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WO1991007705A1 - Procede de correction des fluctuations de position d'une machine - Google Patents

Procede de correction des fluctuations de position d'une machine Download PDF

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WO1991007705A1
WO1991007705A1 PCT/JP1990/001431 JP9001431W WO9107705A1 WO 1991007705 A1 WO1991007705 A1 WO 1991007705A1 JP 9001431 W JP9001431 W JP 9001431W WO 9107705 A1 WO9107705 A1 WO 9107705A1
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WO
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machine
axis
ratio
pulse
machine tool
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Ceased
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PCT/JP1990/001431
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takao Sasaki
Kentaro Fujibayashi
Makoto Haga
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/19—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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    • G05B19/251—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for continuous-path control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49164—Corner, making corner

Definitions

  • the present invention relates to a position correction method for machine position fluctuation that corrects machine position fluctuation of a machine tool controlled by a numerical controller, and more particularly to a machine position fluctuation method that corrects position fluctuation of a machine tool having different rigidities for each control axis. It relates to a position correction method.
  • the workpiece is machined into the desired shape by moving the tool at the speed specified on the path specified by the machining program.
  • the servomotor in the servo mechanism detects the speed and position with a speed detector and a position detector, and feeds back that information to a control circuit for control.
  • a control circuit for control for control.
  • the above three methods adopted in the servo mechanism are respectively The most suitable method is adopted for each machine tool depending on the precision and rigidity required of the machine tool.
  • FIG. 4 is a view showing a state of biaxial cutting according to a conventional technique.
  • the X axis has relatively weak machine rigidity and the Y axis has relatively strong machine rigidity. Under such control axes, it is assumed that the X axis is moved by 0.10111111 and the ⁇ axis is moved by 0.20 mm.
  • the present invention has been made in view of such a point, and a position correction method of machine position fluctuation that can suppress a sudden shape error caused by a difference in mechanical rigidity of each place where a control axis is provided.
  • the purpose is to provide.
  • Compensates for position fluctuations of machine tools with at least two control axes the ratio of the movement amount of each axis of the actual machine tool obtained from the output value of the position detector for detecting the position of the machine tool is the same as the ratio of the distribution pulse of each axis.
  • a position correction method for mechanical position fluctuation wherein a correction pulse is supplied to the distribution pulse of each axis.
  • the actual movement of each axis of the machine tool can be obtained from the output value of the position detector that detects the position of the machine tool. From this movement amount, the value that could not be moved by the distribution pulse is obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a position correction method for machine position fluctuation according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of a position correction method for machine position fluctuation according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state of two-axis cutting interpolation according to the present embodiment
  • Fig. 4 is a diagram showing the state of 2-axis cutting interpolation according to the prior art.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a position correction method for machine position fluctuation according to the present invention.
  • the numerical control unit 1 has a pulse distribution unit 11 and a position correction unit 12.
  • the pulse distribution means 11 controls the servomotors 5X and 5Y, receives a command corresponding to a machining program from a processor (not shown), performs acceleration / deceleration control on the command, and performs an interpolation operation. Then, command pulses X p1 and Y p1 for controlling the servo motors 5 X and 5 Y of the X axis and the Y axis are output to the computing units 12 X and 12 Y. Further, the pulse distribution means 11 calculates the ratio R 1 of the command pulses X p1 and Y p 1, and outputs a signal R 1 representing the ratio to the position correction means 12.
