機構である。（３）はサーボ機構（２）から出力さ
れるモータフィードバック速度を記憶するモータフィー
ドバック速度記憶装置である。（４）はモータフィード
バック速度記憶装置（３）に記憶されたモータフィード
バック速度を入力し、モータフィードバック速度の極性
が反転したか否かを判別する速度反転判別器である。
（５）はモータフィードバック速度記憶装置（３）に記
憶されたモータフィードバック速度を入力し、モータの
移動開始か否かを判別する移動開始判別器である。
（６）はサーボ機構（２）から出力されるモータフィー
ドバック電流を記憶するモータフィードバック電流記憶
装置である。（７）はモータフィードバック電流値とロ
ストモーション量の比例定数を記憶する比例定数記憶装
置である。（８）はモータフィードバック電流値とロス
トモーション量の比例関係の定数項を記憶する定数項記
憶装置である。なお、この比例定数記憶装置（７），定
数項記憶装置（８）は読み出し・書き込み可能な記憶装
置（Random Access Memory;RAM）であり、例えばキーボ
ードなどにより、それぞれ比例定数，定数項の数値が入
力される。（９）は比例定数記憶装置（７）に記憶され
た情報と定数項記憶装置（８）に記憶された情報とモー
タフィードバック電流記憶装置（６）に記憶された情報
とを入力し、ロストモーション補正量を算出する機能を
備えたロストモーション補正量算出装置である。
次に動作について説明する。加減速処理装置（１）の
出力、例えばモータに対する速度指令などの位置情報が
サーボ機構（２）に入力され、サーボ機構（２）は指令
された情報に従ってモータを制御する。この時、モータ
フィードバック速度をサンプリングし、モータフィード
バック速度記憶装置（３）に入力する。速度反転判別器
（４）ではモータフィードバック速度記憶装置（３）に
記憶されたモータフィードバック速度により、例えばサ
ンプリングされたモータフィードバック速度とそれより
前回にサンプリングされたモータフィードバック速度と
の積を求め、その結果が負の値であるかなどの判別によ
り第４図の時点ａで示すモータフィードバック速度の反
転する時点を求め、モータフィードバック電流記憶装置
（６）にモータフィードバック電流値サンプリングの指
令を入力する。移動開始判別器（５）ではモータフィー
ドバック速度記憶装置（３）に記憶されたモータフィー
ドバック速度により、例えばサンプリングされたモータ
フィードバック速度が零でかつそれより前回に入力され
たモータフィードバック速度が零でないなどの判別によ
り第５図の時点ｂで示すモータが移動開始する時点を求
め、モータフィードバック電流記憶装置（６）にモータ
フィードバック電流値サンプリングの指令を入力する。
モータフィードバック電流記憶装置（６）は速度反転判
別器（４）または移動開始判別器（５）の指令により、
サーボ機構（２）より出力されるモータフィードバック
電流値をサンプリングし、ロストモーション補正量算出
装置（９）に出力する。ロストモーション補正量算出装
置（９）はモータフィードバック電流記憶装置（６）に
より入力されたモータフィードバック電流値と、比例定
数記憶装置（７）に記憶された情報と定数項記憶装置
（８）に記憶された情報とを入力し、ロストモーション
補正量を求める。このとき、モータフィードバック電流
記憶装置（６）に記憶されたモータ電流I,比例定数記憶
装置（７）に記憶された比例定数をa,定数項記憶装置
（８）に記憶された定数項をｂとすればロストモーショ
ン補正量εは次式によって求められる。
出力、例えばモータに対する速度指令などの位置情報が
サーボ機構（２）に入力され、サーボ機構（２）は指令
された情報に従ってモータを制御する。この時、モータ
フィードバック速度をサンプリングし、モータフィード
バック速度記憶装置（３）に入力する。速度反転判別器
（４）ではモータフィードバック速度記憶装置（３）に
記憶されたモータフィードバック速度により、例えばサ
ンプリングされたモータフィードバック速度とそれより
前回にサンプリングされたモータフィードバック速度と
の積を求め、その結果が負の値であるかなどの判別によ
り第４図の時点ａで示すモータフィードバック速度の反
転する時点を求め、モータフィードバック電流記憶装置
（６）にモータフィードバック電流値サンプリングの指
令を入力する。移動開始判別器（５）ではモータフィー
ドバック速度記憶装置（３）に記憶されたモータフィー
ドバック速度により、例えばサンプリングされたモータ
フィードバック速度が零でかつそれより前回に入力され
たモータフィードバック速度が零でないなどの判別によ
り第５図の時点ｂで示すモータが移動開始する時点を求
め、モータフィードバック電流記憶装置（６）にモータ
フィードバック電流値サンプリングの指令を入力する。
モータフィードバック電流記憶装置（６）は速度反転判
別器（４）または移動開始判別器（５）の指令により、
サーボ機構（２）より出力されるモータフィードバック
電流値をサンプリングし、ロストモーション補正量算出
装置（９）に出力する。ロストモーション補正量算出装
置（９）はモータフィードバック電流記憶装置（６）に
より入力されたモータフィードバック電流値と、比例定
数記憶装置（７）に記憶された情報と定数項記憶装置
（８）に記憶された情報とを入力し、ロストモーション
補正量を求める。このとき、モータフィードバック電流
記憶装置（６）に記憶されたモータ電流I,比例定数記憶
装置（７）に記憶された比例定数をa,定数項記憶装置
（８）に記憶された定数項をｂとすればロストモーショ
ン補正量εは次式によって求められる。
ε＝ａ・Ｉ＋ｂ （式４） ロストモーション補正量算出装置（９）により求めら
れたロストモーション補正量は、加減速処理装置（１）
の出力と共にサーボ機構（２）に入力される。
れたロストモーション補正量は、加減速処理装置（１）
の出力と共にサーボ機構（２）に入力される。
第６図は他の実施態様を示すもので（10）は速度指令
装置、（11）は遅れ要素である。この場合は加減速処理
装置（１）からサーボ機構（２）への速度指令などの位
置情報に対してサーボ機構（２）による遅れ要素（11）
によって調整している。
装置、（11）は遅れ要素である。この場合は加減速処理
装置（１）からサーボ機構（２）への速度指令などの位
置情報に対してサーボ機構（２）による遅れ要素（11）
