JPH11237920A - Controller and positioning control method for nc machine tool - Google Patents
Controller and positioning control method for nc machine toolInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御(以下、
NC)工作機械の位置制御を行うNC工作機械の制御装
置および位置決め方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a control device and a positioning method of an NC machine tool for performing position control of the machine tool.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、マシニングセンタやNC旋盤装
置等のNC工作機械では、一般的に、サーボモータ等の
回転駆動源からの回転力をラック及びピニオン、ボール
ねじ及びナットなどからなる送り機構によって直線運動
に変換し、被加工物を固定するテーブルや被加工物を切
削する工具等を所定の位置に移動させている。また、N
C工作機械の制御軸の制御方式としては、いわゆるフル
クローズドフィードバック方式とセミクローズドフィー
ドバック方式とが知られている。フルクローズドフィー
ドバック方式は、テーブル等の制御対象にリニヤスケー
ルなどの位置検出装置を直接設置し、この位置検出装置
からの位置信号をサーボモータにフィードバックして位
置制御を行う方式である。この方式では、制御対象の位
置を直接検出することができるため、制御対象の位置決
め精度が高いのが特徴である。2. Description of the Related Art For example, in an NC machine tool such as a machining center or an NC lathe, a rotary force from a rotary drive source such as a servomotor is generally linearly fed by a feed mechanism including a rack and a pinion, a ball screw and a nut. The motion is converted into a motion, and a table for fixing the workpiece, a tool for cutting the workpiece, and the like are moved to predetermined positions. Also, N
As a control system of the control axis of the C machine tool, a so-called full closed feedback system and a semi-closed feedback system are known. The fully closed feedback system is a system in which a position detecting device such as a linear scale is directly installed on a control target such as a table, and a position signal from the position detecting device is fed back to a servomotor to perform position control. This method is characterized in that the position of the control target can be directly detected, so that the positioning accuracy of the control target is high.
【0003】しかしながら、フルクローズドフィードバ
ック方式では、位置検出装置とサーボモータとの間のフ
ィードバックループ中に、比較的機械剛性の低いラック
及びピンオン、ボールねじ及びナットなどからなる送り
機構が介在するため、サーボ系の固有周波数が低下し、
位置ループゲインを高めることが難しい。このため、サ
ーボ系の追従性を高めることが難しい。However, in the fully closed feedback system, a feed mechanism including a rack and a pin-on, a ball screw, and a nut having relatively low mechanical rigidity is interposed in a feedback loop between the position detecting device and the servomotor. The natural frequency of the servo system decreases,
It is difficult to increase the position loop gain. For this reason, it is difficult to improve the followability of the servo system.
【0004】一方、セミクローズドフィードバック方式
は、テーブル等の制御対象を駆動するサーボモータにレ
ゾルバや光学式のロータリエンコーダ等の回転位置検出
器を取り付け、この回転位置検出器からの検出された回
転量をサーボモータにフィードバックし、サーボモータ
の回転量を制御することで間接的にテーブル等の制御対
象の位置制御を行う方式である。この方式では、サーボ
ループ中に比較的機械剛性の低いラック及びピンオン、
ボールねじ及びナットなどからなる送り機構が介在しな
いため、サーボ系の固有周波数を高くとれ、サーボモー
タの追従性を高くすることが可能であることが特徴であ
る。On the other hand, in the semi-closed feedback system, a rotation position detector such as a resolver or an optical rotary encoder is attached to a servomotor that drives a control target such as a table, and the rotation amount detected from the rotation position detector is detected. Is fed back to the servomotor, and the position of a control target such as a table is indirectly controlled by controlling the rotation amount of the servomotor. In this method, the rack and pin-on, which have relatively low mechanical rigidity during the servo loop,
Since a feed mechanism including a ball screw and a nut is not interposed, the characteristic frequency of the servo system can be increased, and the followability of the servomotor can be enhanced.
【0005】一方、ラックおよびピニオンや、ボールね
じ及びナットや、ウォームおよびウォームホイールなど
のような送り機構を用いた場合には、これらの送り機構
のねじのピッチに加工精度に起因するピッチ誤差(位置
決め誤差)が存在することは避けられない。このような
ピッチ誤差が存在すると、セミクローズドフィードバッ
ク方式においては、サーボモータの回転位置制御を正確
に行なっても、テーブル等の制御対象には目標座標への
位置決めの際に位置決め誤差が生じる。このため、NC
装置では、ピッチ誤差を補正するために、ピッチ誤差補
正機能が備わっているのが一般的である。上記のピッチ
誤差補正機能は、ねじ等の動力を伝達する伝達機構のピ
ッチ誤差を予め測定しておき、このピッチ誤差を、座標
位置とともにNC装置に記憶しておき、制御軸を駆動す
る際に位置決めする座標位置に応じたピッチ誤差を位置
指令に加算して位置決めすることでピッチ誤差を補正し
ている。On the other hand, when feed mechanisms such as a rack and a pinion, a ball screw and a nut, and a worm and a worm wheel are used, a pitch error (pitch error) caused by machining accuracy is caused by a pitch of the screws of these feed mechanisms. It is inevitable that a positioning error exists. When such a pitch error exists, in the semi-closed feedback system, even if the rotational position of the servomotor is accurately controlled, a positioning error occurs in a control target such as a table when positioning to a target coordinate. Therefore, NC
The device generally has a pitch error correction function for correcting a pitch error. The above-described pitch error correction function measures a pitch error of a transmission mechanism for transmitting power, such as a screw, in advance, stores the pitch error together with a coordinate position in an NC device, and uses the same when driving a control shaft. The pitch error is corrected by adding the pitch error corresponding to the coordinate position to be positioned to the position command and positioning.
【0006】このような誤差を補正する技術としては、
たとえば、特開平8−118204号に開示された技術
がある。特開平8−118204号に開示された技術
は、位置決め誤差を補正するための位置決め座標値に対
する補正量の関係データを予め用意しておき、移動方向
に応じて上記の補正量を用いて位置決めを行なうもので
ある。Techniques for correcting such errors include:
For example, there is a technique disclosed in JP-A-8-118204. According to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-118204, data relating to a correction amount for a positioning coordinate value for correcting a positioning error is prepared in advance, and positioning is performed using the correction amount according to a moving direction. It is what you do.
【0007】また、フルクローズドフィードバック方式
においては、送り機構にピッチ誤差等の機械的誤差存在
が存在しても、理論的には、テーブル等の制御対象には
位置決め誤差が発生しない。例えば、図15に示すよう
に、2本のガイド102および103によって保持さ
れ、連結部101aにボールネジ104がねじ込まれ、
ボールネジ104の回転駆動によって位置決め制御が行
なわれるスライダ101の場合には、ガイド102に沿
って設けられたスケール部105aおよび検出部105
bからなるリニアスケール105によって、スライダ1
01の移動方向の位置検出は正確に行なわれる。しかし
ながら、スライダ101の送り方向が異なると、図15
に示すように、送り方向に応じてスライダ101は回転
角θ1 およびθ2 で若干回転した状態になることがあ
る。このような場合には、リニアスケール105によっ
てスライダ101の移動方向の位置検出が正確に行なわ
れたとしても、スライダ101に保持された例えば工具
等には位置決め誤差が生じてしまう。In the fully closed feedback system, even if a mechanical error such as a pitch error exists in the feed mechanism, a positioning error does not theoretically occur in a control target such as a table. For example, as shown in FIG. 15, the ball screw 104 is held by the two guides 102 and 103, and the ball screw 104 is screwed into the connecting portion 101a.
In the case of the slider 101 in which the positioning control is performed by the rotation driving of the ball screw 104, the scale unit 105a and the detection unit 105 provided along the guide 102
b, the linear scale 105 made of the slider 1
01 is accurately detected in the moving direction. However, if the feed direction of the slider 101 is different, FIG.
