JP2022117393A - Control device, control method, control program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a control device, control method, control program, and storage medium.
工作機械は、台と、台を第一方向に移動するボール螺子を備える。工作機械を制御する制御装置はボール螺子ピッチ誤差を予め記憶し、台を第一方向に移動する時にピッチ誤差を読出してボール螺子のピッチ誤差を補正する。制御装置は台をボール螺子の全区間移動しながら所定時間毎に台の第一方向の位置を測定することで、ボール螺子全体のピッチ誤差を補正間隔毎に算出する。 The machine tool includes a table and a ball screw that moves the table in a first direction. A controller for controlling the machine tool pre-stores the ball screw pitch error, reads the pitch error when moving the table in the first direction, and corrects the ball screw pitch error. The controller measures the position of the base in the first direction at predetermined time intervals while moving the base over the ball screw, thereby calculating the pitch error of the entire ball screw for each correction interval.
上記工作機械の台は、使用時にワーク、ワーク固定治具等の積載物を載せる。工作機械は台を第一方向に移動可能に支持し、且つ第二方向に移動可能な支持台を備える。積載物の質量に応じて、支持台は第一方向に撓みが生じる。該時、制御装置がピッチ誤差を用い第一方向の位置を補正しても、支持台に生じた撓みの影響で台の第一方向の位置決め誤差が増加する。 A load such as a workpiece and a workpiece fixing jig is placed on the table of the machine tool when it is used. The machine tool includes a support table that supports a table for movement in a first direction and is movable in a second direction. The support base is flexed in the first direction according to the mass of the load. At this time, even if the controller corrects the position in the first direction using the pitch error, the positioning error of the table in the first direction increases due to the deflection of the support table.
本発明の目的は、位置決め誤差を従来よりも低減した制御装置、制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device, a control method, a control program, and a storage medium in which positioning errors are reduced more than before.
本発明の請求項1の制御装置は、積載物を載せる第一台と、前記第一台を水平方向と平行な第一方向に移動可能に支持する第二台と、前記第一台を前記第一方向に移動する第一駆動部と、前記第二台を前記第一方向と交差する第二方向に移動可能に支持する台支持部と、前記第二台を前記第二方向に移動する第二駆動部とを備える工作機械を制御する制御装置において、前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得部と、前記第一台の前記第一方向の位置を指令する第一位置指令を取得する第一指令取得部と、前記質量取得部が取得した前記質量に基づく第一係数と、前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記第一位置指令の前記位置を補正する補正部とを備える。制御装置は、補正部が積載物の質量に基づく第一係数と、第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令が示す第一台の第一方向の位置を補正するので、第一台に載せる積載物による第二台の撓みに応じた第一台の第一方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。
The control device according to
本発明の請求項2の制御装置の前記第一位置指令の前記位置は、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓み角度が最小になる位置である基準からの距離で表す。制御装置の第一位置指令の位置は、撓み角度が最小ではない位置を基準とする時の第一位置指令の位置よりも、第一台に載せる積載物による第二台の撓みに応じた値を表しやすい。故に制御装置は、撓み角度が最小ではない位置を基準とする時よりも、第二台の撓みに応じた量の計算を簡単にできる。
The position of the first position command of the control device according to
本発明の請求項3の制御装置の前記第一係数は、前記工作機械に固有の定数に基づく値である。制御装置は、補正に用いる第一係数を工作機械に固有の定数に基づく値とすることで、工作機械の全個体を測定することなく第一位置指令の位置を補正できる。
Said 1st coefficient of the control apparatus of
本発明の請求項4の制御装置の前記基準は前記第一台の移動可能範囲の中心である。制御装置は、基準が第一台の移動可能範囲の端部にある時よりも、第二台の撓み角度の最大値を小さくできる。
The reference of the control device according to
本発明の請求項5の制御装置の前記第一係数は、前記第一台の上面からの前記積載物の高さに応じた値に基づく。制御装置は、補正に用いる第一係数を積載物の高さに応じた値に基づく値とすることで、積載物の高さを考慮して第一位置指令の位置を補正できる。
The first coefficient of the control device according to
本発明の請求項6の制御装置において、前記工作機械は工具を装着する主軸と、前記主軸を支持し、上下動可能な主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを上下方向に移動可能に支持するヘッド支持部と、前記主軸ヘッドを前記上下方向に移動する第三駆動部とを備え、前記主軸ヘッドの前記上下方向の位置を指令する第二位置指令を取得する第二指令取得部と、前記主軸が装着した前記工具に応じた工具長補正量と前記第二位置指令に依り、前記工具の先端の前記第一台からの高さを取得する高さ取得部を有し、前記積載物の高さに応じた値は、前記高さ取得部が取得した前記工具の前記先端の前記第一台の前記上面からの高さである。制御装置は、補正に用いる第一係数を工具の先端の第一台の上面からの高さとすることで、第二位置指令が示す主軸ヘッドの上下位置を考慮して第一位置指令の位置を補正できる。
In the control device according to
本発明の請求項7の制御装置は、前記第二位置指令が位置決め指令か切削指令かを判断する種別判断部を更に備え、前記高さ取得部は、前記第二位置指令が前記位置決め指令であると前記種別判断部が判断したことに応じ前記工具の前記先端の前記第一台からの高さを取得し、前記補正部は、前記高さ取得部が取得した前記工具の前記先端の前記第一台からの高さを用い前記第一係数を更新し、更新した前記第一係数と前記第二位置指令に対応する前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一位置指令の前記位置を補正する。制御装置は第二位置指令が位置決め指令である時の第二位置指令が示す主軸ヘッドの上下位置を考慮して第二位置指令に対応する第一位置指令の位置を補正できる。故に制御装置は、第一台に載せる積載物の第一台からの高さが比較的大きい時でも、第一位置指令が示す第一台の第一方向の位置を適切に補正できる。
The control device according to
本発明の請求項8の制御装置は記憶装置と、前記補正部が更新した前記第一係数を前記記憶装置に記憶する記憶制御部とを更に備え、前記補正部は、前記種別判断部が前記第二位置指令が前記切削指令であると判断したことに応じ、前記記憶装置に記憶した前記第一係数と前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一位置指令の前記位置を補正する。制御装置は切削加工時に切削部分の大きさを第一位置指令が示す大きさよりも大きくする等の悪影響を抑制するように第一位置指令の位置を補正できる。
The control device according to
本発明の請求項9の制御装置の前記第一係数は、前記第一台の前記上面からの前記積載物の前記高さに応じた前記値と、前記台支持部の上端と、前記第一台の前記上面との間の第一所定位置からの、前記第一台の前記上面の高さとに基づく。制御装置は、第一係数が第一所定位置からの第一台の上面の高さに基づかない装置よりも、第二台の傾きによる第一台の第一方向の位置決め誤差を低減できる。