  • the position correcting means 12 is composed of position signals Xe and Ye of position detectors 8X and 8Y attached to the tables 6X and 6Y of the machine tool, and a signal R1 from the pulse distributing means 11. Enter Then, the position correction means 12 calculates the ratio R2 of the position signals Xe and Ye, and compares it with the ratio R1 of the command pulse Xp1 and Yp1 output from the pulse distribution means 11. The correction pulse Xcp or Yep is supplied to the computing unit 12X or 12Y so that the ratio between them becomes equal.
  • Arithmetic units 1 2 X and 1 2 Y receive command pulses X p 1 and Y p 1 Command pulses XP 2 and YP 2 obtained by adding the correction pulses X cp and Y cp from the position correction means 12 are output to the computing units 2 X and 2 ⁇ .
  • Arithmetic units 2 X and 2 ⁇ are the values obtained by subtracting the position feedback pulses X f ⁇ and Y f ⁇ of servo motors 5 X and 5 ⁇ from command pulses X ⁇ 2 and ⁇ ⁇ 2, that is, pulses XP corresponding to the error amount.
  • 3 and YP 3 are output to error registers 3 X and 3 Y.
  • the error registers 3X and 3Y store the number of pulses Xp3 and Yp3 according to the error amount, and output the corresponding voltage to the amplifiers 4X and 4 #.
  • Amplifiers 4 ⁇ and 4 ⁇ amplify the output voltage from error registers 3 ⁇ and 3 ⁇ and drive servo motors 5X and 5 ⁇ .
  • the servo motors 5 X and 5 ⁇ have a built-in pulse coder, and the outputs of the pulse coder are fed back to the calculators 2 X and 2 Y as position feedback pulses X f ⁇ and Y f ⁇ .
  • the ball screws 7X and 7Y integrated with the table are connected to the servomotors 5X and 5Y. Accordingly, by driving the servo motors 5X and 5Y, the X-axis and Y-axis tables 6X and 6Y of the machine tool are moved.
  • the tables 6X and 6Y are provided with position detectors 8X and 8Y for detecting the machine position.
  • As the position detectors 8X and 8Y an inductor, a magnetic scale, an optical scale, a moire fringe counter, a laser measuring device, or the like is used.
  • FIG. 2 is a diagram showing a flow chart of a position correction method for machine position fluctuation according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state of cutting interpolation of two axes according to the present embodiment, and corresponds to FIG. In Fig. 2, the number following S indicates the step number.
  • the pulse distribution means 11 obtains the ratio R 1 between the command pulse X p 1 of the X-axis servo motor 5 X and the command pulse Y P 1 of the Y-axis servo motor 5 Y.
  • the obtained ratio R 1 is the position correction means
  • the pulse distribution means 11 outputs distribution pulses according to the command, that is, command pulses XP1 and Yp1.
  • the pulse distributing means 11 obtains the ratio R 1, but the pulse distributing means 11 directly outputs the command pulses XP 1 and Y p 1 to the position correcting means 12, and the position correcting means 11
  • the ratio R 1 may be obtained by 1 2.
  • the position correction means 12 takes in the respective machine positions from the position detectors 8X and 8Y, and then calculates the ratio R2 of the actual movement amount of the machine.
  • the position correcting means 12 compares the ratio R1 with the ratio R2 and determines whether or not there is a difference between the two. If there is a difference, proceed to S5, and if there is no difference, end.
  • the numerical controller 1 outputs the command pulses Xp2 and YP2 obtained by adding the correction pulses Xcp and Ycp to the command pulses XP1 and Y1 as distribution pulses.
  • the shape error as shown in Fig. 4 is improved from the curve B1 where the error is minimized as shown in Fig. 3 to the straight line B2, and a straight cutting process with few errors Will be performed. That is, in the present embodiment, the machine position is obtained from the position detectors 8X and 8Y, the actual movement amount of the machine is monitored, and the ratio R2 of the movement amounts of both the X axis and the Y axis is the ratio R1 (1 : 2), the process of supplying the correction pulse Xcp or Ycp to the output pulse so that the ratio R2 becomes the ratio R1 (1: 2) is repeated. The abrupt shape error as shown in the figure is suppressed, and the cutting as shown in FIG. 3 is performed.
  • the ratio of the actual movement amount of the machine is similarly obtained from the machine position, and they match the ratio of the distribution pulse of each axis.
  • a correction pulse may be output so as to perform the correction.

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Description

明 細 書
機械位置変動の位置補正方式
技 術 分 野
本発明は数値制御装置で制御される工作機械の機械位置変 動を補正する機械位置変動の位置補正方式に係り、 特に制御 軸毎に剛性の異なる工作機械の位置変動を補正する機械位置 変動の位置補正方式に関する。
背 景 技 術
数値制御装置 （C N C ) では、 加工プログラムによって指 令された通路上を指令された速度で工具を移動させることに よってワークを所望の形状に加工している。
このように数値制御装置を用いた工作機械で指令に忠実に、 かつ、 良好な仕上げ面を得るためには、 急激な指令の変化に も追従できる速応性及び振動のない安定した動きを保つ安定 性の高いサーボ機構が不可欠である。
サーボ機構におけるサ一ボモータは、 速度検出器、 位置検 出器により速度と位置とを検出し、 その情報を制御回路にフ イ ー ドバック して制御している。 そして、 この位置検出をど のようにするかによって、 セ ミ · クローズド · ループ方式、 クローズド · ループ方式、 ハイ ブリ ッ ドサーボ方式の三つの 方式がサーボ機構には存在する。
サーボ機構に採用されている上記三つの方式は、 それぞれ の工作機械に要求される精度や剛性等によって工作機械毎に 最適の方式が採用されている。
しかし、 一般の工作機械では各軸の機械的剛性が異なり、 特に大型の工作機械ではその差が大きくなる。 従って、 2軸 以上の工作機械で切削を行うと、 加工開始点、 加工終了点の 近傍あるいはコーナ部で形状誤差が生じ、 精度の高い切削加 ェが行われないという問題がある。
第 4図は従来技術による 2軸の切削の状態を示す図である。 本図では、 X軸は機械の剛性が比較的弱く、 Y軸は機械の剛 性が比較的強いものとする。 このような制御軸の下で、 X軸 を 0 . 1 0 0 111 111、 丫軸を 0 . 2 0 0 m m動かすとする。
X軸及び Y軸の機械の剛性が等しい場合は、 通常、 直線 A のように誤差のない直線状の切削加工が施される。 しかし、 X軸の機械の剛性が弱いと、 曲線 B 1のように X軸の移動が いきたりなくなり、 X軸と Y軸との分配パルスの比は 1 ： 2 であるにもかかわらず、 点 Cのように実際の機械位置の比が 1 ： 4 となり、 形状誤差を生じる結果となる。 発 明 の 開 示
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 制御 軸の付いている場所の各々の機械剛性の相違から生じる急激 な形状誤差を抑制することのできる機械位置変動の位置補正 方式を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、
少なく とも 2つの制御軸を有する工作機械の位置変動を補 正する機械位置変動の位置補正方式において、 前記工作機械 の位置を検出する位置検出器の出力値から求めた実際の工作 機械の各軸の移動量の比が各軸の分配パルスの比と同じにな るように、 前記各軸の分配パルスに補正パルスを供給するこ とを特徴とする機械位置変動の位置補正方式が提供される。 工作機械の位置を検出する位置検出器の出力値から実際の 工作機械の各軸の移動量が求まる。 この移動量から分配パル スによって移動できなかった値が求まる。 従って、 各軸の機 械剛性が同じ場合は、 各軸の分配パルスの比と工作機械の移 動量の比とは通常同じ値を示す。 ところが、 機械剛性の差に よつて誤差が生じるため、 移動量は各軸の分配パルスの比と 同じにならない。 そこで、 実際の工作機械の各軸の移動量の 比が各軸の分配パルスの比と同じになるように、 各軸の分配 パルスに補正パルスを加え、 その出力パルスに基づいて各軸 を制御する。 これによつて加工始め、 加工終了間際、 加工物 の角の加工時に生じていた急激な加工形状誤差を抑えること ができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の機械位置変動の位置補正方式を示すブ ッ ク図、
第 2図は本実施例の機械位置変動の位置補正方式のフ - チ ャー トを示す図、
第 3図は本実施例による 2軸の切削補間の状態を示す図、 第 4図は従来技術による 2軸の切削補間の状態を示す図で