As shown in FIG. 7, the slider 101 may be slightly rotated at the rotation angles θ 1 and θ 2 depending on the feed direction. In such a case, even if the position of the slider 101 in the moving direction is accurately detected by the linear scale 105, a positioning error occurs in, for example, a tool or the like held by the slider 101.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のNC装置におけ
る位置決め誤差補正機能は、補正量が制御対象の位置決
め座標に応じて一意的に決定されていた。しかしなが
ら、ラックおよびピニオンや、ボールねじ及びナット
や、ウォームおよびウォームホイールなどのような噛合
歯面間にバックラッシが存在する伝達機構では、位置決
め時の制御軸の送り方向が異なると、噛み合う歯面が異
なる。上記のような伝達機構のねじのピッチは、加工精
度等に起因する誤差が存在し、位置決め時の制御軸の送
り方向が異なると、制御対象に発生する位置決め誤差も
異なった値となる場合がある。したがって、従来のNC
装置におけるピッチ誤差補正機能では、制御対象の位置
決め誤差を精度良く補正することが難しかった。さら
に、NC工作機械を長期間使用していると、上述の伝達
機構には、摩耗やガタが発生し、制御対象に発生する位
置決め誤差も経時変化することがある。このため、時間
が経過すると、最初に設定した補正量では制御対象の位
置決め誤差を精度良く補正することができなくなる。た
とえば、上述の特開平8−118204号に開示された
技術では、制御対象の位置決め誤差を補正する補正量を
変更するには、制御対象に生じる位置決め誤差を再度測
定し、この結果を基にNC装置のソフトウエアを変更す
る必要があるため、多大の時間を要するという不利益も
あった。加えて、従来においては、図15に示したよう
な、スライダ101の回転に起因する工具等の位置決め
誤差を補正することができなかった。In the positioning error correction function of the conventional NC device, the correction amount is uniquely determined according to the positioning coordinates of the control target. However, in a transmission mechanism such as a rack and a pinion, a ball screw and a nut, and a backlash between meshing tooth surfaces such as a worm and a worm wheel, if the feeding direction of the control shaft at the time of positioning is different, the meshing tooth surfaces may be different. different. The screw pitch of the transmission mechanism as described above has an error due to machining accuracy and the like, and if the feed direction of the control axis at the time of positioning is different, the positioning error generated in the control target may also have a different value. is there. Therefore, the conventional NC
With the pitch error correction function of the device, it has been difficult to accurately correct the positioning error of the control target. Further, when the NC machine tool has been used for a long period of time, the transmission mechanism described above may be worn or rattled, and the positioning error generated in the control target may change with time. Therefore, when the time elapses, it becomes impossible to accurately correct the positioning error of the control target with the initially set correction amount. For example, in the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-118204, in order to change the correction amount for correcting the positioning error of the control target, the positioning error occurring in the control target is measured again, and the NC is determined based on the result. There is also a disadvantage that it takes a lot of time because the software of the device needs to be changed. In addition, conventionally, it was not possible to correct a positioning error of a tool or the like caused by the rotation of the slider 101 as shown in FIG.
【0009】本発明は、上記のような問題を解消すべく
なされたものであって、制御対象の位置決め制御を行な
う際に、制御対象に発生する位置決め誤差を精度良く補
正可能で、かつ、制御対象の位置決め誤差の経時変化等
の変化に迅速に対応することができるNC工作機械の制
御装置および位置決め制御方法を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and it is possible to accurately correct a positioning error occurring in a control target when performing positioning control of the control target, and to control the positioning error. An object of the present invention is to provide a control device and a positioning control method for an NC machine tool that can quickly respond to a change such as a temporal change of a target positioning error.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、伝達手段を介
して回転駆動手段によって制御対象を駆動する制御軸を
有するNC工作機械の前記回転駆動手段の駆動制御を行
なうNC工作機械の制御装置であって、前記回転駆動手
段の回転量を検出する回転量検出手段の検出信号を入力
する回転量入力手段と、前記制御対象の移動量を検出す
る移動量検出手段の検出信号を入力する制御対象移動量
入力手段と、前記回転量入力手段および制御軸移動量入
力手段からの入力情報に基づいて、前記制御対象の位置
決め時における前記制御対象に生じる位置決め誤差を算
出し、この位置決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に
対する制御指令を補正するための補正情報を算出する補
正情報生成手段と、前記補正情報生成手段によって生成
された補正情報に基づいて、前記制御対象の位置制御を
行なう位置制御手段とを有する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a control apparatus for an NC machine tool, which controls the drive of the rotary drive means of an NC machine tool having a control axis driven by a rotary drive means via a transmission means. A rotation amount input means for inputting a detection signal of a rotation amount detection means for detecting a rotation amount of the rotation drive means, and a control for inputting a detection signal of a movement amount detection means for detecting a movement amount of the controlled object Based on input information from the target movement amount input means, the rotation amount input means and the control axis movement amount input means, calculate a positioning error occurring in the control target at the time of positioning the control target, based on the positioning error. Correction information generating means for calculating correction information for correcting a control command to the rotation driving means, and correction information generated by the correction information generating means. And Zui, and a position control means for controlling the position of the controlled object.
【0011】前記補正情報生成手段は、前記回転量入力
手段からの入力情報を前記制御対象の移動量に換算し、
この換算値と前記制御対象移動量入力手段からの入力情
報とを比較して前記位置決め誤差を算出する。[0011] The correction information generating means converts input information from the rotation amount input means into a movement amount of the controlled object,
The positioning error is calculated by comparing this converted value with the input information from the controlled object moving amount input means.
【0012】前記補正情報生成手段は、前記補正情報を
前記NC工作機械の動作条件と関連付けて記憶してい
る。[0012] The correction information generating means stores the correction information in association with the operating conditions of the NC machine tool.
【0013】前記補正情報生成手段は、前記位置決め誤
差を補正する補正情報を前記制御対象の正逆双方の送り
方向について生成する。The correction information generating means generates correction information for correcting the positioning error for both forward and reverse feed directions of the controlled object.
【0014】前記移動量検出手段は、前記制御対象の移
動方向に沿って設けられたリニアスケールからなる。The moving amount detecting means comprises a linear scale provided along a moving direction of the controlled object.
【0015】本発明は、制御対象を駆動する制御軸を有
するNC工作機械の駆動制御を行なうNC工作機械の制
御装置であって、前記制御対象の移動量を検出する第1
の移動量検出手段の検出信号を入力する第1の制御対象
移動量入力手段と、前記制御対象の所定の制御点の移動
量を検出する第2の移動量検出手段の検出信号を入力す
る第2の制御対象移動量入力手段と、前記第1および第
2の制御軸移動量入力手段からの入力情報に基づいて、
前記制御対象の位置決め時における前記制御点に生じる
位置決め誤差を算出し、この位置決め誤差に基づいて前
記回転駆動手段に対する制御指令を補正するための補正
情報を算出する補正情報生成手段と、前記補正情報生成
手段によって生成された補正情報に基づいて、前記制御
対象の位置制御を行なう位置制御手段とを有する。The present invention is a control device for an NC machine tool for controlling the drive of an NC machine tool having a control axis for driving a control object, wherein the control device detects a moving amount of the control object.
A first control object movement amount input means for inputting a detection signal of the movement amount detection means, and a second control amount detection means for inputting a detection signal of the second movement amount detection means for detecting the movement amount of a predetermined control point of the control object. 2 based on input information from the controlled object movement amount input means and the first and second control axis movement amount input means.
Correction information generating means for calculating a positioning error occurring at the control point at the time of positioning the control target, and calculating correction information for correcting a control command to the rotary driving means based on the positioning error; and A position control unit that controls the position of the control target based on the correction information generated by the generation unit.
【0016】本発明は、伝達手段を介して回転駆動手段
によって制御対象を駆動する制御軸を有するNC工作機
械の前記回転駆動手段の駆動制御を行なうNC工作機械
の制御装置であって、前記制御対象の所定の制御点の移
動量を検出する移動量検出手段の検出信号を入力する制
御対象移動量入力手段と、前記回転駆動手段の回転量を
検出する回転量検出手段の検出信号を入力する回転量入
力手段と、前記制御軸移動量入力手段および回転量入力
手段からの入力情報に基づいて、前記制御対象の位置決
め時における前記制御点に生じる位置決め誤差を算出
し、この位置決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に対
する制御指令を補正するための補正情報を算出する補正
情報生成手段と、前記補正情報生成手段によって生成さ
れた補正情報に基づいて、前記制御対象の位置制御を行
なう位置制御手段とを有する。According to the present invention, there is provided an NC machine tool control device for controlling the drive of said rotary drive means of an NC machine tool having a control axis driven by a rotary drive means via a transmission means. A control target movement amount input means for inputting a detection signal of a movement amount detection means for detecting a movement amount of a target predetermined control point, and a detection signal of a rotation amount detection means for detecting a rotation amount of the rotation drive means. A rotation amount input unit, based on input information from the control axis movement amount input unit and the rotation amount input unit, calculates a positioning error occurring at the control point at the time of positioning the control target, based on the positioning error Correction information generating means for calculating correction information for correcting a control command to the rotation driving means; and a correction information generating means for calculating correction information based on the correction information generated by the correction information generating means. Te, and a position control means for controlling the position of the controlled object.