によって調整している。
第７図は第３図の実施例の応用を示すもので（12）は
位置記憶装置であり、ボールねじ駆動部からナット部ま
での長さを記憶している。この場合はロストモーション
補正量算出手段（９）はモータフィードバック電流記憶
装置（６）に記憶されたモータ電流，比例定数記憶装置
（７）に記憶された比例定数，定数項記憶装置（８）に
記憶された定数項，位置記憶装置（12）に記憶された駆
動部からナット部までの長さからロストモーション補正
量を算出し、モータ電流をI,比例定数をａ及びc,定数項
をb,駆動部からナット部までの長さをＬとすればロスト
モーション補正量ε1は次式によって求められる。
位置記憶装置であり、ボールねじ駆動部からナット部ま
での長さを記憶している。この場合はロストモーション
補正量算出手段（９）はモータフィードバック電流記憶
装置（６）に記憶されたモータ電流，比例定数記憶装置
（７）に記憶された比例定数，定数項記憶装置（８）に
記憶された定数項，位置記憶装置（12）に記憶された駆
動部からナット部までの長さからロストモーション補正
量を算出し、モータ電流をI,比例定数をａ及びc,定数項
をb,駆動部からナット部までの長さをＬとすればロスト
モーション補正量ε1は次式によって求められる。
ε1＝ａ・Ｉ＋ｂ＋ｃ・Ｌ・Ｉ （式５） 第８図は第６図の実施例の応用を示すもので（12）は
位置記憶装置であり、ボールねじ駆動部からナット部ま
での長さを記憶している。動作は第６図に準じ、ロスト
モーション補正量は式５によって求められる。
位置記憶装置であり、ボールねじ駆動部からナット部ま
での長さを記憶している。動作は第６図に準じ、ロスト
モーション補正量は式５によって求められる。
なお、上記実施例にあっては、ロストモーション量と
駆動電流とが比例関係にある場合について説明したが、
他の関係であればその特性に合った関数式を用いれば補
正できることは言うまでもない。
駆動電流とが比例関係にある場合について説明したが、
他の関係であればその特性に合った関数式を用いれば補
正できることは言うまでもない。
また、上記実施例では駆動電流とロストモーション補
正量との関係を関数によって求める場合について説明し
たが、上記駆動電流とロストモーション補正量との関係
をテーブルとして記憶手段に記憶させておき、このテー
ブルの情報を用いてもよく、また関数とテーブルの組合
せとしてもよい。
正量との関係を関数によって求める場合について説明し
たが、上記駆動電流とロストモーション補正量との関係
をテーブルとして記憶手段に記憶させておき、このテー
ブルの情報を用いてもよく、また関数とテーブルの組合
せとしてもよい。
また、上記実施例では比例定数記憶装置（７），定数
項記憶装置（８）にRAMを使用した場合について説明し
たが、読み出し専用の記憶装置（Read Only Memory;RO
M）であってもよいことは勿論である。更に所要情報の
記憶や演算処理をロジック回路で構成してもよい。
項記憶装置（８）にRAMを使用した場合について説明し
たが、読み出し専用の記憶装置（Read Only Memory;RO
M）であってもよいことは勿論である。更に所要情報の
記憶や演算処理をロジック回路で構成してもよい。
また、上記実施例では反転直前時と起動状態の場合に
ついて説明したが、上記以外の例えば、停止直後におい
て駆動電流とテーブル位置とロストモーション補正量と
の関係が一義的にその関係が求まればこれによってもよ
い。
ついて説明したが、上記以外の例えば、停止直後におい
て駆動電流とテーブル位置とロストモーション補正量と
の関係が一義的にその関係が求まればこれによってもよ
い。
この発明は以上説明したように、移動中のどれか一つ
の軸が移動方向に反転する際に生じる追従遅れの原因に
ついてバックラッシと摩擦力とに分離し、トルクを検出
するものとしてサーボモータのサーボ電流が精度的に十
分なデータを提供し得ることを実験結果から見出したこ
とにより、サーボモータの所望時の駆動電流とロストモ
ーション補正量との関係を表すテーブルまたは関数また
はその両者の組合せを備え、駆動電流検出手段にて検出
された所望時の駆動電流により上記テーブルまたは関数
またはその両者の組合せに基づいてロストモーションを
補正する手段によって演算し補正するようにしたのでロ
ストモーションによって生じる位置の誤差を精度よく補
正することができる。更に必要であれば駆動部からナッ
ト部までの長さを加味したロストモーション補正も行え
るので、より高精度の加工が可能となる。
の軸が移動方向に反転する際に生じる追従遅れの原因に
ついてバックラッシと摩擦力とに分離し、トルクを検出
するものとしてサーボモータのサーボ電流が精度的に十
分なデータを提供し得ることを実験結果から見出したこ
とにより、サーボモータの所望時の駆動電流とロストモ
ーション補正量との関係を表すテーブルまたは関数また
はその両者の組合せを備え、駆動電流検出手段にて検出
された所望時の駆動電流により上記テーブルまたは関数
またはその両者の組合せに基づいてロストモーションを
補正する手段によって演算し補正するようにしたのでロ
ストモーションによって生じる位置の誤差を精度よく補
正することができる。更に必要であれば駆動部からナッ
ト部までの長さを加味したロストモーション補正も行え
るので、より高精度の加工が可能となる。
第１図〜第５図はこの発明の一実施例に係わり、第１図
は円弧補間におけるロストモーション量とモータ出力ト
ルクの関係を示すグラフ、第２図は早送り・直線補間に
おけるロストモーション量とモータ出力トルクの関係を
示すグラフ、第３図はこの発明の一実施例によるロスト
モーション補正を行うための数値制御装置の構成図、第
４図はモータフィードバック速度の反転する時点を示す
図、第５図はモータが移動開始する時点を示す図、第６
図はこの発明の他の実施例によるロストモーション補正
を行うための数値制御装置の構成図、第７図は第３図の
実施例の応用によるロストモーション補正を行うための
数値制御装置の構成図、第８図は第６図の実施例の応用
によるロストモーション補正を行うための数値制御装置
の構成図、第９図は一般的なボールねじ送り駆動機構の
構成図、第10図は機械の追従性を示す概念図、第11図，
第12図は一般的なロストモーション量と送り速度との関
係を示すグラフである。 図において、（２）はサーボ機構、（３）はモータフィ