¾ o 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第 1図は本発明の機械位置変動の位置補正方式を示すプロ ッ ク図である。 数値制御部 1 はパルス分配手段 1 1及び位置 補正手段 1 2を有する。
パルス分配手段 1 1 はサ一ボモータ 5 X及び 5 Yを制御す るものであり、 加工プログラムに応じた指令をプロセッサ (図示せず） から受けて、 それを加減速制御した後に補間演 算して、 X軸及び Y軸のサ一ボモータ 5 X及び 5 Yを制御す るための指令パルス X p 1及び Y p 1を演算器 1 2 X及び 1 2 Yに出力する。 さらに、 パルス分配手段 1 1 は指令パルス X p l及び Y p l の比 R 1 を計算し、 それを表した信号 R 1 を位置補正手段 1 2に出力する。
位置補正手段 1 2は工作機械のテーブル 6 X及び 6 Yに取 り付けられた位置検出器 8 X及び 8 Yの位置信号 X e及び Y eと、 パルス分配手段 1 1からの信号 R 1 とを入力する。 そ して、 位置補正手段 1 2は位置信号 X e及び Y eの比 R 2を 算出し、 パルス分配手段 1 1の出力した指令パルス X p 1及 び Y p 1の比 R 1 と比較し、 両者の比が等しくなるように補 正パルス X c p又は Y e pを演算器 1 2 X又は 1 2 Yに供給 する。
演算器 1 2 X及び 1 2 Yは指令パルス X p 1及び Y p 1 と 位置補正手段 1 2からの補正パルス X c p及び Y c pとを加 算した指令パルス X P 2及び Y P 2を演算器 2 X及び 2 Υに 出力する。
演算器 2 X及び 2 Υは指令パルス X Ρ 2及び Υ ρ 2からサ —ボモータ 5 X及び 5 Υの位置帰還パルス X f ρ及び Y f Ρ を減算した値、 即ちエラー量に応じたパルス X P 3及び Y P 3をエ ラ ーレジスタ 3 X及び 3 Yに出力する。
エラ一レジスタ 3 X及び 3 Yは、 エラ一量に応じたパルス X p 3及び Y p 3の数を格納し、 それに応じた電圧をァンプ 4 X及び 4 Υに出力する。
ア ンプ 4 Χ及び 4 Υはエ ラ ー レジスタ 3 Χ及び 3 Υからの 出力電圧を増幅し、 サーボモータ 5 X及び 5 Υを駆動する。
サーボモータ 5 X及び 5 Υはパルスコーダを内蔵しており、 このパルスコ ーダの出力を位置帰還パルス X f ρ及び Y f Ρ と して溃算器 2 X及び 2 Yに帰還している。
サーボモータ 5 X及び 5 Yには、 テーブルと一体化された ボールネジ 7 X及び 7 Yが結合されている。 従って、 サーボ モータ 5 X及び 5 Yを駆動することによって工作機械の X軸 及び Y軸のテーブル 6 X及び 6 Yが移動する。 テーブル 6 X 及び 6 Yには機械位置を検出するための位置検出器 8 X及び 8 Yが設けられている。 この位置検出器 8 X及び 8 Yと して は、 イ ンダク ト シン、 磁気スケール、 光学スケール、 モアレ 縞計数器、 レーザ測定器等を用いる。
なお、 図ではテーブル 6 X、 6 Yは別のものと して表され ているが、 実際は一体のテーブルと して構成されている。 ま た、 図ではス ピン ドルを制御するためのス ピン ドル制御回路、 ス ピン ドルァ ンプ、 ス ピン ドルモータ等は省略してある。 本実施例の動作を図面を用いて説明する。 第 2図は本実施 例の機械位置変動の位置補正方式のフ ローチ ヤ一 トを示す図 である。 第 3図は本実施例による 2軸の切削補間の状態を示 す図であり、 第 4図に対応している。 第 2図において、 Sに 続く数値はステップ審号を示す。
〔 S 1 〕 パルス分配手段 1 1 は X軸のサーボモータ 5 Xの指 令パルス X p 1 と、 Y軸のサ一ボモ一タ 5 Yの指令パルス Y P 1 との比 R 1を求める。 求められた比 R 1 は位置補正手段
1 2に出力される。
〔 S 2 〕 パルス分配手段 1 1 は指令に応じた分配パルス、 即 ち指令パルス X P 1及び Y p 1を出力する。
本実施例では、 パルス分配手段 1 1が比 R 1を求めている が、 パルス分配手段 1 1 は位置補正手段 1 2に直接に指令パ ルス X P 1及び Y p 1を出力し、 位置補正手段 1 2で比 R 1 を求めるようにしてもよい。
〔 S 3〕 位置補正手段 1 2は位置検出器 8 X及び 8 Yからそ れぞれの機械位置を取り込み、 それから機械の実際の移動量 の比 R 2を求める。