【0017】本発明は、伝達手段を介して回転駆動手段
によって制御対象を駆動する制御軸を有するNC工作機
械の前記回転駆動手段の駆動制御を行なうNC工作機械
の位置決め制御方法であって、前記回転駆動手段の回転
量および前記制御対象の移動量を検出する検出ステップ
と、前記検出した回転量を前記制御対象の移動量に換算
し、この換算した移動量と前記制御対象の移動量とを比
較して前記制御対象の位置決め誤差を算出する位置決め
誤差算出ステップと、前記位置決め誤差を基に、この位
置決め誤差を補正するための補正情報を生成する補正情
報生成ステップと、前記補正情報を基に、前記回転駆動
手段に対する制御指令を補正して、前記制御対象の位置
制御を行なう制御ステップとを有する。The present invention relates to a positioning control method for an NC machine tool, which controls the drive of said rotary drive means of an NC machine tool having a control axis for driving a control target by a rotary drive means via a transmission means. A detecting step of detecting a rotation amount of the rotation driving means and a movement amount of the control target; and converting the detected rotation amount to a movement amount of the control target, and calculating the converted movement amount and the movement amount of the control target. A positioning error calculation step of comparing and calculating a positioning error of the control target; a correction information generating step of generating correction information for correcting the positioning error based on the positioning error; and A control step of correcting a control command to the rotation driving means to perform position control of the control target.
【0018】前記検出ステップおよび位置決め誤差算出
ステップでは、前記制御軸を正逆双方の送り方向に駆動
して、正逆双方の送り方向における位置決め誤差を算出
し、前記補正情報生成ステップでは、正逆双方の送り方
向の補正情報を生成する。In the detecting step and the positioning error calculating step, the control shaft is driven in both forward and reverse feed directions to calculate a positioning error in both the forward and reverse feed directions. Correction information for both feed directions is generated.
【0019】前記検出ステップおよび位置決め誤差算出
ステップでは、前記検出ステップおよび位置決め誤差算
出ステップでは、制御軸のストローク内の複数点におけ
る位置決め誤差を算出し、前記補正情報生成ステップで
は、前記制御軸のストローク内の複数点における補正情
報を生成し、前記制御ステップでは、制御対象の位置決
め座標に応じて前記複数点における各補正情報を補間し
て制御指令を補正する。In the detecting step and the positioning error calculating step, the detecting step and the positioning error calculating step calculate positioning errors at a plurality of points within the stroke of the control axis, and the correction information generating step includes the step of calculating the stroke of the control axis. In the control step, the control command is corrected by interpolating the correction information at the plurality of points according to the positioning coordinates of the control target.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。第1実施形態 図1は、本発明に係る制御装置としてのNC装置の一実
施形態の構成を示す説明図である。図1において、NC
装置1は、位置指令発生部3と、サーボ制御部5と、位
置決め誤差補正部7とを有する。また、図1には、NC
工作機械の一例として、スライダ25と、スライダ25
の移動量を検出するリニアスケール30と、NC装置1
によって駆動制御されるサーボモータ21と、サーボモ
ータ21の回転量を検出するロータリエンコーダ22
と、サーボモータ21の駆動力をスライダ25に伝達す
るボールネジ23と、ボールネジ23がねじ込まれる雌
ネジが形成された連結部材24とを示している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an NC device as a control device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, NC
The device 1 includes a position command generator 3, a servo controller 5, and a positioning error corrector 7. Also, FIG.
As an example of a machine tool, a slider 25 and a slider 25
Linear scale 30 for detecting the moving amount of
And a rotary encoder 22 that detects the amount of rotation of the servomotor 21
And a ball screw 23 for transmitting the driving force of the servo motor 21 to the slider 25, and a connecting member 24 formed with a female screw into which the ball screw 23 is screwed.
【0021】位置指令発生部3は、例えば、被加工物を
加工する工具の軌跡データなどを所定の言語でプログラ
ミング化したNCプログラミングを解析(解読)処理し
て軌跡データを各制御軸の移動すべき位置指令に変換
し、これを各制御軸に分配する。NCプログラムは、一
般的には、CADシステムや自動プログラミングシステ
ムによって作成され、所定の記憶媒体を介して、また
は、通信手段によってNC装置1にダウンロードされ
る。The position command generator 3 analyzes (decodes) NC programming in which, for example, locus data of a tool for processing a workpiece is programmed in a predetermined language, and moves the locus data to each control axis. This is converted into a position command to be distributed and distributed to each control axis. The NC program is generally created by a CAD system or an automatic programming system, and is downloaded to the NC device 1 via a predetermined storage medium or by communication means.
【0022】サーボ制御部5は、位置ループ、速度ルー
プおよび電流ループとサーボドライバとから基本的に構
成される。位置ループは、たとえば、各制御軸の位置指
令(移動量)を受けて、これらの移動量とサーボモータ
21の回転位置を検出するロータリエンコーダ22から
の位置フィードバック信号との偏差に比例動作を施して
(位置ループゲインをかける)、これを速度ループに対
する速度指令として出力する。速度ループは、たとえ
ば、前記速度指令とロータリエンコーダ22からの位置
フィードバック信号のサンプリング時間毎の差分値(速
度フィードバック信号)との偏差に比例動作および積分
動作を施してトルク指令とし、これを電流ループに出力
する。電流ループは、たとえば、サーボモータ21の駆
動電流から換算したサーボモータ21の出力トルク信号
と上記トルク指令との偏差に比例動作を施して電流指令
とし、これをサーボドライバに所定の電気信号に変換し
て出力する。なお、上述の位置指令発生部3およびサー
ボ制御部5は、通常のNC装置に備わった機能である。The servo control unit 5 basically includes a position loop, a speed loop, a current loop, and a servo driver. The position loop receives, for example, a position command (movement amount) of each control axis, and performs a proportional operation on a deviation between these movement amounts and a position feedback signal from a rotary encoder 22 that detects the rotational position of the servomotor 21. (The position loop gain is multiplied), and this is output as a speed command for the speed loop. The speed loop performs, for example, a proportional operation and an integral operation on a deviation between the speed command and a difference value (speed feedback signal) of the position feedback signal from the rotary encoder 22 at each sampling time to obtain a torque command. Output to The current loop performs, for example, a proportional operation on a deviation between the output torque signal of the servo motor 21 converted from the drive current of the servo motor 21 and the torque command to generate a current command, which is converted to a predetermined electric signal by the servo driver. And output. The above-described position command generator 3 and servo controller 5 are functions provided in a normal NC device.
【0023】スライダ25は、たとえば、被加工物を保
持したり、工具を保持したりし、これらの保持物を所定
の位置に移動させる。リニアスケール30は、たとえ
ば、光学式の変位センサであり、スライダ25の直動方
向の移動量を検出する。リニアスケール30は、光源
と、正確なピッチの格子が刻んでありテーブルとともに
移動するメインスケールと、メインスケールに対向配置
され位相が互いに90度ずれた格子A,Bが形成された
インデックススケールと、インデックススケールの背後
に固定された受光器とを有している。スライダ25が所
定の方向に移動すると、光源からの光がメインスケール
およびインデックススケールの格子を通過して受光器に
至り、受光器には正弦波状の光量が入り、これをパルス
信号に変換することにより、移動量に応じたパルスが得
られる。また、格子A,Bとは位相が互いに90度ずれ
たいることから、メインスケールの移動方向を判別する
ことができる。したがって、リニアスケール30の検出
パルスを積算することにより、スライダ25の現在位置
を管理できる。The slider 25 holds, for example, a workpiece or a tool, and moves the holder to a predetermined position. The linear scale 30 is, for example, an optical displacement sensor, and detects the amount of movement of the slider 25 in the linear motion direction. The linear scale 30 includes a light source, a main scale engraved with a grid of a precise pitch and moving together with the table, an index scale formed with grids A and B arranged opposite to the main scale and having phases shifted from each other by 90 degrees. A light receiver fixed behind the index scale. When the slider 25 moves in a predetermined direction, the light from the light source passes through the grids of the main scale and the index scale to reach the light receiving device, and the light receiving device receives a sinusoidal light amount, which is converted into a pulse signal. As a result, a pulse corresponding to the amount of movement is obtained. Further, since the phases of the gratings A and B are shifted from each other by 90 degrees, the moving direction of the main scale can be determined. Therefore, the current position of the slider 25 can be managed by integrating the detection pulses of the linear scale 30.
【0024】サーボモータ21は、サーボ制御部5の有
するサーボドライバからの駆動電流によって位置制御さ
れる。ロータリエンコーダ22は、例えば、インクリメ
ンタル方式のロータリエンコーダまたはアブソリュート
方式のロータリエンコーダを用いることができる。イン
クリメンタル方式のロータリエンコーダを用いた場合に
は、当該ロータリエンコーダは1回転毎の位置信号を回
転パルス信号として出力することから、回転パルス信号
の積算値をサーボ制御部5において管理することによ
り、サーボモータの絶対的な回転位置を管理できる。The position of the servo motor 21 is controlled by a drive current from a servo driver of the servo controller 5. As the rotary encoder 22, for example, an incremental type rotary encoder or an absolute type rotary encoder can be used. When an incremental type rotary encoder is used, the rotary encoder outputs a position signal for each rotation as a rotation pulse signal. The absolute rotation position of the motor can be managed.
