TWI703008B - 修正量取得裝置、進給機構控制裝置、修正量取得方法及進給機構之控制方法 - Google Patents

修正量取得裝置、進給機構控制裝置、修正量取得方法及進給機構之控制方法 Download PDF

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Abstract

修正量取得裝置41取得使移動對象物11沿第一軸方向移動時之移動對象物11之與第一軸方向正交之第二軸方向的振動，並將所取得之第二軸方向的振動進行傅立葉變換而取得位置頻率特性，且將移動對象物11之不依存於第一軸方向的位置而產生之第二軸方向的振動的位置頻率的非位置依存頻率的成分從位置頻率特性去除並進行反傅立葉變換，而取得已回復為移動對象物11之第二軸方向的振動者作為位置依存振動，並取得將位置依存振動加以抵消之移動對象物11之第二軸方向的位置之修正量。

Description

修正量取得裝置、進給機構控制裝置、修正量取得方法及進給機構之控制方法
本發明係關於將修正量加以取得之修正量取得裝置、修正量取得方法、及基於所取得之修正量而將第二驅動部加以驅動之進給機構控制裝置、進給機構之控制方法。前述修正量，抵消使移動對象物沿第一軸方向移動時移動對象物之與第一軸方向正交之第二軸方向的振動。
日本特開平10-283033號公報揭示一物，在加工機之中，在使工件沿X軸方向或Y軸方向移動之軸進給機構之中，求取與沿著X軸直線導引而移動之X軸載具之X軸方向的移動相伴之Y軸方向的位移量。而且，藉由控制裝置而以抵消Y軸方向的位移量之方式，在沿Y軸直線導引而移動之Y軸載具的Y軸方向上，控制移動。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
日本特開平10-283033號公報
在相伴於移動對象物之第一軸方向的移動而產生之移動對象物之與第一軸方向正交之第二軸方向的振動中，具備依存於移動對象物之第一軸方向的位置的振動、及不依存於第一軸方向的位置的振動。即使利用日本特開平10-283033號公報所記載之技術，以抵消移動對象物之第二軸方向的振動之方式使移動對象物移動，就移動對象物之不依存於第一軸方向的位置的振動而言，會有不僅無法降低振動，還甚至使振動增幅之疑慮。
本發明係為了解決上述問題而成者，目的係提供一種可取得修正量之修正量取得裝置及修正量取得方法、可抑制移動對象物之第二軸方向的振動之進給機構控制裝置及進給機構之控制方法，其中，前述修正量可抑制相伴於移動對象物之第一軸方向的移動之移動對象物之第二軸方向的振動。
本發明之第一態樣之修正量取得裝置，具備：振動取得部，取得使移動對象物沿第一軸方向移動時之前述移動對象物之與前述第一軸方向正交之第二軸 方向的振動；位置頻率特性取得部，將前述振動取得部所取得之前述第二軸方向的前述振動進行傅立葉變換，來取得位置頻率特性；非位置依存頻率儲存部，將前述移動對象物之不依存於前述第一軸方向的位置而產生之前述第二軸方向之前述振動的位置頻率，作為非位置依存頻率而儲存；位置依存振動取得部，從前述位置頻率特性去除前述非位置依存頻率的成分並進行反傅立葉變換，而取得已回復為前述移動對象物之前述第二軸方向的前述振動者，作為位置依存振動；以及修正量取得部，取得將前述位置依存振動加以抵消之前述移動對象物之前述第二軸方向的位置的修正量。
本發明之第二態樣之進給機構控制裝置，具備：第一驅動部，使移動對象物沿第一軸方向移動；第二驅動部，使前述移動對象物沿與前述第一軸方向正交之第二軸方向移動；以及第二驅動控制部，於藉由前述第一驅動部而使前述移動對象物沿前述第一軸方向移動時，基於藉由上述修正量取得裝置所取得之前述修正量，來驅動前述第二驅動部。