ードバック速度記憶装置、（４）は速度反転判別器、
（５）は移動開始判別器、（６）はモータフィードバッ
ク電流記憶装置、（９）はロストモーション補正量算出
装置、（10）は速度指令記憶装置、（11）は遅れ要素、
（12）は位置記憶装置である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
は円弧補間におけるロストモーション量とモータ出力ト
ルクの関係を示すグラフ、第２図は早送り・直線補間に
おけるロストモーション量とモータ出力トルクの関係を
示すグラフ、第３図はこの発明の一実施例によるロスト
モーション補正を行うための数値制御装置の構成図、第
４図はモータフィードバック速度の反転する時点を示す
図、第５図はモータが移動開始する時点を示す図、第６
図はこの発明の他の実施例によるロストモーション補正
を行うための数値制御装置の構成図、第７図は第３図の
実施例の応用によるロストモーション補正を行うための
数値制御装置の構成図、第８図は第６図の実施例の応用
によるロストモーション補正を行うための数値制御装置
の構成図、第９図は一般的なボールねじ送り駆動機構の
構成図、第10図は機械の追従性を示す概念図、第11図，
第12図は一般的なロストモーション量と送り速度との関
係を示すグラフである。 図において、（２）はサーボ機構、（３）はモータフィ
ードバック速度記憶装置、（４）は速度反転判別器、
（５）は移動開始判別器、（６）はモータフィードバッ
ク電流記憶装置、（９）はロストモーション補正量算出
装置、（10）は速度指令記憶装置、（11）は遅れ要素、
（12）は位置記憶装置である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 井原 之敏 京都府京都市東山区五条橋東６丁目583 (72)発明者 米谷 光雄 愛知県名古屋市東区矢田南５丁目１番14号 三菱電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 手嶋 健夫 愛知県名古屋市東区矢田南５丁目１番14号 三菱電機株式会社名古屋製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−81705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−90205（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】機械系のバックラッシや摩擦力が原因で移
動中のどれか一つの軸が移動方向を反転する際に生じる
追従遅れであるロストモーションを発生する数値制御装
置において、機械可動部をサーボ制御するサーボ機構に
おけるサーボモータの所望時のモータ電流とロストモー
ション補正量との関係を表すテーブル又は関数又はその
両者の組合せをもち、上記モータ電流を所望時に検出す
るモータ電流検出手段にて検出された所望時のモータ電
流と上記テーブル又は関数又はその両者の組合せとに基
づいてロストモーション補正量を演算し、この演算結果
を用いて上記機械可動部のロストモーションを補正する
手段を具備してなる数値制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048118A JPH0833763B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 数値制御装置 |
| KR1019890002255A KR910007054B1 (ko) | 1988-03-01 | 1989-02-25 | 수치제어장치 |
| US07/317,390 US4961034A (en) | 1988-03-01 | 1989-03-01 | Numerical control device |
| DE68917754T DE68917754T2 (de) | 1988-03-01 | 1989-03-01 | Numerisch gesteuerte Einrichtung mit Kompensierung für toten Gang. |
| EP89103571A EP0331142B1 (en) | 1988-03-01 | 1989-03-01 | Numerical control device involving correction for lost motion |
| HK98103588A HK1004297A1 (en) | 1988-03-01 | 1998-04-28 | Numerical control device involving correction for lost motion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63048118A JPH0833763B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 数値制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01222302A JPH01222302A (ja) | 1989-09-05 |
| JPH0833763B2 true JPH0833763B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=12794409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63048118A Expired - Lifetime JPH0833763B2 (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 数値制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4961034A (ja) |
| EP (1) | EP0331142B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0833763B2 (ja) |
| KR (1) | KR910007054B1 (ja) |
| DE (1) | DE68917754T2 (ja) |