【0025】ボールネジ23および連結部材24は、サ
ーボモータ21の回転駆動力を直線運動に変換してスラ
イダ25に伝達する伝達手段であり、ボールネジ23と
連結部材24の雌ネジとの間にはバックラッシやネジの
ピッチ誤差が存在する。このため、サーボモータ21を
正確に回転制御してスライダ25を位置決め制御して
も、スライダ25には位置決め誤差が生じることにな
る。The ball screw 23 and the connecting member 24 are transmission means for converting the rotational driving force of the servomotor 21 into linear motion and transmitting the linear motion to the slider 25, and a backlash is provided between the ball screw 23 and the female screw of the connecting member 24. And screw pitch errors. Therefore, even if the rotation of the servomotor 21 is accurately controlled to control the positioning of the slider 25, a positioning error occurs in the slider 25.
【0026】誤差補正部7は、図2に示すように、位置
決め誤差補正機能部8およびバックラッシ補正機能部9
を有している。なお、図2は、図1のNC装置の制御ブ
ロック図である。図2に示すように、本実施形態では、
位置指令rが入力される加算部35にバックラッシ補正
量Beおよび位置決め誤差補正量Peを加算し、これと
サーボモータ21の回転位置xとの偏差eを速度ループ
・電流ループ45に入力する構成をとる。これにより、
バックラッシ誤差および位置決め誤差が補正される。As shown in FIG. 2, the error correction section 7 includes a positioning error correction function section 8 and a backlash correction function section 9.
have. FIG. 2 is a control block diagram of the NC device of FIG. As shown in FIG. 2, in the present embodiment,
The backlash correction amount Be and the positioning error correction amount Pe are added to the adder 35 to which the position command r is input, and a deviation e between the backlash correction amount Pe and the rotational position x of the servomotor 21 is input to the speed loop / current loop 45. Take. This allows
The backlash error and the positioning error are corrected.
【0027】バックラッシ補正機能部9は、制御軸の送
り方向の逆転時、すなわち、スライダ25の移動方向の
逆転時に、連結部材24とボールネジ23との間に発生
する機械誤差(バックラッシ)を、工作機械の組立調整
時等に予め測定しておき、これを補正する補正量Beを
逆転時に位置指令rに加算することにより、バックラッ
シによる誤差を補正する機能を有する。バックラッシ補
正機能部9は、通常のNC工作機械のNC装置に備わっ
た機能である。The backlash correction function unit 9 applies a mechanical error (backlash) generated between the connecting member 24 and the ball screw 23 at the time of reverse rotation of the control shaft in the feed direction, that is, at the time of reverse rotation of the slider 25 in the moving direction. It has a function of correcting an error due to backlash by measuring in advance at the time of machine assembly adjustment or the like, and adding a correction amount Be for correcting this to the position command r at the time of reverse rotation. The backlash correction function unit 9 is a function provided in an NC device of a normal NC machine tool.
【0028】位置決め誤差補正機能部8は、スライダ2
5の目標座標への位置決め時に発生する位置決め誤差を
補正する補正量Peを位置指令rに加算することによ
り、位置決め誤差を補正する機能を有する。位置決め誤
差補正機能部8の具体的な説明は後述する。The positioning error correction function unit 8 includes the slider 2
5 has a function of correcting a positioning error by adding a correction amount Pe for correcting a positioning error generated at the time of positioning to the target coordinates to the position command r. The specific description of the positioning error correction function unit 8 will be described later.
【0029】図3は、図1に示したNC装置1のハード
ウエア構成の一例を示す構成図である。図3において、
マイクロプロセッサ51は、ROM(Read Only Memor
y) 52、RAM(Random Access Memory) 53、イン
ターフェース回路54,56、グラフィック制御回路5
8、表示装置59、キーボード261、ソフトウエアキ
ー60等とバスを介して接続されている。マイクロプロ
セッサ51は、ROM52に格納されたシステムプログ
ラムにしたがって、NC装置1全体を制御する。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a hardware configuration of the NC apparatus 1 shown in FIG. In FIG.
The microprocessor 51 has a ROM (Read Only Memor
y) 52, RAM (Random Access Memory) 53, interface circuits 54 and 56, graphic control circuit 5
8, the display device 59, the keyboard 261, the software keys 60, and the like are connected via a bus. The microprocessor 51 controls the entire NC device 1 according to a system program stored in the ROM 52.
【0030】ROM52には、上記した位置指令発生部
3、サーボ制御部5および誤差補正部7などを実現する
プログラムや、NC装置1全体を制御するためのシステ
ムプログラムが格納される。RAM53は、ROM52
に格納されたプログラムがダウンロードされたり、各種
のNCプログラム、データなどが格納され、例えば、後
述する補正量データ等が格納される。The ROM 52 stores a program for realizing the position command generator 3, the servo controller 5, the error corrector 7, and the like, and a system program for controlling the entire NC device 1. RAM 53 is ROM 52
Is stored, and various NC programs, data, and the like are stored. For example, correction amount data described later is stored.
【0031】グラフィック制御回路58は、ディジタル
信号を表示用の信号に変換し、表示装置59に与える。
表示装置59には、例えば、CRT表示装置や液晶表示
装置が使用される。表示装置59は、ソフトウエアキー
60またはキーボード61を用いて作業者が対話形式で
加工プログラムを作成していくときに、形状、加工条件
および生成された加工プログラム等を表示する。作業者
は、表示装置59に表示される内容(対話形データ入力
画面)にしたがってデータを入力することにより、加工
プログラムを作成することができる。表示装置59の画
面には、その画面で受けられる作業またはデータがメニ
ュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を選択
するかは、メニューの下のソフトウエアキー60を押す
ことにより行う。キーボード61は、NC装置1に必要
なデータを入力するのに使用される。The graphic control circuit 58 converts the digital signal into a signal for display and supplies the signal to the display device 59.
As the display device 59, for example, a CRT display device or a liquid crystal display device is used. The display device 59 displays the shape, the processing conditions, the generated processing program, and the like when the operator creates the processing program interactively using the software key 60 or the keyboard 61. The operator can create a machining program by inputting data according to the contents (interactive data input screen) displayed on the display device 59. On the screen of the display device 59, operations or data received on the screen are displayed in a menu format. Which item to select from the menu is selected by pressing a software key 60 below the menu. The keyboard 61 is used to input data necessary for the NC device 1.
【0032】インターフェース回路54は、マイクロプ
ロセッサ51から出力された位置指令等の指令を所定の
信号に変換してサーボドライバ57に出力する。また、
インターフェース回路54は、サーボモータ21に備わ
ったロータリエンコーダ22からの検出パルスを逐次カ
ウントし、所定のディジタル信号に変換してマイクロプ
ロセッサ51に出力する。The interface circuit 54 converts a command such as a position command output from the microprocessor 51 into a predetermined signal and outputs the signal to the servo driver 57. Also,
The interface circuit 54 sequentially counts detection pulses from the rotary encoder 22 provided in the servomotor 21, converts the detection pulses into a predetermined digital signal, and outputs the digital signal to the microprocessor 51.
【0033】インターフェース回路56は、リニアスケ
ール25の検出パルスを逐次カウントし、所定のディジ
タル信号に変換してマイクロプロセッサ51に出力す
る。The interface circuit 56 sequentially counts the detection pulses of the linear scale 25, converts the pulses into a predetermined digital signal, and outputs the digital signal to the microprocessor 51.
【0034】次に、上述した位置決め誤差補正機能部8
について説明する。図4は、位置決め誤差補正機能部8
の構成図である。図4において、位置決め誤差補正機能
部8は、回転量入力部31と、移動量入力部32と、比
較部33と、位置決め誤差算出部34と、補正量算出部
35と、記憶部36とを有している。Next, the above-described positioning error correction function section 8
Will be described. FIG. 4 shows a positioning error correction function unit 8.
FIG. 4, the positioning error correction function unit 8 includes a rotation amount input unit 31, a movement amount input unit 32, a comparison unit 33, a positioning error calculation unit 34, a correction amount calculation unit 35, and a storage unit 36. Have.
【0035】回転量入力部7は、ロータリエンコーダ2
2の検出する検出パルスを取得する。検出パルスは、た
とえば、パラレルデータとして入力され、これを所定の
サンプリングレート毎に取り込む。移動量入力部11
は、リニアスケール30の検出した検出パルスを取得す
る。The rotation input unit 7 includes the rotary encoder 2
2 to obtain the detection pulse to be detected. The detection pulse is input, for example, as parallel data, and is taken in at every predetermined sampling rate. Moving amount input unit 11
Acquires a detection pulse detected by the linear scale 30.