本發明之第三態樣之修正量取得方法，具備：振動取得步驟，取得使移動對象物沿第一軸方向移動時之前述移動對象物之與前述第一軸方向正交之第二軸方向的振動；位置頻率特性取得步驟，將前述振動取得步驟所取得之前述第二軸方向的前述振動進行傅立葉變換，而取得位置頻率特性；非位置依存頻率儲存步驟，將前述移動對象物之不依存於前述第一軸方向的位置而產生之前述第二軸方向的前述振動的位置頻率，作為非位置依存頻率來儲存；位置依存振動取得步驟，從前述位置頻率特性去除前述非位置依存頻率的成分並進行反傅 立葉變換，而取得已回復為前述移動對象物之前述第二軸方向的前述振動者，作為位置依存振動；以及修正量取得步驟，取得將前述位置依存振動加以抵消之前述移動對象物之前述第二軸方向的位置的修正量。
本發明之第四態樣之進給機構之控制方法，該進給機構具備：第一驅動部，使移動對象物沿第一軸方向移動；以及，第二驅動部，使前述移動對象物沿與前述第一軸方向正交之第二軸方向移動；且此進給機構之控制方法具有：第二驅動控制步驟，於藉由前述第一驅動部而使前述移動對象物沿前述第一軸方向移動時，基於藉由上述修正量取得方法所取得之修正量，來驅動前述第二驅動部。
本發明之修正量取得裝置及修正量取得方法，可取得將相伴於移動對象物之第一軸方向的移動之移動對象物之第二軸方向的振動加以抑制之修正量。又，本發明之進給機構控制裝置及進給機構之控制方法，可抑制移動對象物之第二軸方向的振動。
上述目的、特徵、及優點，當可由參照附加圖式而說明之以下實施形態的說明而容易瞭解。
10:工作台
11:移動對象物
12:進給機構
14:鞍座
16:X軸進給機構
18:基床
20:Y軸進給機構
22:直線導引軌
24:滾珠螺桿軸
26:X軸電動機
27:第一驅動部
28:直線導引軌
30:滾珠螺桿軸
32:Y軸電動機
33:第二驅動部
34:進給機構控制裝置
36:NC(數值控制工具機；Numerical Control)程式儲存部
38:工作台移動指令部
40:移動指令修正部
41:修正量取得裝置
42:X軸電動機驅動控制部
44:Y軸電動機驅動控制部
45:第二驅動控制部
46:振動取得部
48:位置頻率特性取得部
50:非位置依存頻率儲存部
52:位置依存振動取得部
54:修正量取得部
56:直規
58:針盤指示器
圖1係將工作台的進給機構加以顯示之示意圖。
圖2係將工作台的進給機構控制裝置加以顯示之方塊圖。
圖3係將修正量取得裝置的構成加以顯示之方塊圖。
圖4係將工作台之Y軸方向的振動加以顯示之圖表。
圖5係將工作台之Y軸方向的振動的位置頻率特性加以顯示之圖表。
圖6係將已去除非位置依存頻率的成分之位置頻率特性加以顯示之圖表。
〔實施發明之較佳形態〕 〔第一實施形態〕 〔工作台之進給機構的構成〕
本實施形態之工作台10的進給機構12，使用於金屬線放電加工機。工作台10構成移動對象物11。圖1係將工作台10的進給機構12加以顯示之示意圖。圖1示意性顯示工作台10與進給機構12的構成，且未記載加工槽等。工作台10，藉由進給機構12而沿X軸方向、及正交於X軸方向之Y軸方向移動。進給機構12係由設置在鞍座14之X軸進給機構16、及設置在基床18之Y軸進給機構20所構成。
X軸進給機構16具有直線導引軌22、未圖示之直線導引、滾珠螺桿軸24、未圖示之滾珠螺桿螺帽、及X軸電動機26。直線導引軌22螺固在鞍座14，且沿X軸方向設置。工作台10設有直線導引，且直線導引沿著直線導引軌22移動，藉以將工作台10往X軸方向指引。滾珠螺桿軸24能以長邊方向的軸為中心旋動，且在 鞍座14沿X軸方向延伸設置。工作台10以無法旋動之方式固定有滾珠螺桿螺帽。X軸電動機26使滾珠螺桿軸24旋動。滾珠螺桿軸24旋動，藉以使滾珠螺桿螺帽係與工作台10一同沿X軸方向移動。此外，X軸電動機26構成第一驅動部27或第二驅動部33。