The first coefficient of the control device according to
本発明の請求項10の制御装置の前記第一所定位置は、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みによる前記第一台の前記第一方向の位置の誤差が最小になる位置である。制御装置は第一所定位置からの第一台の上面の高さに応じた、第一台に載せた積載物による第二台の撓みに応じた誤差が最小になるように第一位置指令の位置を補正できる。
In the control device according to
本発明の請求項11の制御装置の前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた前記量は、前記第一係数と、前記距離の三乗との積である。制御装置は、第二台の撓みに応じた量を比較的に簡単に計算できる。
In the control device according to
本発明の請求項12の制御装置の前記補正部は、前記第一係数と、前記積載物と前記第一台の重心を用いて補正した前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の前記撓みに応じた量、前記第一位置指令の前記位置を補正する。制御装置は積載物の第一台の第一方向の配置を考慮して、第一台に載せた積載物による第二台の撓みに応じた量、第一位置指令の位置を適切に補正できる。
The correcting unit of the control device according to
本発明の請求項13の制御装置の前記補正部は、前記第一係数と、前記質量取得部が取得した前記質量に基づく第二係数と、前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた前記量と、前記第一台に載せた前記積載物による前記台支持部の撓みに応じた量、前記第一位置指令の前記位置を補正する。制御装置は、第一台に載せる積載物による台支持部の撓みに応じた量を考慮して、第一台の第一方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。
The correction unit of the control device according to
本発明の請求項14の制御装置の前記第一台に載せた前記積載物による前記台支持部の撓みに応じた前記量は、前記第二係数と、前記距離の積である。制御装置は、台支持部の撓みに応じた量を比較的に簡単に計算できる。
In the control device according to
本発明の請求項15の制御装置の前記第二係数は、前記第一台の前記上面からの前記積載物の前記高さに応じた前記値と、前記台支持部の下端と前記第一台の前記上面との間の第二所定位置からの前記第一台の前記上面の高さとに基づく。制御装置は、第二係数が第二所定位置からの第一台の上面の高さに基づかない装置よりも、台支持部の撓みによる第一台の第一方向の位置決め誤差を低減できる。
The second coefficient of the control device according to
本発明の請求項16の制御装置の前記第二所定位置は、前記第一台に載せた前記積載物による前記台支持部の撓みによる前記第一台の前記第一方向の位置の誤差が最小になる位置である。制御装置は第二所定位置からの第一台の上面の高さに応じた、第一台に載せた積載物による台支持部の撓みに応じた誤差が最小になるように第一位置指令の位置を補正できる。
In the second predetermined position of the control device according to
本発明の請求項17の制御装置の前記補正部は、前記第二係数と、前記積載物と前記第一台の重心を用いて補正した前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記台支持部の撓みに応じた前記量、前記第一位置指令の前記位置を補正する。制御装置は積載物の第一台の第一方向の配置を考慮して、第一台に載せた積載物による台支持部の撓みに応じた量、第一位置指令の位置を適切に補正できる。
The correction unit of the control device according to
本発明の請求項18の制御方法は積載物を載せる第一台と、前記第一台を水平方向と平行な第一方向に移動可能に支持する第二台と、前記第一台を前記第一方向に移動する第一駆動部と、前記第二台を前記第一方向と交差する第二方向に移動可能に支持する台支持部と、前記第二台を前記第二方向に移動する第二駆動部とを備える工作機械の制御方法において、前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得工程と、前記第一台の前記第一方向の位置を指令する位置指令を取得する指令取得工程と、前記質量取得工程で取得した前記質量に基づく係数と、前記位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記位置指令の前記位置を補正する補正工程とを備える。制御方法は、補正部が積載物の質量に基づく係数と、位置指令の位置とを用い、位置指令が示す第一台の第一方向の位置を補正するので、第一台に載せる積載物の質量に応じた第一台の第一方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。
A control method according to
本発明の請求項19の制御プログラムは積載物を載せる第一台と、前記第一台を水平方向と平行な第一方向に移動可能に支持する第二台と、前記第一台を前記第一方向に移動する第一駆動部と、前記第二台を前記第一方向と交差する第二方向に移動可能に支持する台支持部と、前記第二台を前記第二方向に移動する第二駆動部とを備える工作機械を制御する制御装置の制御部が実行可能な制御プログラムにおいて、前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得処理と、前記第一台の前記第一方向の位置を指令する位置指令を取得する指令取得処理と、前記質量取得処理で取得した前記質量に基づく係数と、前記位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記位置指令の前記位置を補正する補正処理とを前記制御装置の前記制御部に実行させる指示を含む。制御プログラムに従い制御装置は、補正部が積載物の質量に基づく係数と、位置指令の位置とを用い、位置指令が示す第一台の第一方向の位置を補正するので、第一台に載せる積載物の質量に応じた第一台の第一方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。 The control program according to claim 19 of the present invention comprises a first platform on which a load is placed, a second platform that supports the first platform so as to be movable in a first direction parallel to the horizontal direction, and a a first drive unit that moves in one direction; a table support unit that supports the second table so as to be movable in a second direction that intersects with the first direction; and a second table that moves in the second direction. In a control program executable by a control unit of a control device that controls a machine tool comprising two drive units, a mass acquisition process for acquiring the mass of the load placed on the first machine; Using a command acquisition process for acquiring a position command for commanding a position in the first direction, a coefficient based on the mass acquired by the mass acquisition process, and the position of the position command, the It includes an instruction to cause the control unit of the control device to perform a correction process for correcting the position of the position command by an amount corresponding to the deflection of the second platform due to the load. According to the control program, the control device corrects the position of the first machine in the first direction indicated by the position command using the coefficient based on the mass of the load and the position of the position command. The positioning error of the first unit in the first direction according to the mass of the load can be reduced more than before.