【0036】比較部33は、回転量入力部7が取り込ん
だ検出パルスをスライダ25の位置に換算する。そし
て、換算値とリニアスケール30の検出した検出パルス
とを比較する。この比較結果が一致する場合には、スラ
イダ25に位置決め誤差は生じていないと判断する。比
較結果が一致しない場合には、スライダ25に位置決め
誤差が生じていると判断する。The comparison unit 33 converts the detection pulse received by the rotation amount input unit 7 into the position of the slider 25. Then, the converted value is compared with the detection pulse detected by the linear scale 30. If the comparison results match, it is determined that no positioning error has occurred in the slider 25. If the comparison results do not match, it is determined that the slider 25 has a positioning error.
【0037】位置決め誤差算出部34は、上記の比較結
果が一致しない場合に、換算値とリニアスケール30の
検出パルスとの差を算出し、これをサーボモータ21の
回転量(パルス量)に換算する。When the above comparison results do not match, the positioning error calculation section 34 calculates the difference between the converted value and the pulse detected by the linear scale 30, and converts the difference into the rotation amount (pulse amount) of the servo motor 21. I do.
【0038】補正量算出部35は、回転量に換算された
位置決め誤差を補正(キャンセル)するための、サーボ
モータ21への補正量を算出する。記憶部36は、この
補正量を、例えば上記したRAMの所定のアドレスに記
憶する。The correction amount calculator 35 calculates a correction amount for the servo motor 21 for correcting (cancelling) the positioning error converted into the rotation amount. The storage unit 36 stores this correction amount at, for example, the above-mentioned predetermined address of the RAM.
【0039】ここで、位置決め誤差の検出方法について
説明する。まず、たとえば、図5(a)に示すように、
スライダ25のストローク内において基準位置Aおよび
Bの間で、スライダ25を位置Aから所定の速度で移動
して、目標座標位置Mに位置決めする。なお、位置Aか
ら位置Bへの移動を正方向の移動とし、位置Bから位置
Aへの移動を逆方向の移動とする。このとき、スライダ
25が位置Mの手前の位置Cで停止したとすると、位置
Mと位置Cとの距離h1が位置決め誤差となる。この位
置決め誤差h1は、サーボモータ21の回転量が正確な
らば、リニアスケール30の検出パルスから得たスライ
ダ25の位置と、サーボモータ21のロータリエンコー
ダ22の検出パルスから換算したスライダ25の位置と
の差から算出することができる。したがって、位置Mを
基準位置AおよびBの間で複数設け、各位置Mについて
基準位置Aから位置決め動作を行うことによって、各位
置での位置決め誤差h1が得られる。なお、スライダ2
5は基準位置Aに正確に位置決めする必要がある。この
結果、移動方向が正方向の複数位置における位置決め誤
差h1が得られ、これを補正するための補正量が得られ
る。Here, a method of detecting a positioning error will be described. First, for example, as shown in FIG.
The slider 25 is moved from the position A at a predetermined speed between the reference positions A and B within the stroke of the slider 25 and positioned at the target coordinate position M. Note that the movement from the position A to the position B is referred to as a forward movement, and the movement from the position B to the position A is referred to as a reverse movement. At this time, if the slider 25 stops at the position C before the position M, the distance h1 between the position M and the position C becomes a positioning error. If the rotation amount of the servomotor 21 is accurate, the positioning error h1 is determined by the position of the slider 25 obtained from the detection pulse of the linear scale 30 and the position of the slider 25 converted from the detection pulse of the rotary encoder 22 of the servomotor 21. Can be calculated from the difference. Therefore, by providing a plurality of positions M between the reference positions A and B and performing a positioning operation from the reference position A for each position M, a positioning error h1 at each position can be obtained. The slider 2
5 needs to be accurately positioned at the reference position A. As a result, a positioning error h1 at a plurality of positions where the moving direction is the forward direction is obtained, and a correction amount for correcting this is obtained.
【0040】次いで、図5(b)に示すように、スライ
ダ25を基準位置Bから所定の速度で移動して、位置M
に位置決めする。このとき、スライダ25が位置Mの手
前の位置Dで停止したとすると、位置Mと位置Dとの距
離h2が位置決め誤差となる。この位置決め誤差h2
は、上述と同様に、サーボモータ21のロータリエンコ
ーダ22の検出パルスから換算したスライダ25の位置
との差から算出することができ、位置Mを基準位置Aお
よびBの間で複数設けることにより、移動方向が逆方向
の複数位置における位置決め誤差h2が得られ、これを
補正するための補正量が得られる。Next, as shown in FIG. 5B, the slider 25 is moved from the reference position B at a predetermined speed, and
Position. At this time, if the slider 25 stops at the position D before the position M, the distance h2 between the position M and the position D becomes a positioning error. This positioning error h2
Can be calculated from the difference between the position of the slider 25 converted from the detection pulse of the rotary encoder 22 of the servomotor 21 as described above. By providing a plurality of positions M between the reference positions A and B, The positioning error h2 is obtained at a plurality of positions where the moving direction is opposite, and a correction amount for correcting this is obtained.
【0041】図6は、上述の方法によって得られた、正
逆双方向の位置決め誤差補正量の一例を示す説明図であ
る。図6では、スライダ25のストローク内の基準位置
Aと基準位置Bとの間の各位置M1 〜M7 について位置
決め誤差補正量を算出した。位置M1 〜M7 の間の座標
への位置決めは、隣合う位置決め誤差補正量を直線補間
して決定することができる。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the forward and reverse bidirectional positioning error correction amounts obtained by the above-described method. In FIG. 6, the positioning error correction amount is calculated for each of the positions M1 to M7 between the reference position A and the reference position B within the stroke of the slider 25. Positioning to the coordinates between the positions M1 to M7 can be determined by linearly interpolating the adjacent positioning error correction amounts.
【0042】図7および図8は、本実施形態のNC装置
1の動作を説明するためのフローチャートである。図7
は位置決め誤差補正量を得るまでのNC装置1の動作を
説明するためのフローチャートであり、図8は位置決め
誤差補正量を用いたNC装置1の位置決め制御動作を説
明するためのフローチャートである。以下、フローチャ
ートに基づいて説明する。FIGS. 7 and 8 are flowcharts for explaining the operation of the NC apparatus 1 according to this embodiment. FIG.
8 is a flowchart for explaining the operation of the NC apparatus 1 until the positioning error correction amount is obtained, and FIG. 8 is a flowchart for explaining the positioning control operation of the NC apparatus 1 using the positioning error correction amount. Hereinafter, description will be given based on a flowchart.
【0043】まず、スライダ25の基準位置Aからの正
方向の送りによる位置決め動作を行なう(ステップS
1)。位置決めが完了した時点で、ロータリエンコーダ
22とリニアスケール30から検出パルスを取得する
(ステップS2)。ステップS1およびS2の動作は、
たとえば、上記した位置M1 〜M7 についてすべて完了
するまで繰り返し行い(ステップS3)、サーボモータ
21の各回転量およびスライダ25の各移動量を保持し
ておく。First, a positioning operation is performed by feeding the slider 25 in the forward direction from the reference position A (step S).
1). When the positioning is completed, a detection pulse is obtained from the rotary encoder 22 and the linear scale 30 (Step S2). The operation of steps S1 and S2 is as follows:
For example, the process is repeated until all the positions M1 to M7 are completed (step S3), and each rotation amount of the servo motor 21 and each movement amount of the slider 25 are held.
【0044】次いで、同様に、スライダ25の基準位置
Bからの逆方向の送りによる位置決め動作を行ない、上
記した位置M1 〜M7 についてすべて完了するまで繰り
返し行なう(ステップS4,S5,S6)。Next, similarly, the positioning operation is performed by feeding the slider 25 in the reverse direction from the reference position B, and the operation is repeated until all the positions M1 to M7 are completed (steps S4, S5, S6).
【0045】次いで、ステップS1〜S6において得ら
れたサーボモータ21の各回転量をスライダ25の移動
量に換算する(ステップS7)。そして、この換算値と
対応するステップS1〜S6において得られたスライダ
25の各移動量とを比較する(ステップS8)。Next, each rotation amount of the servo motor 21 obtained in steps S1 to S6 is converted into a movement amount of the slider 25 (step S7). Then, the converted value is compared with the corresponding movement amount of the slider 25 obtained in steps S1 to S6 (step S8).