Y軸進給機構20具有直線導引軌28、未圖示之直線導引、滾珠螺桿軸30、未圖示之滾珠螺桿螺帽、及Y軸電動機32。直線導引軌28螺固在基床18，且沿Y軸方向延伸設置。工作台10設有直線導引，且直線導引沿著直線導引軌28移動，藉以將工作台10往Y軸方向指引。滾珠螺桿軸30能以長邊方向的軸為中心旋動，且在基床18沿Y軸方向延伸設置。工作台10以無法旋動之方式固定有滾珠螺桿螺帽。Y軸電動機32使滾珠螺桿軸30旋動。滾珠螺桿軸30旋動，藉以使滾珠螺桿螺帽係與工作台10一同沿Y軸方向移動。此外，Y軸電動機32構成第二驅動部33或第一驅動部27。
〔工作台之進給機構控制裝置的構成〕
圖2係將工作台10的進給機構控制裝置34加以顯示之方塊圖。進給機構控制裝置34係將金屬線放電加工機加以控制之CNC(電腦數值控制；Computer Numerical Control)。進給機構控制裝置34具有NC(數值控制；Numerical Control)程式儲存部36、工作台移動指令部38、移動指令修正部40、X軸電動機驅動控制部42、及Y軸電動機驅動控制部44。
NC程式儲存部36儲存有藉由CAM(電腦輔助製造；Computer-aided manufacturing)等而預先製作之NC程式。工作台移動指令部38因應於NC程式所制定之未圖示之金屬線電極的移動路徑、移動速度，而將工作台10之X軸方向的移動量及移動速度輸出作為X軸移動指令值，並將Y軸方向的移動量及移動速度作為Y軸移動指令值輸出。移動指令修正部40，將X軸移動指令值的修正量作為X軸修正量、並將Y軸移動指令值的修正量作為Y軸修正量而輸出。於後詳述X軸修正量及Y軸修正量。
X軸電動機驅動控制部42依循X軸移動指令值及X軸修正量，而控制供給至X軸電動機26之電力。Y軸電動機驅動控制部44依循Y軸移動指令值及Y軸修正量，而控制供給至Y軸電動機32之電力。此外，Y軸電動機驅動控制部44構成第二驅動控制部45。
〔修正量取得裝置的構成〕
因滾珠螺桿軸24之軸心的晃動或直線導引軌22的扭曲等，而導致使工作台10沿X軸方向移動時，在工作台10產生Y軸方向的振動。同樣，使工作台10沿Y軸方向移動時，亦在工作台10產生X軸方向的振動。本實施形態之工作台10的進給機構控制裝置34，將X軸電動機26及Y軸電動機32控制成抵消工作台10之X軸方向及Y軸方向的振動。
圖3係將修正量取得裝置41的構成加以顯示之方塊圖。修正量取得裝置41例如係個人電腦等，且具備振動取得部46、位置頻率特性取得部48、非位置依存頻率儲存部50、位置依存振動取得部52、及修正量取得部54。
振動取得部46取得使工作台10沿X軸方向移動時之工作台10之Y軸方向的振動。圖4係將工作台10之Y軸方向的振動加以顯示之圖表。圖4的橫軸顯示工作台10之X軸方向的位置，且縱軸顯示振動的位移。
工作台10之Y軸方向的振動係如下述方式取得。如圖1所示，操作者將直規56固定成在工作台10係與X軸平行。再者，操作者將針盤指示器58固定至未圖示之主軸等，並使測量頭接觸於直規56的端部。操作者使工作台10沿X軸方向移動，而使振動取得部46由針盤指示器58所測量之測量值來取得相對於Y軸方向的基準位置的振動。
位置頻率特性取得部48，針對振動取得部46所取得之工作台10之Y軸方向的振動，進行傅立葉變換，取得位置頻率特性。圖5係將圖4所示的振動的位置頻率特性加以顯示之圖表。圖5的橫軸顯示位置頻率，且縱軸顯示振動的強度。
非位置依存頻率儲存部50，將工作台10之不依存於X軸方向的位置而產生之工作台10之Y軸方向的振動的位置頻率，儲存為非位置依存頻率。本實施形態之中，非位置依存頻率例如係0.12[1/mm]。工作台10之Y軸方向的振動之原因，有前述滾珠螺桿軸24之軸心的晃動、直線導引軌22的扭曲，此外亦有直線導引或滾珠螺桿螺帽內之滾珠的進出等。以滾珠螺桿軸24之軸心的晃動、直線導引軌22的扭曲為起因之工作台10之Y軸方向的振動，產生在工作台10之X軸方向上相同位置。另一方面，以直線導引或滾珠螺桿螺帽內之滾珠的進出為起因之工作 台10之Y軸方向的振動，不產生在工作台10之X軸方向上相同位置。此係因為在直線導引或滾珠螺桿螺帽內滾珠的位置頻繁偏移。