| HK (1) | HK1004297A1 (ja) |
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| JP2762364B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1998-06-04 | ファナック株式会社 | サーボモータのフィードフォワード制御方法 |
| JPH0371206A (ja) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | Ｎｃ工作機械の機械誤差補正装置 |
| JP2935713B2 (ja) * | 1989-08-22 | 1999-08-16 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| JPH03180909A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JPH03246707A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-05 | Fanuc Ltd | 系統別位置補正方式 |
| JPH03290706A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置 |
| JP2636087B2 (ja) * | 1991-03-28 | 1997-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 部品供給方法 |
| JPH0667716A (ja) * | 1992-08-19 | 1994-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 数値制御装置並びに数値制御方法 |
| JP3481004B2 (ja) * | 1995-02-02 | 2003-12-22 | ファナック株式会社 | 外乱オブザーバを使用したバックラッシュ補正方法 |
| KR100241148B1 (ko) * | 1995-07-13 | 2000-03-02 | 이종수 | 수치 제어기의 백래시 보정 장치 및 그 방법 |
| DE19632139C1 (de) * | 1996-08-09 | 1997-07-31 | Brose Fahrzeugteile | Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer Fensterscheibe einer Kraftfahrzeugtür |
| DE19632910C2 (de) * | 1996-08-16 | 2002-07-25 | Brose Fahrzeugteile | Verfahren zum berührungslosen Anfahren der unteren Anschlagsposition einer fremdkraftbetätigten Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs |
| JP3169838B2 (ja) * | 1996-08-21 | 2001-05-28 | 東芝機械株式会社 | サーボモータの制御方法 |
| DE19711979A1 (de) | 1997-03-12 | 1998-10-08 | Brose Fahrzeugteile | Verfahren zur elektrischen Steuerung und Regelung der Bewegung von elektrisch betriebenen Aggregaten |
| JP2001166805A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Toshiba Mach Co Ltd | ハイブリッド制御方式の工作機械のロストモーション補正値設定方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体および数値制御工作機械 |
| EP1436672A2 (en) * | 2001-07-13 | 2004-07-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Food processor comprising memory means for storing operational data |
| JP2004280506A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Fanuc Ltd | 数値制御装置 |
| JP4510723B2 (ja) * | 2005-08-22 | 2010-07-28 | オークマ株式会社 | ロストモーション補正機能を有する位置制御装置 |
| JP5991249B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2016-09-14 | ブラザー工業株式会社 | 数値制御装置 |
| US11385139B2 (en) | 2018-11-21 | 2022-07-12 | Martin E. Best | Active backlash detection methods and systems |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4835259A (ja) * | 1971-09-10 | 1973-05-24 | ||
| US3866212A (en) * | 1973-10-23 | 1975-02-11 | Giddings & Lewis | Position control system with plural signal transmission through common inductive device |
| US4081732A (en) * | 1976-03-02 | 1978-03-28 | Tadamasa Aoyama | Automatic positioning method and apparatus |