【0046】この比較結果から、正逆双方の送りによ
る、各位置M1 〜M7 における位置決め誤差を算出する
(ステップS9)。次いで、得られた各位置決め誤差か
ら、サーボモータ21に与えるべき補正量を生成する
(ステップS10)。From this comparison result, a positioning error at each of the positions M1 to M7 due to both forward and reverse feeds is calculated (step S9). Next, a correction amount to be given to the servomotor 21 is generated from the obtained positioning errors (step S10).
【0047】そして、生成した補正量を、各目標位置座
標M1 〜M7 および正逆双方の送りに関連付けて、所定
のアドレスに記憶する。Then, the generated correction amount is stored in a predetermined address in association with each of the target position coordinates M1 to M7 and both forward and reverse feeds.
【0048】ここまで説明したステップは、NC工作機
械の加工毎あるいは一定期間毎に実行することができ
る。この結果、現在のスライダ25(NC工作機械)に
発生している位置決め誤差を補正するための補正量が得
られることになり、より精度の高い位置決め制御が可能
となる。The steps described so far can be executed for each machining of the NC machine tool or at regular intervals. As a result, a correction amount for correcting a positioning error occurring in the current slider 25 (NC machine tool) can be obtained, and positioning control with higher accuracy can be performed.
【0049】次いで、上述のステップで得られた位置決
め誤差補正量を用いてスライダ25の実際の位置制御を
行なう。図8に示すように、これから位置決め使用とす
る目標位置決め座標を取得する(ステップS21)。こ
れは、位置指令発生部3からの位置指令rを読みだすこ
とにより行なう。Next, the actual position control of the slider 25 is performed using the positioning error correction amount obtained in the above steps. As shown in FIG. 8, target positioning coordinates to be used for positioning are acquired from this (step S21). This is performed by reading out the position command r from the position command generator 3.
【0050】次いで、位置指令発生部3からの位置指令
rに基づいて、スライダ25の移動方向を検出し(ステ
ップS22)、移動方向が正方向か逆方向かを判断する
(ステップS23)。スライダ25の移動方向が正方向
の場合には、正方向送りによる目標位置決め座標に対応
する位置決め誤差補正量を読みだす(ステップS2
4)。逆方向の場合には、逆方向送りによる目標位置決
め座標に対応する位置決め誤差補正量を読みだす(ステ
ップS25)。このとき、目標位置決め座標が複数の位
置M1 〜M7 の間である場合には、これに隣接する2つ
の位置決め誤差補正量を読み出し、これを直線補間して
当該目標位置決め座標に対応する位置決め誤差補正量を
算出する。Next, based on the position command r from the position command generator 3, the moving direction of the slider 25 is detected (step S22), and it is determined whether the moving direction is forward or reverse (step S23). If the moving direction of the slider 25 is the forward direction, a positioning error correction amount corresponding to the target positioning coordinates by forward feed is read (step S2).
4). In the case of the reverse direction, a positioning error correction amount corresponding to the target positioning coordinate by the reverse feed is read (step S25). At this time, if the target positioning coordinates are between a plurality of positions M1 to M7, two adjacent positioning error correction amounts are read out and linearly interpolated to correct the positioning error correction amounts corresponding to the target positioning coordinates. Calculate the amount.
【0051】次いで、得られた位置決め誤差補正量を位
置指令rに加算し(ステップS26)、これを出力す
る。Next, the obtained positioning error correction amount is added to the position command r (step S26), and this is output.
【0052】ここで、位置指令発生部3からの次の位置
指令rに基づいて、スライダ25の移動方向が逆転しな
いかを判別する(ステップS27)。スライダ25の移
動方向が逆転する場合には、次の位置指令r(反転時の
位置指令)に上述したバックラッシ補正量を加算する
(ステップS28)。Here, it is determined whether or not the moving direction of the slider 25 is reversed based on the next position command r from the position command generator 3 (step S27). If the moving direction of the slider 25 is reversed, the above-described backlash correction amount is added to the next position command r (the position command at the time of reversal) (step S28).
【0053】以上のように、本実施形態によれば、同一
の座標への送り方向が異なる位置決めであっても、精度
よく位置決め誤差を補正することができる。また、経時
変化によって位置決め誤差が変化しても、本実施形態に
係るNC装置1は位置決め誤差補正量を自動的に更新す
ることができるため、容易にお対応することができる。
また、本実施形態では、位置決め誤差補正と同時に、バ
ックラッシ補正も可能であるため、単に位置決め精度を
向上させることができるのみならず、軌跡精度を向上さ
せることができる。As described above, according to the present embodiment, the positioning error can be corrected with high accuracy even if the positioning is performed in the same coordinate in different feed directions. Further, even if the positioning error changes due to aging, the NC device 1 according to the present embodiment can automatically update the positioning error correction amount, and therefore can easily cope with it.
Further, in the present embodiment, since the backlash correction can be performed simultaneously with the positioning error correction, not only the positioning accuracy can be improved, but also the trajectory accuracy can be improved.
【0054】第2実施形態 図9は、本発明に係る制御装置の他の実施形態の構成を
示す説明図であり、図10は、図9に示す誤差算出装置
2の構成を示す説明図である。図9に示す構成は、NC
装置1および誤差算出装置2によって本発明の制御装置
を実現している場合である。図9において、誤差算出装
置2には、リニアスケール30およびロータリエンコー
ダ22からの検出信号30sが入力され、上述した補正
量を算出してNC装置1に出力する。誤差算出装置2
は、図10に示すように、上述の第1実施形態の場合と
同様、回転量入力部31と、移動量入力部32と、比較
部33と、位置決め誤差算出部34と、補正量算出部3
5とを有している。すなわち、NC装置1には記憶部3
6のみを有し、他の機能は誤差算出装置2が有してい
る。また、誤差算出装置2は、補正量算出部35におい
て算出された補正量をNC装置1に送出する出力部37
を有している。 Second Embodiment FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of another embodiment of the control device according to the present invention, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of the error calculation device 2 shown in FIG. is there. The configuration shown in FIG.
This is a case where the control device of the present invention is realized by the device 1 and the error calculation device 2. In FIG. 9, a detection signal 30 s from the linear scale 30 and the rotary encoder 22 is input to the error calculation device 2, calculates the above-described correction amount, and outputs the correction amount to the NC device 1. Error calculation device 2
As shown in FIG. 10, similarly to the first embodiment described above, the rotation amount input unit 31, the movement amount input unit 32, the comparison unit 33, the positioning error calculation unit 34, and the correction amount calculation unit 3
5 is provided. That is, the storage unit 3 is stored in the NC device 1.
6, and the other functions are provided by the error calculation device 2. The error calculating device 2 also includes an output unit 37 that sends the correction amount calculated by the correction amount calculating unit 35 to the NC device 1.
have.
【0055】誤差算出装置2は、たとえば、パーソナル
コンピュータによって構成することができる。出力部3
7は、たとえば、RS−232Cなどの通信手段を用い
て実現することができる。本実施形態の構成とすれば、
NC装置内のデータの送受等に必要なプログラムを追加
または改変するだけでよく、汎用的なパーソナルコンピ
ュータを用いて本発明の制御装置を実現することができ
る。The error calculation device 2 can be constituted by, for example, a personal computer. Output unit 3
7 can be realized using communication means such as RS-232C, for example. With the configuration of the present embodiment,
It is only necessary to add or modify a program necessary for transmitting and receiving data in the NC device, and the control device of the present invention can be realized using a general-purpose personal computer.
【0056】第3実施形態 図11は、本発明に係る制御装置のさらに他の実施形態
の構成を示す説明図であり、図12は、図11に示す誤
差算出装置2の構成を示す説明図である。図11に示す
装置構成は、上述の第2の実施形態と略同様であるが、
本実施形態では、スライダ25の所定の制御点、たとえ
ば、スライダ25に工具が固定されている場合には工具
の正確な移動量を検出するためのレーザ測長器301の
検出信号301sが誤差算出装置2に入力されている点
である。 Third Embodiment FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configuration of a further embodiment of the control device according to the present invention. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the configuration of the error calculation device 2 shown in FIG. It is. The device configuration shown in FIG. 11 is substantially the same as that of the above-described second embodiment,
In the present embodiment, a predetermined control point of the slider 25, for example, when a tool is fixed to the slider 25, a detection signal 301 s of the laser length measuring device 301 for detecting an accurate movement amount of the tool is used to calculate an error. This is the point input to the device 2.
【0057】誤差算出装置2は、図12に示すように、
第2実施形態と同様に、回転量入力部31と、移動量入
力部32と、比較部33と、位置決め誤差算出部34
と、補正量算出部35と、出力部37とを有しており、
さらに、工具移動量入力部201と、比較部202と、
位置決め誤差算出部203と、補正量算出部204とを
有している。As shown in FIG. 12, the error calculating device 2
As in the second embodiment, a rotation amount input unit 31, a movement amount input unit 32, a comparison unit 33, and a positioning error calculation unit 34
And a correction amount calculating unit 35 and an output unit 37.