本発明の請求項20の記憶媒体は積載物を載せる第一台と、前記第一台を水平方向と平行な第一方向に移動可能に支持する第二台と、前記第一台を前記第一方向に移動する第一駆動部と、前記第二台を前記第一方向と交差する第二方向に移動可能に支持する台支持部と、前記第二台を前記第二方向に移動する第二駆動部とを備える工作機械を制御する制御装置の制御部が実行可能な制御プログラムを記憶する記憶媒体において、前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得処理と、前記第一台の前記第一方向の位置を指令する位置指令を取得する指令取得処理と、前記質量取得処理で取得した前記質量に基づく係数と、前記位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記位置指令の前記位置を補正する補正処理とを前記制御装置の前記制御部に実行させる指示を含む前記制御プログラムを記憶する。記憶媒体が記憶する制御プログラムに従い制御装置は、補正部が積載物の質量に基づく係数と、位置指令の位置とを用い、位置指令が示す第一台の第一方向の位置を補正するので、第一台に載せる積載物の質量に応じた第一台の第一方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。 According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided a storage medium comprising: a first stage on which a load is placed; a second stage that supports the first stage so as to be movable in a first direction parallel to the horizontal direction; a first drive unit that moves in one direction; a table support unit that supports the second table so as to be movable in a second direction that intersects with the first direction; and a second table that moves in the second direction. In a storage medium storing a control program executable by a control unit of a control device for controlling a machine tool comprising two drive units, mass acquisition processing for acquiring the mass of the load placed on the first machine; Using a command acquisition process for acquiring a position command for commanding the position of the first machine in the first direction, a coefficient based on the mass acquired by the mass acquisition process, and the position of the position command, the first Stores the control program including an instruction to cause the control unit of the control device to execute a correction process for correcting the position of the position command by an amount corresponding to the deflection of the second platform due to the load placed on the platform. do. According to the control program stored in the storage medium, the controller corrects the position of the first vehicle in the first direction indicated by the position command using the coefficient based on the mass of the load and the position of the position command. Positioning error in the first direction of the first machine according to the mass of the load placed on the first machine can be reduced more than before.
工作機械1の構成を説明する。以下説明は、図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械1の左右方向、前後方向、上下方向は夫々工作機械1のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。X軸方向は第一方向であり、Y軸方向は第二方向である。図1、図2を用いて工作機械1の構成を説明する。工作機械1は主軸9に装着した工具4を回動し、第一台13の上面11に保持した被削材3に切削加工を施す機械である。制御装置30は工作機械1の動作を制御する。
A configuration of the
工作機械1は基台2、コラム5、主軸ヘッド7、主軸9、テーブル装置10、工具交換装置20、制御箱6、操作パネル15(図3参照)等を備える。基台2は金属製であり、且つ略直方体状の土台である。コラム5は略角柱状であり、且つ基台2上部後方に固定する。主軸ヘッド7はコラム5前面に沿ってZ軸方向に移動する。主軸ヘッド7は内部に主軸9を回転可能に支持する。主軸9は主軸モータ52(図3参照)の駆動で回転する。主軸モータ52は主軸ヘッド7に設ける。主軸ヘッド7はコラム5前面に設けたZ軸移動機構(不図示)でZ軸方向に移動する。制御装置30はZ軸モータ51(図3参照)の駆動を制御して、主軸ヘッド7をZ軸方向に移動制御する。
The
テーブル装置10はボール螺子駆動系の機構である。テーブル装置10はY軸移動機構18、第二台12、X軸移動機構17、第一台13等を備える。Y軸移動機構18は基台2上面前側に設け、Y軸軌道61、Y軸ボール螺子62、Y軸モータ54等を備える。Y軸軌道61とY軸ボール螺子62はY軸方向に延びる。第二台12は略直方体状に形成し、且つ底部外面にナット(不図示)を備える。該ナットはY軸ボール螺子62に螺合する。Y軸モータ54がY軸ボール螺子62を回転すると、第二台12はナットと共にY軸軌道61に沿って移動する。故にY軸移動機構18は第二台12をY軸方向に移動可能に支持する。
The
X軸移動機構17は第二台12上面に設け、且つX軸軌道63、X軸ボール螺子64、X軸モータ53等を備える。X軸軌道63とX軸ボール螺子64はX軸方向に延びる。第一台13は平面視矩形板状に形成し、且つ第二台12上面に設ける。第一台13は底部にナット(不図示)を備える。該ナットはX軸ボール螺子64に螺合する。X軸モータ53がX軸ボール螺子64を回転すると、第一台13はナットと共にX軸軌道63に沿って移動する。X軸移動機構17は第一台13をX軸方向に移動可能に支持する。故に第一台13はY軸移動機構18、第二台12、X軸移動機構17により、基台2上をX軸方向とY軸方向に移動する。
The
左右一対のカバー67はX軸軌道63とX軸ボール螺子64の一部を覆う。カバー67は第一台13のX軸方向への移動に伴い伸縮する。前カバー69と後カバー(不図示)はY軸軌道61とY軸ボール螺子62の一部を覆う。前カバー69と後カバーは第二台12のY軸方向への移動に伴い伸縮する。
A pair of left and right covers 67 partially cover the
工具交換装置20は主軸ヘッド7の前側に設け、円盤型の工具マガジン21を備える。工具マガジン21はフレーム71、複数のアーム73を備え、且つ工具4A、4Bを含む複数の工具4を収納可能である。フレーム71は円筒状である。複数のアーム73はフレーム71の外周に沿って揺動可能に設ける。工具交換装置20はマガジンモータ55(図3参照)により工具マガジン21をマガジン軸J周りに回動し、工具交換指令が指示する工具4を交換位置に位置決めする。工具交換指令はNCプログラムで指令する。交換位置は工具マガジン21の最下部位置である。工具交換装置20は主軸9が装着する使用済みの工具4と次に主軸9に装着する工具4を交換する。工具の交換は、主軸ヘッド7の上昇、工具マガジン21の回動、主軸ヘッド7の下降の一連の動作で行う。
A
制御箱6は制御装置30(図3参照)を格納する。制御装置30は工作機械1に設けたZ軸モータ51、主軸モータ52、X軸モータ53、Y軸モータ54を制御し、第一台13及び工具4をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に沿って相対移動する。該時、第一台13上に固定した被削材3と主軸9に装着した工具4は相対移動し、被削材3に各種加工を施す。各種加工はドリル、タップ等を用いた穴空け加工、エンドミル、フライス等を用いた側面加工等である。制御装置30はマガジンモータ55を制御し、工具マガジン21を回動する。