| US4478009A (en) * | 1978-05-09 | 1984-10-23 | Rukavina Daniel M | Automatic control system for machine tools |
| JPS5776608A (en) * | 1980-10-30 | 1982-05-13 | Fanuc Ltd | Position error correction device |
| US4341986A (en) * | 1981-01-22 | 1982-07-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Servo control system for the positioning of an apparatus |
| DE3121048A1 (de) * | 1981-05-27 | 1982-12-16 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zur steuerung der geschwindigkeit eines von einem antrieb bewegbaren gegenstands |
| DE3220628A1 (de) * | 1981-06-17 | 1983-01-05 | Renishaw Electrical Ltd., Wotton-Under-Edge, Gloucestershire | Numerisch gesteuerte werkzeugmaschine |
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| JPS5947985A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-03-17 | Ricoh Co Ltd | サ−ボモ−タの速度制御方式 |
| JPS5981705A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-11 | Fanuc Ltd | Ｎｃ工作機械における補正方法 |
| DE3306555C2 (de) * | 1983-02-25 | 1986-03-27 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Regeleinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einer durch einen Motor über ein Schaltgetriebe angetriebenen Arbeitsspindel od. dgl. |
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| AU549174B2 (en) * | 1984-05-08 | 1986-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Control system for dc motors |
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| US4698569A (en) * | 1985-06-13 | 1987-10-06 | Yoshikazu Kimura | Apparatus for locating a carrier at a desired position |
| US4713596A (en) * | 1985-07-10 | 1987-12-15 | General Electric Company | Induction motor drive system |
| JPS6294251A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-30 | Toshiba Mach Co Ltd | 位置制御装置 |
| JPS63123605A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-27 | Fanuc Ltd | タツピング加工制御装置 |
-
1988
- 1988-03-01 JP JP63048118A patent/JPH0833763B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-02-25 KR KR1019890002255A patent/KR910007054B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-03-01 US US07/317,390 patent/US4961034A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-01 EP EP89103571A patent/EP0331142B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-01 DE DE68917754T patent/DE68917754T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-04-28 HK HK98103588A patent/HK1004297A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4961034A (en) | 1990-10-02 |
| HK1004297A1 (en) | 1998-11-20 |
| DE68917754D1 (de) | 1994-10-06 |
| EP0331142A2 (en) | 1989-09-06 |
| JPH01222302A (ja) | 1989-09-05 |
| DE68917754T2 (de) | 1995-02-16 |
| EP0331142A3 (en) | 1990-10-17 |
| KR890015098A (ko) | 1989-10-28 |
| KR910007054B1 (ko) | 1991-09-16 |
| EP0331142B1 (en) | 1994-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |