JPS63214807A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械などの機械装置を数値制御する装置
に係り、動作開始時からの時間経過による温度変化や、
昼夜の別あるいは季節による気温、湿度の変化といった
環境の時系列変化を補正する数値制御装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

近年、高精度な製品を能率よく製造するために至作機械
などを数イ直制御装置（ＮＣ装置）により制御すること
がなされている。

一般に、このような数値制御装置は、予め設定されたシ
ーケンスに基づいて工作機械に動作指令を与えるととも
に、例えば、工作機械に取付けられた位置検出装置から
の帰還データを用いたフィードバック制御などを行い、
工作機械の動作位置を所期の指令に対して正確に規制し
て動作精度の向上を図うている。

ところで、フィードバック制御などの制御機構を用いた
場合でも、制御機構や工作機械の組−み立て精度などに
起因して形状誤差が発生し、最終的な製品の精度を低下
させる恐れがある。

これに対し、予め工作機械の動作位置を実測した補正値
等を数値制御装置の内部に記憶しておき、動作指令を与
える際に指令値を加えて補正し、形状誤差を解消するこ
とがなされている。

しかし、前記形状誤差は、制御機構や工作機械の機械的
な部分に依存するため、工作機械の運転に伴う温度上昇
等の影響により変化しやすく、運転が長時間に及ぶ場合
や、季節的な環境の変化が大きい場合などには、前記形
状誤差が変化してしまい、一意的な補正では解消しきれ
ないという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、動作環境や動作時間の経過といった時
系列変化に応じて最適な補正値を選択して時系列変化を
補正しうる数値制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明−は
、工作機械などの機械装置を動作させる動作指令を出力
する指令手段を有する数値制御装置に、時系列の経過に
対応した補正値を出力する補正値出力手段と、時系列の
経過を検知する時系列検知手段とを設けるとともに、補
正手段を設−け、前記時系列検知手段により検知された
時系列の経過に基づいて前記補正値出力手段から当該時
系列位置に対応する補正値を取得し、この補正値により
前記指令手段から出力された動作指令に補正を加えて時
系列変化に起因する誤差の補正を実現するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、工作機械ｌＯには被工作物を載置可能
な載物台１１が移動可能に設けられているとともに、こ
の載物台１１には送りねじ軸１２が螺合されており、こ
の送りねじ軸１２は一端に連結されたモータ１３によっ
て回転されて載物台１１を図中Ｐ、−Ｐ、間の移動範囲
内における任意の位置へ移動しうるように構成されてい
る。

モータ１３にはテーブル位置検出機構１４が取付けられ
ている。このテーブル位置検出機構１４は、モータ１３
の回転軸に連結されてその回転角度を検出可能な回転型
エンコーダ１４Ａと、この回転型エンコーダ１４Ａの出
力を処理する演算回路１４Ｂとを備えて構成され、送り
ねじ軸１２の積算回転角度を計算することにより載物台
１１の位置Ｐマを算出して帰還データＤＰとして出力可
能である。

一方、モータ１３にはサーボ制御回路２１を介して数値
制御装置２０が接続されており、サーボ制御回路２１は
数値制御装置２０からの動作指令に基づいてモータ１３
を回転させることが可能である。また、数値制御装置２
０にはテーブル位置検出機構１４からの帰還データＤｐ
が返されるように接続されており、モータ１３、テーブ
ル位置検出機構１４、数値制御装置２０およびサーボ制
御回路２１によって形成されるフィードバック制御ルー
プにより、載物台１１は数値制御装置２゜からの動作指
令に正確に対応する位置へと移動されるように構成され
ている。

数値制御装置２０には、指令手段として、予め設定され
た手順で動作指令１．を出力可能なサーボ指令回路２２
が設けられているとともに、補正手段として、動作指令
Ｉ０に対して補正を加えてサーボ制御回路２１に動作指
令ｒｅを出力する補正回路２３が設けられている。

この補正回路２３には、時系列の経過を検知する時系列
検知手段としてのクロック回路２４およびカレンダ回路
２５が接続されており、クロック回路２４は数値制御装
置２ｏの動作開始時からの経過時間データＤ！を出力可
能、かつ、カレンダ回路２５は数値制御装置２ｏが動作
を行っている時点の日付データＤ、を出力可能である。

また、補正回路２３には、補正値出力手段としてのメモ
リ回路２６が接続されており、記憶内容を読み出しおよ
び書き込み可能に構成されたメモリ回路２６内には、前
記経過時間データＤｖおよび日付データＤ、に対応した
複数の補正値群が記憶されている。

第２図に示すように、メモリ回路２６内の補正値群は、
複数組の位置Ｐおよび補正値Ｒからなる補正値テーブル
Ｔを基本パターンとして格納されている。この補正値テ
ーブルＴは、各々が載物台１１の移動範囲Ｐ、−Ｐ、に
対応し、動作指令■０と実際のテーブル位置Ｐ７との誤
差に応じて移動範囲Ｐ、−Ｐ、を位ｚｐ、　〜ｐ、、に
よりｎ分割し、各区間に対して位置Ｐ、〜Ｐ７および補
正値Ｒ１〜Ｒ７が１個づつ割り当てられている。

ここで、補正回路２３は、載物台１１の位置ＰＴに対し
て、補正値テーブルＴからＰ、、＜ＰＴ≦Ｐ１に該当す
るＰ、を選択し、このＰ、に対応する補正値Ｒ，によっ
て動作指令■っ−！。＋Ｒ１を算出するように構成され
ている。

また、第３図に示すように、補正値テーブルは１組づつ
の補正値テーブルＴ１〜Ｔ、をｌバンクとしてまとめら
れ、メモリ回路２６内には計」組のバンク８１〜Ｂ、か
らなる補正値群が保持されている。ここで、補正値テー
ブルＴＩ〜ＴＩ　は、それぞれ工作機械１０の運転に伴
う時間経過に対応して、発熱等による誤差に応じた区間
Ｐおよび補正値Ｒとして設定されているとともに、季節
的な環境等による誤差に応じてバンク８１〜Ｂ、にそれ
ぞれ別個の内容が格納されている。

さらに、補正回路２３は、バンクＢ＋　〜ＢＪ　の中か
ら日付データＤ１１に対応したバンクＢを選択し、続い
て補正値テーブル−Ｔ１〜Ｔ、の中から経過時間データ
Ｄ、に対応する補正値テーブルＴを選択するように構成
されている。

なお、第１図において、数値制御装置２０には、動作状
態および動作指令の値などを表示する表示装置２７が設
けられているとともに、外部から操作可能な操作ｍ２８
が設けられており、メモリ回路２６の内容あるいは数値
制御装置２０の動作状態を変更可能に構成されている。

このように構成された本発明においては、次に示すよう
な手順で時系列変化に対応した動作指令の補正を行う。

すなわち、数値制御装置２ｏは、サーボ指令回路２２に
よって、予め設定された動作手順に基づいて載物台１１
を移動させる動作指令！。を出力するとともに、補正回
路２３によって動作指令Ｉ。に補正を加える。

ここで、補正回路２３は、カレンダ回路２５から出力さ
れる動作時点の日付データＤ、に基づいてメモリ回路２
６内のバンクＢ＋”Ｂ−の中から対応するバンクＢを選
択する。

次に、クロック回路２４により計算される動作開始時刻
からの経過時間データＤ！に基づき、先に選択されたバ
ンクＢ内の補正値テーブルＴ１〜Ｔムの中から対応する
補正値テーブルＴを選択する。

さらに、補正回路２３は、動作指令■。にょる載物台１
１の移動位置Ｐ７に応じて補正値テーブルＴから補正値
Ｒを選択し、この補正値Ｒによって動作指令Ｉ０に補正
を加え、動作指令１ｍ−１゜十Ｒを計算する。

こののち、数値制御装置２０は、この動作指令！ヨをサ
ーボ制御回路２１に出力し、モータ１３を回転させて載
物台１１を前記ｔｍに追随動作させ、載物台１１を予め
設定された動作手順に基づく正確な位置に移動させる。

このような本実施例によれば、以下に示すような効果が
ある。

すなわち、動作指令に基づいて移動された載物台１１の
位置を載物台１１の位置Ｐｔに応じた補正値Ｒゆ〜Ｒ１
によって補正するとしたため、載物台１１の位置精度を
、載物台１１の移動範囲Ｐ。−Ｐ、の全域にわたって高
精度に維持することができる。

また、工作機械ｌＯの運転開始時からの経過時間に応じ
て補正値テーブルＴを選択し、常にその時点に適合した
補正値Ｒ０〜Ｒ１を用いるとしたため、時間経過に従っ
て生じる熱変形等の誤差があっても補正することができ
るため、載物台１１の位置精度を、動作開始からの時間
経過に拘らず高精度に維持することができる。　　゛さ
らに、工作機械ｌＯの動作時点の日付に応じて切換える
各バンクＢ、−Ｂ、内の補正値テーブルＴおよび各補正
値Ｒの内容を、気温、湿度といった動作環境の季節的な
変化に応じて設定しておくことにより、載物台１１の位
置精度を、環境等の季節的な変化に拘らず高精度に維持
することができる。

さらに、補正値Ｒ５補正値テーブルＴおよびバンクＢは
、全てメモリ回路２６内に記憶されるとしたため、操作
盤２８から容易に設定内容を変更可能であり、かつ、外
部記憶装置などから内容を一括して転送して設定したり
、あるいは設定された内容を保存しておくことができ、
設定あるいは調整作業を大幅に省力化できる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
以下に示すような変形をも含むものである。

すなわち、前記実施例においては、日付データＤ・に基
づいてメモリ回路２６内のバンクＢを選択し、かつ経過
時間データＤ！に基づいてバンクＢ内の補正値テーブル
Ｔを選択することにより、２系統の時系列を併用して補
正値テーブルＴの切換えを行ったが、これは１系統の時
系列による切換えと一般的なフィードバック制御などに
よる切換えとの組み合わせであってもよく、例えば、季
節的な変化における問題が専ら気温の変化である場合な
ど、温度センサ等により気温の変化を検出してバンクＢ
を切換え、このバンクＢから経過時間データＤ！に基づ
いて補正値テーブルＴを選択するとしてもよい。

また、季節的な変化などに対応して異なる内容の補正値
テーブルＴを有するバンクＢを複数設定することは必須
のことでは−なく、複数の補正値テーブルＴの中から経
過時間データＤ？および日付データＤ・の両方に適合す
るものを選択するように構成してもよい。

さらに、補正値テーブルＴを複数設定することも必須の
ことではなく、例えば、載物台１１の動作位置に対応し
た１つの補正値テーブルＴと、時間経過で生じる誤差に
対応する時間経過補正値のデータテーブルとを設定して
おき、補正値テーブルＴから得られる補正値Ｒを時間経
過補正値によって２重に補正するなどとしてもよい。

また、載物台１１の動作位置の補正は、移動範囲Ｐ、−
Ｐ、をｎ分割した区間によるものでなく、載物台１１の
位置に対応するさらに綱かいものであってもよい、しか
し、前記実施例にように区間にまとめることにより、メ
モリ回路２６に占める領域を縮小できる。

さらに、前記実施例においては、補正値出力手段として
、予め記憶された補正値テーブルＴにより補正値Ｒを出
力するメモリ回路２６を設けたが、このような補正値テ
ーブルＴを用いずに載物台１１の位置の関飲として補正
値を演算するような補正値演算回路などであってもよ（
、補正対象に応じて最適な補正値を出力する補正値出力
手段を用いることが望ましい。

一方、前記実施例においては、運転時間の経過に伴う熱
変形や、気温や温度といった環境の季節的な変化に伴う
工作機械１０の誤差を時系列変化としてとらえ、載物台
１１の位置を運転開始時からの時間経過データＤ！およ
び季節を判別するための日付データＤ、に基づいて補正
したが、補正の基準となる時系列としては、工作機械１
０に時間経過に伴って誤差を生じるものであれば何れに
も適用しうるものである。

このため、時系列検知手段としては、前記実施例におい
てはクロック回路２４およびカレンダ回路２５を設けた
が、実施にあたって異なる時系列を補正の基準に採用す
る場合、基準とする時系列を検知するのに最適なものを
選択することが望ましい。

なお、前記実施例においては、位置検出機構１４は、モ
ータ１３に取付けられた回転型エンコーダ１４Ａにより
載物台１１の位置Ｐを検出するとしたが、これに限らず
、載物台１１の移動範囲に沿って設けた直線型エンコー
ダなどを用いて載物台１１の位置を直接検出してもよい
。

また、前記実施例においては、数値制御装置により制御
される機械装置として工作機械１０を用いたが、これは
搬送装置、測定装置等でもよく、本発明は高精度な移動
を行う移動部分を有する機械装置に適用すれば優れた効
果を発揮できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の数値制御装置によれば、動作環
境や動作時間の経過といった時系列変化に応じて最適な
補正値を用いて補正することができ、工作機械の動作精
度を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図および第３図はそれぞれ前記実施例の補正値の記憶
状態を概念的に示す図である。 １０・・・工作機械、１１・・・載物台、２０・・・数
値制御装置、２２・・・指令手段であるサーボ指令回路
、２３・・・補正手段である補正回路、２４．２５・・
・時系列検知手段であるクロック回路およびカレンダ回
路、２６・・・補正値出力手段であるメモリ回路。 代理人　弁理士　木下実三（ほか１名）第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械装置を動作させる動作指令を出力する指令手
   段と、 時系列の経過を検知する時系列検知手段と、時系列の経
   過に対応した補正値を出力する補正値出力手段と、 前記時系列検知手段により検知された時系列の経過に基
   づいて前記補正値出力手段から当該時系列位置に対応す
   る補正値を取得し、この補正値により前記指令手段から
   出力された動作指令に補正を加える補正手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする数値制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記時系列検知
   手段は動作開始時からの経過時間データを出力するクロ
   ック回路および動作時点の日付データを出力するカレン
   ダ回路であり、前記補正値出力手段は前記経過時間デー
   タおよび日付データに対応した複数の補正値群を記憶す
   るメモリ回路であることを特徴とする数値制御装置。