以直線導引或滾珠螺桿螺帽內之滾珠的進出為起因之工作台10之Y軸方向的振動，係於使工作台10沿X軸方向移動時以約略等距離間隔(位置周期)產生，因此可預先求取其振動的位置頻率。
位置依存振動取得部52，從位置頻率特性取得部48所取得之位置頻率特性，去除非位置依存頻率儲存部50所儲存之非位置依存頻率的成分。圖6係將已去除非位置依存頻率的成分之位置頻率特性加以顯示之圖表。位置依存振動取得部52，從位置頻率特性之中，以非位置依存頻率為中心而去除預定頻率內之頻段的成分。又，位置依存振動取得部52，亦可於具有複數個非位置依存頻率、且二個非位置依存頻率的差係預定頻率以下時，去除該二個非位置依存頻率之間的頻段的成分。
再者，位置依存振動取得部52，將已去除非位置依存頻率的成分之位置頻率特性進行反傅立葉變換，回復為工作台10之X軸方向的位置區域中之工作台10之Y軸方向的振動，而作為位置依存振動取得。
修正量取得部54將工作台10之Y軸方向的位置之Y軸修正量加以計算並取得，用以抵消位置依存振動。修正量取得部54所取得之Y軸修正量，係輸出至Y軸電動機驅動控制部44。上述記載說明Y軸修正量，但X軸修正量亦於移動指令 修正部40以同樣方式求取。此外，修正量取得裝置41不限於個人電腦等，亦可係CNC。
〔作用效果〕
本實施形態之工作台10的進給機構控制裝置34控制X軸電動機26及Y軸電動機32，用以抵消工作台10之X軸方向及Y軸方向的振動。在使工作台10沿X軸方向移動時之工作台10之Y軸方向的振動中，有依存於X軸方向的位置而產生的振動、及不依存於X軸方向的位置而產生的振動。不依存於X軸方向的位置而產生的振動，不產生在工作台10之X軸方向上相同位置。因此，當為了抵消振動取得部46所取得之工作台10之Y軸方向的振動而使Y軸電動機驅動控制部44控制Y軸電動機32時，則會有不僅無法抑制振動、還甚至使振動增幅之疑慮。
於是，本實施形態之工作台10的進給機構控制裝置34控制X軸電動機26及Y軸電動機32，用以抵消已從振動取得部46所取得之工作台10之Y軸方向的振動將非位置依存頻率成分的振動加以去除後之位置依存振動。藉此，本實施形態之工作台10的進給機構控制裝置34，可抑制使工作台10沿X軸方向移動時之工作台10之Y軸方向的振動。以同樣方式，本實施形態之工作台10的進給機構控制裝置34，可抑制使工作台10沿Y軸方向移動時之工作台10之X軸方向的振動。
本實施形態已說明使用於金屬線放電加工機之工作台10的進給機構12，但使用於工作機械之工作台的進給機構，亦可以同樣方式抑制工作台的振動。
又，本實施形態之工作台10的進給機構12抑制工作台10之X軸方向的振動與Y軸方向的振動，但針對使用於如工作機械的主軸而具備Z軸之元件之工作台之進給機構而言，則可抑制使工作台沿X軸方向移動時或沿Y軸方向移動時之工作台之Z軸方向的振動。此情形下，X軸電動機或Y軸電動機構成第一驅動部27，且使主軸沿Z軸方向移動之Z軸電動機構成第二驅動部33。
〔由實施形態獲得之技術思想〕
以下記載可由上述實施形態掌握之技術思想。
修正量取得裝置(41)具備：振動取得部(46)，取得使移動對象物(11)沿第一軸方向移動時之前述移動對象物(11)之與前述第一軸方向正交之第二軸方向的振動；位置頻率特性取得部(48)，將前述振動取得部(46)所取得之前述第二軸方向的前述振動進行傅立葉變換，來取得位置頻率特性；非位置依存頻率儲存部(50)，將前述移動對象物(11)之不依存於前述第一軸方向的位置而產生之前述第二軸方向的前述振動的位置頻率，作為非位置依存頻率而儲存；位置依存振動取得部(52)，從前述位置頻率特性去除前述非位置依存頻率的成分並進行反傅立葉變換，而取得已回復為前述移動對象物(11)之前述第二軸方向的前述振動者，作為位置依存振動；以及修正量取得部(54)，取得將前述位置依存振動加以抵消之前述移動對象物(11)之前述第二軸方向的位置之修正量。藉此，修正量取得裝置(41)可取得將使移動對象物(11)沿第一軸方向移動時之移動對象物(11)之第二軸方向的振動加以抑制之修正量。
上述修正量取得裝置(41)之中，前述位置依存振動取得部(52)亦可將已從前述位置頻率特性去除含有前述非位置依存頻率之預定頻率內的頻段的成分者進行反傅立葉變換。藉此，移動對象物(11)的進給機構控制裝置(34)可取得移動對象物(11)的位置依存振動。
上述修正量取得裝置(41)之中，前述位置依存振動取得部(52)亦可於二個前述非位置依存頻率之差係預定頻率以下之時，將已從前述位置頻率特性去除二個前述非位置依存頻率之間的頻段的成分者進行反傅立葉變換。藉此，移動對象物(11)的進給機構控制裝置(34)，可取得移動對象物(11)的位置依存振動。
進給機構控制裝置(34)具備：第一驅動部(27)，使移動對象物(11)沿第一軸方向移動；第二驅動部(33)，使前述移動對象物(11)沿與前述第一軸方向正交之第二軸方向移動；以及第二驅動控制部(45)，於藉由前述第一驅動部(27)而使前述移動對象物(11)沿前述第一軸方向移動時，基於藉由上述修正量取得裝置(41)所取得之前述修正量，來驅動前述第二驅動部(33)。藉此，進給機構控制裝置(34)可抑制使移動對象物(11)沿第一軸方向移動時之移動對象物(11)之第二軸方向的振動。
修正量取得方法具備：振動取得步驟，取得使移動對象物(11)沿第一軸方向移動時之前述移動對象物(11)之與前述第一軸方向正交之第二軸方向的 振動；位置頻率特性取得步驟，將前述振動取得步驟所取得之前述第二軸方向的前述振動進行傅立葉變換，而取得位置頻率特性；非位置依存頻率儲存步驟，將前述移動對象物(11)之不依存於前述第一軸方向的位置而產生之前述第二軸方向的前述振動的位置頻率作為非位置依存頻率而儲存；位置依存振動取得步驟，從前述位置頻率特性去除前述非位置依存頻率的成分並進行反傅立葉變換，而取得已回復為前述移動對象物(11)之前述第二軸方向的前述振動者，作為位置依存振動；以及修正量取得步驟，取得將前述位置依存振動加以抵消之前述移動對象物(11)之前述第二軸方向的位置的修正量。可藉由此修正量取得方法，而取得將使移動對象物(11)沿第一軸方向移動時之移動對象物(11)之第二軸方向的振動加以抑制之修正量。
上述修正量取得方法之中，前述位置依存振動取得步驟亦可將已從前述位置頻率特性去除含有前述非位置依存頻率之預定頻率內的頻段的成分者進行反傅立葉變換。可藉由此修正量取得方法，而使移動對象物(11)之進給機構控制裝置(34)取得移動對象物(11)的位置依存振動。
上述修正量取得方法之中，前述位置依存振動取得步驟，亦可於二個前述非位置依存頻率之差係預定頻率以下時，將已從前述位置頻率特性去除二個前述非位置依存頻率之間的頻段的成分者進行反傅立葉變換。可藉由此修正量取得方法，而使移動對象物(11)之進給機構控制裝置(34)取得移動對象物(11)的位置依存振動。
進給機構之控制方法，係具備下者之進給機構之控制方法：第一驅動部(27)，使移動對象物(11)沿第一軸方向移動；以及第二驅動部(33)，使前述移動對象物(11)沿與前述第一軸方向正交之第二軸方向移動；且此進給機構之控制方法具備：第二驅動控制步驟，於藉由前述第一驅動部(27)而使前述移動對象物(11)沿前述第一軸方向移動時，基於藉由上述修正量取得方法而取得之修正量，來驅動前述第二驅動部(33)。可藉由此進給機構之控制方法，而抑制使移動對象物(11)沿第一軸方向移動時之移動對象物(11)之第二軸方向的振動。