〔 S 4〕 位置補正手段 1 2は比 R 1 と比 R 2 とを比較し、 両 者の比に差がないかどうか判定する。 差がある場合は S 5へ 進み、 差がない場合は終了する。
〔 S 5〕 位置補正手段 1 2は比 R 1 と比 R 2 との間に差があ ると判定した場合は、 比 R 1 と比 R 2 とが同じになるような 05
一 7 一 補正パルス X c p又は Y c pを計算して、 指令パルス X p 1 又は Y P 1 にその補正パルス X c p又は Y e pを加算する。
〔 S 6〕 数値制御部 1 は指令パルス X P 1及び Y 1 に補正 パルス X c p及び Y c pの加算された指令パルス X p 2及び Y P 2を分配パルスと して出力する。
以上の一連の処理によって、 第 4図のような形状誤差が第 3図のような誤差の極力抑えられた曲線 B 1 から直線 B 2に 至るように改善され、 誤差の少ない直線状の切削加工が行わ れるようになる。 即ち、 本実施例では位置検出器 8 X及び 8 Yから機械位置を求め、 機械の実際の移動量を監視し、 X軸 及び Y軸の両者の移動量の比 R 2が比 R 1 ( 1 ： 2 ) になら なくなつた時点で、 比 R 2が比 R 1 ( 1 ： 2 ) になるように 補正パルス X c p又は Y c pを出力パルスに供給するという 処理を繰り返しているので、 第 4図のような急激な形状誤差 は抑制され、 第 3図のような形状の切削加工が行われるよう にな 。
以上の実施例では 2軸制御の場合について説明したが、 2 軸以上の制御の場合も同様に機械位置から機械の実際の移動 量の比を求め、 それらが各軸の分配パルスの比と一致するよ うに補正パルスを出力すればよい。
以上説明したように本発明によれば、 制御軸の機械剛性の 相違から生じる急激な形状誤差を抑制することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 少なく とも 2つの制御軸を有する工作機械の位置変動 を補正する機械位置変動の位置補正方式において、
前記工作機械の位置を検出する位置検出器の出力値から求 めた実際の工作機械の各軸の移動量の比が各軸の分配パルス の比と同じになるように、 前記各軸の分配パルスに補正パル スを供給することを特徴とする機械位置変動の位置補正方式。
2 . 前記制御軸は前記工作機械の剛性の異なる箇所にそれ ぞれ取り付けられていることを特徵とする特許請求の範囲第 1項記載の機械位置変動の位置補正方式。
PCT/JP1990/001431 1989-11-16 1990-11-02 Procede de correction des fluctuations de position d'une machine Ceased WO1991007705A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1/298568 1989-11-16
JP1298568A JPH03157704A (ja) 1989-11-16 1989-11-16 機械位置変動の位置補正方式

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1991007705A1 true WO1991007705A1 (fr) 1991-05-30

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ID=17861432

Family Applications (1)

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PCT/JP1990/001431 Ceased WO1991007705A1 (fr) 1989-11-16 1990-11-02 Procede de correction des fluctuations de position d'une machine

Country Status (4)

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US (1) US5177421A (ja)
EP (1) EP0453571A4 (ja)
JP (1) JPH03157704A (ja)
WO (1) WO1991007705A1 (ja)

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