The
操作パネル15(図3参照)は工作機械1を覆うカバー(不図示)の外壁に設ける。操作パネル15は入力部16と表示部14(図3参照)を備える。入力部16は各種情報、操作指示等の入力を受付け後、該操作指示等を制御装置30に出力する。表示部14は制御装置30からの指令により、各種画面を表示する。
An operation panel 15 (see FIG. 3) is provided on the outer wall of a cover (not shown) that covers the
図3を参照し、電気的構成を説明する。制御装置30と工作機械1はCPU31、ROM32、RAM33、記憶装置34、入出力部35、駆動回路51A~55A等を備える。CPU31は制御装置30を統括制御する。ROM32は主プログラム、質量プログラム等を記憶する。主プログラムはNCプログラムを一行ずつ読み込んで各種動作を実行する。NCプログラムは各種制御指令を含む複数行で構成し、CPU31は工作機械1の軸移動、工具交換等を含む各種動作を行単位で制御する。質量プログラムは質量取得処理(図5参照)を実行する為のプログラムである。RAM33は各種情報を一時的に記憶する。記憶装置34は不揮発性であり、且つNCプログラム、各種情報を記憶する。CPU31は作業者が操作パネル15の入力部16で入力したNCプログラムに加え、外部入力で読み込んだNCプログラム等を記憶装置34に記憶できる。
The electrical configuration will be described with reference to FIG. The
駆動回路51AはZ軸モータ51とエンコーダ51Bに接続する。駆動回路52Aは主軸モータ52とエンコーダ52Bに接続する。駆動回路53AはX軸モータ53とエンコーダ53Bに接続する。駆動回路54AはY軸モータ54とエンコーダ54Bに接続する。駆動回路55Aはマガジンモータ55とエンコーダ55Bに接続する。Z軸モータ51、主軸モータ52、X軸モータ53、Y軸モータ54、マガジンモータ55は何れもサーボモータである。駆動回路51A~55AはCPU31から指令を受け、対応するモータ51~55に指令に基づく駆動電流を夫々出力する。駆動回路51A~55Aはエンコーダ51B~55Bからフィードバック信号を受け、位置と速度(角速度)のフィードバック制御を行う。入出力部35は操作パネル15の入力部16と表示部14に接続する。
The
図4を参照し、第一台13に載せた積載物Wにより、第二台12が撓む影響を補正する補正処理の概要を説明する。第一台13が後述する位置Pxに位置し、且つ第一台13に載せた積載物Wにより第二台12が撓み角度θ(Px)だけ撓む時、θ(Px)は式(1)の如く第一台13のX軸方向の基準Rから位置Px迄の距離xの三乗に比例すると仮定する。仮想面Dは水平面と平行な面である。撓み角度θ(Px)は仮想面Dと第二台12が撓んだ時の第一台13の底面がなす角度である。第一台13が位置Pxに位置する時、第一台13の底面は曲線Fにおける距離xに対応する点を通る接線に沿う。本実施形態の基準Rは第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓み角度θが最小になるX軸の位置である。基準Rは、第一台13の移動可能範囲の中心であり、第一台13のX軸方向の中心が第二台12のX軸方向の中心と一致する位置である。距離xは基準Rからの移動距離を示している。第一台13が基準Rにある時を実線で示し、第一台13が位置Pxにある時を一点鎖線で示す。第一台13が位置Pxにある時、積載物Wは不図示である。第一台13が基準Rよりも右方にある時の距離をプラスの距離とし、第一台13が基準Rよりも左方にある時の距離をマイナスの距離とする。
θ(Px)=K×M×x3 ・・・式(1)
ここで、Kは機械固有の定数である。Mは第一台13に載せた積載物Wの質量である。積載物Wの質量Mは、第一台13に設けた治具の質量と治具が保持する被削材3の質量の合計である。
With reference to FIG. 4, the outline of the correction process for correcting the influence of bending of the
θ(Px)=K×M×x 3 Expression (1)
where K is a machine specific constant. M is the mass of the load W placed on the
θ(Px)は1よりも十分に小さいので、第一台13に載せた積載物Wにより、第二台12が撓むことに起因するX軸方向の推定誤差E(x)は式(2)で求まる。
E(x)=H×sin(θ(Px))
≒H×θ(Px)
≒K×M×H×x3 ・・・式(2)
ここで、Hは第一台13の上面11から積載物Wの高さH2に応じた値である。第一実施形態のHは第一台13の上面11から積載物Wの高さH2であり記憶装置34に予め記憶する。第二実施形態のHは第一台13の上面11から工具4の先端迄の高さH1である。高さH1は予め計算で求めた後、記憶装置34に記憶する。第一、第二実施形態では、式(2)の内、K×M×Hを係数Cとして扱う。
Since θ(Px) is sufficiently smaller than 1, the estimated error E(x) in the X-axis direction caused by the bending of the
E(x)=H×sin(θ(Px))
≈H×θ(Px)
≈K×M×H×x 3 Expression (2)
Here, H is a value corresponding to the height H2 of the load W from the
図5を参照し、第一、第二実施形態に共通する質量取得処理を説明する。CPU31は工作機械1起動時、ROM32に記憶したプログラムを読出して実行して、質量取得処理を開始する。CPU31は、第一台13に載せた積載物Wの質量Mを取得したか否かを判断する(S1)。積載物Wの質量Mは推定誤差E(x)を求める為の係数Cの設定に用いる。積載物Wの質量Mの取得方法は適宜設定してよい。CPU31は作業者が入力部16を操作して積載物Wの質量を入力時、入力値を積載物Wの質量Mとして取得してもよい。CPU31は、積載物Wの質量Mをテーブル装置10による第一台13の加速度と加速時のトルクから求めてもよい。
Mass acquisition processing common to the first and second embodiments will be described with reference to FIG. When the
積載物Wの質量Mを求める時、CPU31は以下の手順を実行する。一例としてX軸モータ53を使用する時を説明する。CPU31はX軸モータ53を駆動し、第一台13を静止状態から一定の速度Vとなる迄一定の加速度で加速する。その後、CPU31は第一台13を一定の速度Vで一定の距離X軸方向に移動させる。その後、CPU31は一定の減速度で減速して第一台13を停止する。加速時の推定積載物質量と減速時の推定積載物質量を、次の二つの式(3)、(4)で示す。式(3)では加速時の任意の速度V1の時の加速度をα、トルクをT1とする。式(4)では減速時の速度V1の時の加速度を-α、トルクをT2とする。kは、総質量をモータ軸換算イナーシャに変換するパラメータである。総質量は、積載物質量と積載物無し時の第一台13の質量との和である。
加速時の推定積載物質量=[(T1-粘性抵抗×V1+第一台13の摺動抵抗)/(α×k)]-積載物無し時の第一台13の質量 ・・・式(3)
減速時の推定積載物質量=-[(T2-粘性抵抗×V1+第一台13の摺動抵抗)/(α×k)]-積載物無し時の第一台13の質量 ・・・式(4)
式(3)、式(4)に基づく加速時の推定積載物質量と減速時の推定積載物質量の平均を、式(5)で示す。
加速時の推定積載物質量と減速時の推定積載物質量の平均=[(T1-T2)/(2×α×k)]-積載物無し時の第一台13の質量 ・・・式(5)
CPU31は式(5)を用いて機械の環境温度や経年変化によって生ずる変動分を相殺して積載物Wの質量Mを推定できる。
When obtaining the mass M of the load W, the
Estimated amount of loaded material during acceleration=[(T1−viscous resistance×V1+sliding resistance of first stage 13)/(α×k)]−mass of
Estimated amount of loaded material during deceleration = - [(T2 - viscous resistance x V1 + sliding resistance of first stage 13) / (α x k)] - mass of
The average of the estimated loading material amount during acceleration and the estimated loading material amount during deceleration based on equations (3) and (4) is shown in equation (5).
Average of the estimated loading material amount during acceleration and the estimated loading material amount during deceleration = [(T1-T2)/(2 x α x k)] - Mass of the
The
積載物Wの質量Mを求める他の方法ではCPU31は工作機械1を早送り動作している間の加速度αとトルクTを式(6)に代入して負荷質量Qを推定する。早送り動作は被削材3に工具4を接近又は離隔する為、切削移動よりも速い速度で被削材3に対し主軸9を移動する動作である。
Q=T/α ・・・式(6)
CPU31は更に、式(7)に基づき積載物Wの質量Mを推定する。
積載物Wの質量M=負荷質量Q-送り機構の等価質量-第一台13の質量 ・・・式(7)
送り機構の等価質量は、Y軸移動機構18の構成要素のイナーシャの合計を質量に換算した値である。
In another method of obtaining the mass M of the load W, the
Q=T/α Expression (6)
The
Mass M of loaded object W=load mass Q−equivalent mass of feed mechanism−mass of
The equivalent mass of the feed mechanism is a value obtained by converting the total inertia of the components of the Y-
CPU31は、積載物Wの質量Mを取得時(S1:YES)、取得した質量Mを式(8)に代入して係数Cを更新し、更新した係数Cを記憶装置34に記憶する(S2)。CPU31は式(8)において、KとHは記憶装置34に記憶した定数を用いて係数Cを求める。
係数C=K×M×H ・・・式(8)
When acquiring the mass M of the load W (S1: YES), the
Coefficient C=K×M×H Expression (8)
積載物Wの質量Mを未取得時(S1:NO)、又はS2の次に、CPU31は終了指示を取得したか否かを判断する(S3)。作業者は入力部16を操作して終了指示を入力する。終了指示を未取得時(S3:NO)、CPU31は処理をS1に戻す。終了指示を取得時(S3:YES)、CPU31は質量取得処理を終了する。
When the mass M of the load W has not been obtained (S1: NO), or after S2, the
図6、図7を参照し、第一実施形態の主処理を説明する。CPU31はNCプログラム実行指示を取得時、ROM32に記憶した主プログラムを読出して実行することで、主処理を開始する。
The main processing of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. When the
CPU31はNCプログラムを一ブロック読出し(S11)、読出したブロックが終了指令か否かを判断する(S12)。読出したブロックが終了指令ではない時(S12:NO)、CPU31は読出したブロックが軸動作指令か否かを判断する(S13)。軸動作は第一台13に対する主軸9の位置を相対的に移動する動作である。軸動作指令は位置決め指令又は切削指令である。位置決め指令は相対的に第一台13に対し主軸9を目標位置(目標値)に位置決めする指令である。切削指令は例えばタップ、ドリル等の工具4による穴空け、フライス、エンドミル等の工具4による側面加工を行う指令である。軸動作指令は第一位置指令、第二位置指令、第三位置指令の少なくとも何れかを含む。第一位置指令は第一台13のX軸方向の位置を指令する。第二位置指令は主軸ヘッド7の上下方向の位置を指令する。第三位置指令は第一台13のY軸方向の位置を指令する。
The
ブロックが「G0X200.Y250;」の時、CPU31は読出したブロックが軸動作指令と判断し(S13:YES)、記憶装置34を参照して係数Cを取得する(S14)。CPU31はブロックから第一台13のX軸方向の位置を指令する第一位置指令を取得する(S15)。ブロックが「G0X200.Y250;」の時、CPU31は第一位置指令「X200」を取得する。第一位置指令の「200」は基準Rからの距離に対応する。CPU31は、S1で取得した質量Mに基づく係数Cと第一位置指令の位置とを用い、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みを補正した位置を演算する(S16)。CPU31は第一位置指令のX座標の値xを式(2)に代入して推定誤差E(x)を求める。CPU31は式(9)を用い、補正した第一方向の位置x´を求める。
x´=x-E(x) ・・・式(9)
When the block is "G0X200.Y250;", the
x'=x−E(x) Expression (9)
CPU31はS11で読出したブロックに応じて軸動作を行う(S17)。CPU31は第一位置指令に応じたX軸方向の移動に関し、X軸モータ53を駆動してS16で補正した位置x´に第一台13をX軸方向移動する。位置決め指令「G0X200.Y250;」は第三位置指令「Y250」を含むので、CPU31はY軸方向の移動に関し、第三位置指令に応じてY軸モータ54を駆動して第一台13をY軸方向に移動する。CPU31は処理をS11に戻す。
The
読出したブロックが軸動作指令でない時(S13:NO)、CPU31はブロックが示す制御指令に応じたその他の処理を実行する(S20)。軸動作指令でない制御指令はクーラント吐出指令等である。CPU31は処理をS11に戻す。読出したブロックが終了指令時(S12:YES)、CPU31は以上で主処理を終了する。
When the read block is not an axis operation command (S13: NO), the
図7は第一実施形態の評価結果を示す。積載物Wの質量Mが300kgである条件1での誤差測定値を白い四角で示し、積載物Wの質量Mが400kgである条件2での誤差測定値を黒丸で示す。図7(A)の点線で示す曲線81が条件1の推定誤差E(x)、実線で示す曲線82が条件2の推定誤差E(x)である。第一実施形態の評価では、CPU31はHに誤差測定時の第一台13の上面11から積載物Wの測定高さH2を設定し、定数Kに誤差測定値に最小二乗法を適用して求めた値を設定した。図7(A)の如く、主処理に依り第一位置指令の位置を補正しない時、基準Rからの距離の絶対値が大きくなる程、第一台13のX軸方向の位置の誤差の絶対値が大きくなる。以降、X軸方向の位置の誤差を単に誤差とする。条件2は条件1よりも第一台13の誤差の絶対値が大きい。図7(B)の如く、積載物Wの質量Mに基づく係数Cと第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令の位置を式(9)により補正した時、補正前に比べ、第一台13の誤差の絶対値が小さくなる。第一台13のX軸方向の誤差の絶対値は基準Rからの距離によらず10μm以下に収まる。
FIG. 7 shows evaluation results of the first embodiment. White squares indicate error measurements under
図8~図10を参照し、第二実施形態の主処理を説明する。CPU31はNCプログラム実行指示を取得時、ROM32に記憶したプログラムを読出して実行することで、主処理を開始する。図8において、図6に示す主処理と同様の処理には同じ符号を付与している。図8の主処理は、S14~S17の処理に替えてS21の処理を行い、S20の処理に替えて、S22~S24の処理を行う点が異なる。図6と同様の処理は説明を省略する。
The main processing of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. When the
S21では、CPU31は図9の軸動作処理を行う。図9の如く、CPU31はS11で読出したブロックが位置決め指令か否かを判断する(S31)。S11で読出したブロックが位置決め指令時(S31:YES)、CPU31はS11で読出したブロックから第二位置指令を取得する(S32)。CPU31は主軸9が装着した工具4に応じた工具長補正量と第二位置指令に依り第一台13の上面11から工具4の先端までの高さH1を取得する(S33)。工具長補正量はCPU31が後述のS22で取得後、記憶装置34に記憶してある。CPU31は第二位置指令が示す主軸9の第一台13の上面11からの高さから工具長補正量を差引いて、工具4の先端迄の高さH1を求める。高さH1は積載物Wの第一台13の上面11からの高さH2に応じた値であり、積載物Wの第一台13の上面11からの高さH2よりも所定量上方となる位置である。CPU31はS33で取得した高さH1を式(8)の高さHに代入し、係数Cを更新する(S34)。CPU31は式(8)において、KとMは記憶装置34に記憶した値を用いて係数Cを更新する。S34の処理に依り、係数CはS33で取得した高さH1に基づく値となる。工具長補正量の指定がない時、CPU31は工具長補正量を0として係数Cを求める。
In S21, the
CPU31はS11で読出したブロックから第一位置指令を取得する(S35)。CPU31はS1で取得した質量Mと高さHに応じた係数CとS31の第二位置指令に対応する第一位置指令の位置とを用いS16と同様に第一位置指令の位置を補正する(S36)。CPU31はS11で読出したブロックに応じて位置決め動作を行う(S37)。S17と同様に、CPU31は第一位置指令に応じたX軸方向の移動に関し、X軸モータ53を駆動してS36で補正した位置x´に第一台13を移動する。Y軸方向の移動に関しY軸モータ54を駆動し、Z軸方向の移動に関しZ軸モータ51を駆動して第一台13と工具4を相対移動する。CPU31はS34で更新した係数Cを記憶装置34に記憶する(S42)。
S11で読出したブロックが切削指令時(S31:NO)、CPU31は記憶装置34から係数Cを取得する(S38)。CPU31はS11で読出したブロックに第一位置指令がある時、第一位置指令を取得する(S39)。CPU31はS38で記憶装置34から取得した係数CとS39で取得した第一位置指令の位置とを用い、S16と同様に第一位置指令の位置を補正する(S40)。CPU31はS11で読出したブロックに応じて切削動作を行う(S41)。S17と同様に、CPU31はX軸方向の移動に関し、X軸モータ53を駆動してS40で補正した位置x´に第一台13を移動する。CPU31はY軸方向の移動に関しY軸モータ54を駆動し、Z軸方向の移動に関しZ軸モータ51を駆動して第一台13、工具4を相対移動する。S41又はS42の次に、CPU31は処理を図8の主処理に戻す。CPU31はS21の後処理をS11に戻す。
When the block read in S11 is a cutting command (S31: NO), the
読出したブロックが軸動作指令ではない時(S13:NO)、CPU31は読出したブロックが工具長補正量を指定する指令であるか否かを判断する(S22)。読出したブロックが「G43 H01;」の時、CPU31は工具長補正量を指定する指令であると判断し(S22:YES)、ブロック「G43 H01;」が指定する工具長補正番号「01」に応じた工具長補正量を記憶装置34に記憶する(S23)。読出したブロックが工具長補正量を指定する指令でない時(S22:NO)、CPU31はS20と同様にブロックが示す制御指令に応じたその他の処理を実行する(S24)。S23又はS24の次に、CPU31は処理をS11に戻す。
When the read block is not an axis operation command (S13: NO), the
図10は第二実施形態の評価結果を示す。高さHが400mmであり積載物Wの質量Mが300kgである条件3での誤差測定値は白丸で示し、高さHが450mmであり積載物Wの質量Mが300kgである条件4での誤差測定値は黒丸で示す。高さHが400mmであり積載物Wの質量Mが400kgである条件5での誤差測定値は白い四角で示し、高さHが450mmであり積載物Wの質量Mが400kgである条件6は黒い四角で示す。図10(A)の条件3の近似曲線は一点鎖線で示す曲線83であり、条件4の近似曲線は実線で示す曲線84である。条件5の近似曲線は点線で示す曲線85であり、条件6の近似曲線は曲線84よりも太い実線で示す曲線86である。図10(A)の如く、第二実施形態の主処理に依り第一位置指令の位置を補正しない時、基準からの距離の絶対値が大きくなる程、第一台13の誤差の絶対値が大きくなる。積載物Wの質量Mが同じ条件では、高さHが400mmよりも450mmの方が、第一台13の誤差の絶対値が大きい。図10(B)の如く、第二実施形態の主処理に依り、積載物Wの質量Mに基づく係数Cと、第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令の位置を補正した時、補正前に比べ、第一台13の誤差の絶対値が小さくなる。第一台13の誤差の絶対値は基準Rからの距離及び高さHによらず30μm以下に収まる。
FIG. 10 shows evaluation results of the second embodiment. The error measurement values under
第一、第二実施形態の制御装置30において、第一台13、第二台12、X軸モータ53、基台2、Y軸モータ54、工作機械1、制御装置30は夫々本発明の第一台、第二台、第一駆動部、台支持部、第二駆動部、工作機械、制御装置の一例である。S1を行うCPU31は本発明の質量取得部、質量取得処理、質量取得工程の一例である。S15、S35、S39を行うCPU31は本発明の第一指令取得部、指令取得処理、指令取得工程の一例である。S16、S36、S40を行うCPU31は本発明の補正部、補正処理、補正工程の一例である。工具4、主軸9、主軸ヘッド7、コラム5、Z軸モータ51、記憶装置34は夫々本発明の工具、主軸、主軸ヘッド、ヘッド支持部、第三駆動部、記憶装置の一例である。S32を行うCPU31は本発明の第二指令取得部の一例である。S33を行うCPU31は本発明の高さ取得部の一例である。S31を行うCPU31は本発明の種別判断部の一例である。S42を行うCPU31は本発明の記憶制御部の一例である。X軸方向、Y軸方向は夫々本発明の第一方向、第二方向の一例である。
In the
第一、第二実施形態において、制御装置30は、積載物Wを載せる第一台13と、第一台13を水平方向と平行なX軸方向に移動可能に支持する第二台12と、第一台13をX軸方向に移動するX軸モータ53と、第二台12をX軸方向と交差する第二方向に移動可能に支持する基台2と、第二台12を第二方向に移動するY軸モータ54とを備える工作機械1を制御する。CPU31は、第一台13に載せた積載物Wの質量Mを取得する(S1)。CPU31は第一台13のX軸方向の位置を指令する第一位置指令を取得する(S15;S35、S39)。CPU31はS15で第一位置指令を取得したことに応じ、S1で取得した質量Mに基づく係数Cと、第一位置指令の位置とを用い、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みに応じた量、第一位置指令の位置を補正する(S16;S36、S40)。故に制御装置30は、積載物Wの質量Mに基づく係数Cと、第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令が示す第一台13のX軸方向の位置を補正するので、第一台13に載せる積載物Wの質量Mに応じた第一台13のX軸方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。
In the first and second embodiments, the
制御装置30の第一位置指令の位置は、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓み角度θが最小になる位置である基準Rからの距離で表す。制御装置30の第一位置指令の位置は、撓み角度θが最小ではない位置を基準とする時の第一位置指令の位置よりも、第一台13に載せる積載物Wによる第二台12の撓みに応じた値を表しやすい。故に制御装置30は、撓み角度θが最小ではない位置を基準とする時よりも、第二台12の撓みに応じた量の計算を簡単にできる。
The position of the first position command of the
制御装置30の係数Cは、工作機械1に固有の定数に応じた値である。制御装置30は、補正に用いる係数Cを工作機械1に固有の定数に応じた値とすることで、工作機械1の全個体を測定することなく第一位置指令の位置を補正できる。
Coefficient C of
制御装置30の基準Rは第一台13の移動可能範囲の中心である。制御装置30は、基準Rが第一台13の移動可能範囲の端部にある時よりも、第二台12の撓み角度θの最大値を小さくできる。
The reference R of the
制御装置30の係数Cは、第一台13の上面11から積載物Wの高さに応じた値に基づく値である。制御装置30は、補正に用いる係数Cを積載物Wの高さに応じた値に基づく値とすることで、積載物Wの高さを考慮して第一位置指令の位置を補正できる。
The coefficient C of the
第二実施形態の制御装置30が制御する工作機械1は工具4を装着する主軸9と、主軸9を支持し、上下動可能な主軸ヘッド7と、主軸ヘッド7を上下方向に移動可能に支持するコラム5と、主軸ヘッド7を上下方向に移動するZ軸モータ51とを備える。CPU31は主軸ヘッド7の上下方向の位置を指令する第二位置指令を取得する(S35)。CPU31は主軸9が装着した工具4に応じた工具長補正量と第二位置指令に依り工具4の先端の第一台13の上面11からの高さH1を取得する(S33)。積載物Wの高さに応じた値Hは、第一台13の上面11からS33で取得した工具4の先端迄の高さH1である。制御装置30は、補正に用いる係数Cを工具4の先端迄の高さHに応じた値とすることで、第二位置指令が示す主軸ヘッド7の上下位置を考慮して第一位置指令の位置を補正できる。
A
第二実施形態の制御装置30のCPU31は、第二位置指令が位置決め指令か切削指令かを判断する(S31)。CPU31は第二位置指令が位置決め指令であると判断時(S31:YES)、第一台13の上面11から工具4の先端迄の高さH1を取得する(S33)。CPU31は、S31で第二位置指令が位置決め指令であると判断時(S31:YES)、S33で取得した高さH1を用いて係数Cを更新し(S34)、更新した係数Cと第二位置指令に対応する第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令の位置を補正する(S36)。制御装置30は第一位置指令が位置決め指令である時の第二位置指令が示す主軸ヘッド7の上下位置を考慮して第一位置指令の位置を補正できる。故に制御装置30は、第一台13に載せる積載物Wの第一台13の上面11からの高さH2が比較的大きい時でも、第一位置指令が示す第一台13のX軸方向の位置を適切に補正できる。
The
第二実施形態の制御装置30は記憶装置34を備え、S34で更新した係数Cを記憶装置34に記憶する(S42)。CPU31は第二位置指令が切削指令であると判断時(S31:NO)、記憶装置34に記憶した係数Cと第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令の位置を補正する。制御装置30は切削加工時に第一位置指令の位置を補正できる。
The
第一、第二実施形態の制御装置30の第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みに応じた量は、係数Cと、距離xの三乗との積である。制御装置30は、第二台12の撓みに応じた量を比較的に簡単に計算できる。
The amount corresponding to the deflection of the
本発明の制御装置、制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体は上記実施形態の他に種々変更できる。制御装置30は工作機械1とは別の装置でもよい。工具4、主軸9、主軸ヘッド7、コラム5、Z軸モータ51、記憶装置34は適宜省略してよいし、構成を変更してよい。工作機械1は一種類の工具4のみを装着可能でもよく、工具4の先端高さH1は、工具4の種類に依らず同じでもよい。第一方向、第二方向は適宜変更してよく、前後方向(Y軸方向)、左右方向(X軸方向)を第一方向、第二方向としてもよい。第一方向、第二方向は水平方向に平行で交差する方向であればよく、直交しなくてもよい。
The control device, control method, control program, and storage medium of the present invention can be variously modified in addition to the above embodiments. The
制御装置30が制御処理を行う為のプログラムはCPU31が該プログラムを行う迄に、制御装置30の記憶装置34に記憶されればよい。従って、プログラムの取得方法、取得経路及びプログラムを記憶する機器の夫々は適宜変更してもよい。CPU31が行うプログラムはケーブル又は無線通信を介して、他の装置から受信し、フラッシュメモリ等の記憶装置に記憶してもよい。他の装置は例えば、PC、及びネットワーク網を介して接続されるサーバを含む。
A program for the
制御装置30が行う処理の一部又は全部はCPU31とは別の電子機器(例えば、ASIC)が行ってもよい。制御装置30が行う処理は複数の電子機器(例えば、複数のCPU)が分散処理してもよい。制御装置30が行う処理の各ステップは必要に応じて順序の変更、ステップの省略、及び追加ができる。本発明の範囲は制御装置30上で稼動しているオペレーティングシステム(OS)等が、CPU31の指令で各処理の一部又は全部を行う態様も含む。例えば、上記実施形態に以下の変更を適宜加えてもよい。