41‧‧‧修正量取得裝置
46‧‧‧振動取得部
48‧‧‧位置頻率特性取得部
50‧‧‧非位置依存頻率儲存部
52‧‧‧位置依存振動取得部
54‧‧‧修正量取得部

Claims (8)

  1. 一種修正量取得裝置（41），具備： 振動取得部（46），取得在使移動對象物（11）沿第一軸方向移動時之該移動對象物之與該第一軸方向正交之第二軸方向的振動； 位置頻率特性取得部（48），將該振動取得部所取得之該第二軸方向的該振動進行傅立葉變換，來取得位置頻率特性； 非位置依存頻率儲存部（50），將該移動對象物之不依存於該第一軸方向的位置而產生之該第二軸方向的該振動的位置頻率，作為非位置依存頻率而儲存； 位置依存振動取得部（52），從該位置頻率特性去除該非位置依存頻率的成分並進行反傅立葉變換，而取得已回復為該移動對象物之該第二軸方向的該振動者，作為位置依存振動；以及 修正量取得部（54），取得將該位置依存振動加以抵消之該移動對象物之該第二軸方向的位置之修正量。
  2. 如申請專利範圍第1項之修正量取得裝置，其中， 該位置依存振動取得部，將已從該位置頻率特性去除包含該非位置依存頻率之預定頻率內的頻段之成分者進行反傅立葉變換。
  3. 如申請專利範圍第1項之修正量取得裝置，其中， 該位置依存振動取得部，於二個該非位置依存頻率之差係預定頻率以下時，將已從該位置頻率特性去除二個該非位置依存頻率之間的頻段的成分者進行反傅立葉變換。
  4. 一種進給機構控制裝置（34），具備： 第一驅動部（27），使移動對象物沿第一軸方向移動； 第二驅動部（33），使該移動對象物沿與該第一軸方向正交之第二軸方向移動；以及 第二驅動控制部（45），於藉由該第一驅動部而使該移動對象物沿該第一軸方向移動時，基於藉由如申請專利範圍第1～3項中任一項之修正量取得裝置所取得之該修正量，來驅動該第二驅動部。
  5. 一種修正量取得方法，具備： 振動取得步驟，取得在使移動對象物（11）沿第一軸方向移動時之該移動對象物之與該第一軸方向正交之第二軸方向的振動； 位置頻率特性取得步驟，將該振動取得步驟所取得之該第二軸方向的該振動進行傅立葉變換，而取得位置頻率特性； 非位置依存頻率儲存步驟，將該移動對象物之不依存於該第一軸方向的位置而產生之該第二軸方向的該振動的位置頻率，作為非位置依存頻率而儲存； 位置依存振動取得步驟，從該位置頻率特性去除該非位置依存頻率的成分並進行反傅立葉變換，而取得已回復為該移動對象物之該第二軸方向的該振動者，作為位置依存振動；以及 修正量取得步驟，取得將該位置依存振動加以抵消之該移動對象物之該第二軸方向的位置之修正量。
  6. 如申請專利範圍第5項之修正量取得方法，其中， 該位置依存振動取得步驟，將已從該位置頻率特性去除包含該非位置依存頻率之預定頻率內的頻段之成分者進行反傅立葉變換。
  7. 如申請專利範圍第5項之修正量取得方法，其中， 該位置依存振動取得步驟，於二個該非位置依存頻率之差係預定頻率以下時，將已從該位置頻率特性去除二個該非位置依存頻率之間的頻段之成分者進行反傅立葉變換。
  8. 一種進給機構之控制方法，該進給機構具備： 第一驅動部（27），使移動對象物（11）沿第一軸方向移動；以及 第二驅動部（33），使該移動對象物沿與該第一軸方向正交之第二軸方向移動； 且該進給機構之控制方法具備：第二驅動控制步驟，於藉由該第一驅動部而使該移動對象物沿該第一軸方向移動時，基於藉由如申請專利範圍第5～7項中任一項之修正量取得方法而取得之修正量，來驅動該第二驅動部。
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