Further, a tool moving amount input unit 201, a comparing unit 202,
It has a positioning error calculator 203 and a correction amount calculator 204.
【0058】工具移動量入力部201は、レーザ測長器
301の検出信号301sを誤差算出装置2内に取り込
む。比較部202は、移動量入力部32から取り込まれ
たリニアスケール30が検出したスライダ25の移動量
と、工具移動量入力部201から取り込まれたスライダ
25に固定された工具の移動量を比較し、工具に位置決
め誤差がしょうじているかを判断する。位置決め誤差算
出部203は、スライダ25と工具との移動量の差δを
算出し、これをサーボモータ21の回転量(パルス量)
に換算する。スライダ25と工具との移動量の差δは、
図15において説明したように、スライダ25に生じる
微小回転によって発生した位置決め誤差である。補正量
算出部204は、回転量に換算された位置決め誤差を補
正(キャンセル)するための、サーボモータ21への補
正量を算出する。出力部は、補正量算出部35および2
04から出力される補正量をNC装置1に出力する。The tool moving amount input section 201 takes in the detection signal 301 s of the laser length measuring device 301 into the error calculating device 2. The comparing unit 202 compares the moving amount of the slider 25 detected by the linear scale 30 fetched from the moving amount input unit 32 with the moving amount of the tool fixed to the slider 25 fetched from the tool moving amount input unit 201. Then, it is determined whether or not a positioning error has occurred in the tool. The positioning error calculator 203 calculates a difference δ between the movement amounts of the slider 25 and the tool, and calculates the difference δ as the rotation amount (pulse amount) of the servo motor 21.
Convert to The difference δ in the amount of movement between the slider 25 and the tool is
As described with reference to FIG. 15, this is a positioning error generated by the minute rotation of the slider 25. The correction amount calculation unit 204 calculates a correction amount to the servomotor 21 for correcting (cancelling) the positioning error converted into the rotation amount. The output unit includes the correction amount calculation units 35 and 2
The correction amount output from the controller 04 is output to the NC device 1.
【0059】以上のように、本実施形態では、スライダ
25とサーボモータ21との間に発生する機械誤差を補
正することができることに加えて、スライダ25の微小
回転によって発生するスライダ25の制御点である工具
の位置決め誤差を補正することができ、より精度の高い
位置決め制御が可能となる。As described above, in the present embodiment, in addition to being able to correct the mechanical error generated between the slider 25 and the servomotor 21, the control point of the slider 25 generated by the minute rotation of the slider 25 Therefore, the positioning error of the tool can be corrected, and positioning control with higher accuracy can be performed.
【0060】なお、第3の実施形態では、移動量入力部
32から取り込まれたリニアスケール30が検出したス
ライダ25の移動量と、工具移動量入力部201から取
り込まれたスライダ25に固定された工具の移動量を比
較したが、たとえば、図13に示すように、リニアスケ
ール30の検出信号は用いずに、回転量入力部31から
のロータリエンコーダ22の検出信号と、工具移動量入
力部201からのレーザ測長器301の検出信号301
sとを比較して補正量を求めることも可能である。In the third embodiment, the moving amount of the slider 25 detected by the linear scale 30 fetched from the moving amount input unit 32 and the slider 25 fixed from the tool moving amount input unit 201 are fixed. The tool movement amounts were compared. For example, as shown in FIG. 13, the detection signal of the rotary encoder 22 from the rotation amount input unit 31 and the tool movement amount input unit 201 were used without using the detection signal of the linear scale 30. Detection signal 301 of laser length measuring device 301 from
It is also possible to determine the correction amount by comparing with s.
【0061】さらに、上述した実施形態では、スライダ
25の位置制御をセミクローズドフィードバック方式を
用いて行なうことを前提としているが、NC装置にリニ
アスケール30の検出信号をフィードバックしてリニア
スケール30の位置決め制御を行なうフルクローズドフ
ィードバック方式の場合には、誤差算出装置2を図14
に示す構成とすることができる。すなわち、移動量入力
部32からのスライダ25の移動量と工具移動量入力部
201からの工具の移動量とを比較して、位置決め誤差
を算出する。この場合の位置決め誤差は、主に、スライ
ダ25の微小回転によって発生するものである。Further, in the above-described embodiment, it is assumed that the position of the slider 25 is controlled using the semi-closed feedback system. However, the detection signal of the linear scale 30 is fed back to the NC device to position the linear scale 30. In the case of the fully closed feedback system for performing the control, the error calculation device 2 is connected to the system shown in FIG.
The configuration shown in FIG. That is, the positioning error is calculated by comparing the movement amount of the slider 25 from the movement amount input unit 32 with the movement amount of the tool from the tool movement amount input unit 201. The positioning error in this case is mainly caused by the minute rotation of the slider 25.
【0062】なお、本実施形態では、NC工作機械の一
例としてスライダ25を例示したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、伝達手段を介して駆動制御され
るあらゆる制御対象に適用可能である。また、本実施形
態では、位置決め誤差補正量を送り方向が異なる場合に
ついてそれぞれ保持する構成としたが、送り速度や、切
削状態等の条件によってさらに区分けされた補正量を保
持することが可能である。In the present embodiment, the slider 25 has been exemplified as an example of the NC machine tool. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to any control target that is driven and controlled via the transmission means. It is. In the present embodiment, the positioning error correction amount is held for each of the cases where the feed direction is different. However, the correction amounts further divided according to the conditions such as the feed speed and the cutting state can be held. .
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明によれば、NC工作機械の制御対
象の位置決め誤差を精度良く補正することが可能とな
る。また、制御対象に発生する位置決め誤差も経時変化
に容易に対応可能である。さらに、位置決め誤差を補正
する補正量の更新が非常に迅速化される。According to the present invention, it is possible to accurately correct a positioning error of a control target of an NC machine tool. Further, a positioning error occurring in the control target can easily cope with a temporal change. Further, the updating of the correction amount for correcting the positioning error is greatly accelerated.
【図1】本発明の制御装置の一実施形態の構成を示す説
明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of a control device of the present invention.
【図2】図1に示したNC装置の制御ブロック図であ
る。FIG. 2 is a control block diagram of the NC device shown in FIG.
【図3】図1に示したNC装置を実現するためのハード
ウエア構成の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the NC device shown in FIG. 1;
【図4】位置決め誤差補正機能部の構成を示す構成図で
ある。FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a configuration of a positioning error correction function unit.
【図5】位置決め誤差の算出方法を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of calculating a positioning error.
【図6】位置決め誤差補正量の一例を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a positioning error correction amount.
【図7】本発明のNC装置の動作の一例を示すフローチ
ャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the NC device according to the present invention.
【図8】本発明のNC装置の動作の他の例を示すフロー
チャートである。FIG. 8 is a flowchart showing another example of the operation of the NC device of the present invention.
【図9】本発明の制御装置の他の実施形態の構成を示す
説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of another embodiment of the control device of the present invention.
【図10】図9に示す誤差算出装置の構成を示す説明図
である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of the error calculation device shown in FIG.
【図11】本発明の制御装置のさらに他の実施形態の構
成を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration of still another embodiment of the control device of the present invention.
【図12】図11に示す誤差算出装置の構成を示す説明
図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the error calculation device illustrated in FIG. 11;
【図13】図11に示す誤差算出装置の他の構成を示す
説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating another configuration of the error calculation device illustrated in FIG. 11;
【図14】図11に示す誤差算出装置のさらに他の構成
を示す説明図である。14 is an explanatory diagram showing still another configuration of the error calculation device shown in FIG.
【図15】スライダの微小回転に起因して発生する位置
決め誤差を説明するための説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a positioning error generated due to a minute rotation of a slider.
1…NC装置 3…位置指令発生部 5…サーボ制御部 7…誤差補正部 8…位置決め誤差補正機能部 9…バックラッシ補正機能部 22…ロータリエンコーダ 25…テーブル 30…リニアスケール 31…回転量入力部 32…移動量入力部 33…比較部 34…位置決め誤差算出部 35…補正量算出部 36…記憶部 37…出力部 201…工具移動量入力部 202…比較部 203…位置決め誤差算出部 204…補正量算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... NC apparatus 3 ... Position command generation part 5 ... Servo control part 7 ... Error correction part 8 ... Positioning error correction function part 9 ... Backlash correction function part 22 ... Rotary encoder 25 ... Table 30 ... Linear scale 31 ... Rotation amount input part Reference numeral 32: movement amount input unit 33: comparison unit 34: positioning error calculation unit 35: correction amount calculation unit 36: storage unit 37: output unit 201: tool movement amount input unit 202: comparison unit 203: positioning error calculation unit 204: correction Quantity calculation unit
Claims (10)
御対象を駆動する制御軸を有するNC工作機械の前記回
転駆動手段の駆動制御を行なうNC工作機械の制御装置
であって、 前記回転駆動手段の回転量を検出する回転量検出手段の
検出信号を入力する回転量入力手段と、 前記制御対象の移動量を検出する移動量検出手段の検出
信号を入力する制御対象移動量入力手段と、 前記回転量入力手段および制御軸移動量入力手段からの
入力情報に基づいて、前記制御対象の位置決め時におけ
る前記制御対象に生じる位置決め誤差を算出し、この位
置決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に対する制御指
令を補正するための補正情報を算出する補正情報生成手
段と、 前記補正情報生成手段によって生成された補正情報に基
づいて、前記制御対象の位置制御を行なう位置制御手段
とを有するNC工作機械の制御装置。1. An NC machine tool control device for controlling the driving of said rotary drive means of an NC machine tool having a control axis for driving a control object by a rotary drive means via a transmission means, wherein said rotary drive means A rotation amount input unit that inputs a detection signal of a rotation amount detection unit that detects a rotation amount of the control target movement amount input unit that inputs a detection signal of a movement amount detection unit that detects a movement amount of the control target; Based on input information from the rotation amount input means and the control axis movement amount input means, a positioning error occurring in the control target at the time of positioning the control target is calculated, and a control command to the rotation driving means is calculated based on the positioning error. Correction information generating means for calculating correction information for correcting the correction information, based on the correction information generated by the correction information generating means, A control device for an NC machine tool having a position control means for performing position control.
手段からの入力情報を前記制御対象の移動量に換算し、
この換算値と前記制御対象移動量入力手段からの入力情
報とを比較して前記位置決め誤差を算出する請求項1に
記載のNC工作機械の制御装置。2. The method according to claim 1, wherein the correction information generation means converts input information from the rotation amount input means into a movement amount of the controlled object,
2. The control device for an NC machine tool according to claim 1, wherein the controller calculates the positioning error by comparing the converted value with input information from the controlled object moving amount input means. 3.
前記NC工作機械の動作条件と関連付けて記憶している
請求項1または2に記載のNC工作機械の制御装置。3. The NC machine tool control device according to claim 1, wherein said correction information generating means stores said correction information in association with operating conditions of said NC machine tool.
差を補正する補正情報を前記制御対象の正逆双方の送り
方向について生成する請求項1〜3のいずれかに記載の
NC工作機械の制御装置。4. The control of an NC machine tool according to claim 1, wherein said correction information generating means generates correction information for correcting said positioning error for both forward and reverse feed directions of said controlled object. apparatus.
動方向に沿って設けられたリニアスケールからなる請求
項1〜4のいずれかに記載のNC工作機械の制御装置。5. The control device for an NC machine tool according to claim 1, wherein said moving amount detecting means comprises a linear scale provided along a moving direction of said controlled object.
作機械の駆動制御を行なうNC工作機械の制御装置であ
って、 前記制御対象の移動量を検出する第1の移動量検出手段
の検出信号を入力する第1の制御対象移動量入力手段
と、 前記制御対象の所定の制御点の移動量を検出する第2の
移動量検出手段の検出信号を入力する第2の制御対象移
動量入力手段と、 前記第1および第2の制御軸移動量入力手段からの入力
情報に基づいて、前記制御対象の位置決め時における前
記制御点に生じる位置決め誤差を算出し、この位置決め
誤差に基づいて前記回転駆動手段に対する制御指令を補
正するための補正情報を算出する補正情報生成手段と、 前記補正情報生成手段によって生成された補正情報に基
づいて、前記制御対象の位置制御を行なう位置制御手段
とを有するNC工作機械の制御装置。6. An NC machine tool control device for controlling the drive of an NC machine tool having a control axis for driving a control object, wherein the control device detects a movement amount of the control object by a first movement amount detecting means. A first control target movement amount input means for inputting a signal, and a second control target movement amount input for inputting a detection signal of a second movement amount detection means for detecting a movement amount of a predetermined control point of the control target. Means for calculating, based on input information from the first and second control axis movement amount input means, a positioning error occurring at the control point at the time of positioning the controlled object, and performing the rotation based on the positioning error. Correction information generating means for calculating correction information for correcting a control command to the driving means; and a position for controlling the position of the control object based on the correction information generated by the correction information generating means. A control device for an NC machine tool having a position control means.
御対象を駆動する制御軸を有するNC工作機械の前記回
転駆動手段の駆動制御を行なうNC工作機械の制御装置
であって、 前記制御対象の所定の制御点の移動量を検出する移動量
検出手段の検出信号を入力する制御対象移動量入力手段
と、 前記回転駆動手段の回転量を検出する回転量検出手段の
検出信号を入力する回転量入力手段と、 前記制御軸移動量入力手段および回転量入力手段からの
入力情報に基づいて、前記制御対象の位置決め時におけ
る前記制御点に生じる位置決め誤差を算出し、この位置
決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に対する制御指令
を補正するための補正情報を算出する補正情報生成手段
と、 前記補正情報生成手段によって生成された補正情報に基
づいて、前記制御対象の位置制御を行なう位置制御手段
とを有するNC工作機械の制御装置。7. A control device of an NC machine tool for controlling the drive of said rotary drive means of an NC machine tool having a control axis for driving a control target by a rotary drive means via a transmission means, A control target movement amount input unit that inputs a detection signal of a movement amount detection unit that detects a movement amount of a predetermined control point; and a rotation amount that inputs a detection signal of a rotation amount detection unit that detects a rotation amount of the rotation driving unit. Input means, based on input information from the control axis movement amount input means and rotation amount input means, calculates a positioning error occurring at the control point at the time of positioning the control target, and performs the rotation based on the positioning error. Correction information generating means for calculating correction information for correcting a control command to the driving means; and A control device for an NC machine tool, comprising: a position control means for performing position control of a control target.
御対象を駆動する制御軸を有するNC工作機械の前記回
転駆動手段の駆動制御を行なうNC工作機械の位置決め
制御方法であって、 前記回転駆動手段の回転量および前記制御対象の移動量
を検出する検出ステップと、 前記検出した回転量を前記制御対象の移動量に換算し、
この換算した移動量と前記制御対象の移動量とを比較し
て前記制御対象の位置決め誤差を算出する位置決め誤差
算出ステップと、 前記位置決め誤差を基に、この位置決め誤差を補正する
ための補正情報を生成する補正情報生成ステップと、 前記補正情報を基に、前記回転駆動手段に対する制御指
令を補正して、前記制御対象の位置制御を行なう制御ス
テップとを有するNC工作機械の位置決め制御方法。8. A positioning control method for an NC machine tool, which controls the drive of said rotary drive means of an NC machine tool having a control axis driven by a rotary drive means via a transmission means. Detecting a rotation amount of the means and a movement amount of the control target, and converting the detected rotation amount into a movement amount of the control target,
A positioning error calculating step of calculating the positioning error of the controlled object by comparing the converted moving amount and the moving amount of the controlled object; and, based on the positioning error, correcting information for correcting the positioning error. A positioning control method for an NC machine tool, comprising: a correction information generating step to be generated; and a control step of correcting a control command to the rotary drive unit based on the correction information to perform position control of the control target.
ステップでは、前記制御軸を正逆双方の送り方向に駆動
して、正逆双方の送り方向における位置決め誤差を算出
し、 前記補正情報生成ステップでは、正逆双方の送り方向の
補正情報を生成する請求項8に記載のNC工作機械の位
置決め制御方法。9. In the detecting step and the positioning error calculating step, the control shaft is driven in both forward and reverse feed directions to calculate a positioning error in both the forward and reverse feed directions. 9. The positioning control method for an NC machine tool according to claim 8, wherein correction information in both forward and reverse feed directions is generated.
出ステップでは、制御軸のストローク内の複数点におけ
る位置決め誤差を算出し、 前記補正情報生成ステップでは、前記制御軸のストロー
ク内の複数点における補正情報を生成し、 前記制御ステップでは、制御対象の位置決め座標に応じ
て前記複数点における各補正情報を補間して制御指令を
補正する請求項8または9に記載のNC工作機械の位置
決め制御方法。10. In the detecting step and the positioning error calculating step, a positioning error at a plurality of points in a stroke of the control axis is calculated. In the correcting information generating step, the correction information at a plurality of points in the stroke of the control axis is calculated. The method according to claim 8, wherein the control command is generated by interpolating each correction information at the plurality of points according to the positioning coordinates of the control target.
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