Some or all of the processing performed by the
基準Rは適宜変更してよい。係数Cの設定方法は適宜変更してよく、係数Cは工作機械1に固有の定数に応じた値でなくてもよいし、第一台13の上面11からの積載物Wの高さH2に応じた値に基づく値でなくてもよい。積載物Wの高さH2に応じた値は第一台13から工具4の先端迄の高さH1でなくてもよい。軸動作指令は早送り指令等の他の制御指令を含んでもよい。この時CPU31はS31とは別途、軸動作指令が切削指令であるか否かを判断してもよい。CPU31は軸動作指令が切削指令である時に、第一台13から工具4の先端迄の高さH2を取得して、高さH2に応じて更新した係数Cを用いて第一位置指令の位置を補正してもよい。
The reference R may be changed as appropriate. The method of setting the coefficient C may be changed as appropriate. It does not have to be a value based on the corresponding value. The value corresponding to the height H2 of the load W does not have to be the height H1 from the first table 13 to the tip of the
第一変形例の制御装置30は係数Cと、質量Mに基づく係数Uと、第一位置指令の位置とを用い、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みに応じた量に加え、第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みに応じた量、第一位置指令の位置を補正してもよい。第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みに応じた量は、係数Uと距離xの積であってもよい。即ち、第一変形例の制御装置30は、式(2)に替えて式(10)で算出した推定誤差E(x)を用い、第一実施形態の主処理のS16を行ってもよい。
E(x)=C×x3+U×x
=K×M×H×x3+B×M×h×x ・・・式(10)
ここで、Bは機械固有の定数である。BはKと同じもよいし、異なってもよい。hは第一台13の上面11から積載物Wの高さH2に応じた値である。Hはhと同じでもよいし、異なってもよい。式(10)の第一項は第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みに応じた量を表し、第二項は第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みに応じた量を表す。該制御装置30は、第一台13に載せる積載物Wによる基台2の撓みを考慮して、第一台13の第一方向の位置決め誤差を従来よりも低減できる。制御装置30は、基台2の撓みに応じた量を比較的に簡単に計算できる。係数C、係数Uは本発明の第一係数、第二係数の一例である。
The
E(x)=C×x 3 +U×x
=K×M×H×x 3 +B×M×h×x Expression (10)
where B is a machine specific constant. B may be the same as or different from K. h is a value corresponding to the height H2 of the load W from the
図11は第一変形例の評価結果を示す。図11では、積載物Wの質量Mが200kgである条件11での誤差測定値を白い四角で示し、積載物Wの質量Mが300kgである条件12での誤差測定値を白丸で示し、積載物Wの質量Mが400kgである条件13での誤差測定値を黒丸で示す。図11(A)の実線で示す曲線91が条件11での推定誤差E(x)、点線で示す曲線92が条件12での推定誤差E(x)、太線で示す曲線93が条件13での推定誤差E(x)である。第一変形例の評価では、CPU31はH、hに誤差測定時の第一台13の上面11から工具4の先端迄の高さH1を設定し、定数K、Bに誤差測定値に最小二乗法を適用して求めた値を設定した。図11(A)の如く、第一位置指令の位置を補正しない時、基準Rからの距離の絶対値が大きくなる程、基準Rからの距離の絶対値が小さい場合よりも、第一台13の誤差の絶対値が大きい。図11(B)の如く、第一変形例の主処理に依り、積載物Wの質量Mに基づく係数C、係数U、第一位置指令の位置を用い、第一位置指令の指令位置を補正した時、補正前に比べ、第一台13の誤差の絶対値が小さくなる。第一変形例の主処理に依り、第一台13の誤差の絶対値は基準Rからの距離によらず10μm以下に収まる。故に第一変形例の制御装置30は、第一台13に載せる積載物Wによる第二台12の撓みに応じた量と第一台13に載せる積載物Wによる基台2の撓みに応じた量を考慮して、第一台13の第一方向の位置決め誤差を低減できる。
FIG. 11 shows the evaluation results of the first modified example. In FIG. 11, white squares indicate the error measurement values under
図12の如く、係数Cは、第一台13の上面11からの積載物Wの高さH2に応じた値と、基台2の上端と、第一台13の上面11との間の第一所定位置から第一台13の上面11の高さとに基づいてもよい。第一所定位置は基台2の上端と第一台13の上面11との間の位置の内、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みによる第一台13の第一方向の位置の誤差が最小になる位置であってもよい。係数Cは、高さH1と高さH3との和で表す第一所定位置から工具4の先端迄の高さに基づく値であってもよい。
As shown in FIG. 12, the coefficient C is a value corresponding to the height H2 of the load W from the
係数Uは、第一台13の上面11からの積載物Wの高さH2に応じた値と、基台2の下端と第一台13の上面11との間の第二所定位置から第一台13の上面11の高さとに基づいてもよい。第二所定位置は基台2の下端と第一台13の上面11との間の位置の内、第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みによる第一台13の第一方向の位置の誤差が最小になる位置であってもよい。係数Uは、高さH1と高さH4との和で表す第二所定位置から工具4の先端迄の高さに基づく値であってもよい。
The coefficient U is a value corresponding to the height H2 of the load W from the
第二変形例の制御装置30は、式(2)に替えて式(11)で算出した推定誤差E(x)を用い、第二実施形態の主処理のS36、S40を行ってもよい。
E(x)=C×x3+U×x
=K×M×(H1+H3)×x3+B×M×(H1+H4)×x ・・・式(11)
ここで、H3は第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みによる第一台13の第一方向の位置の誤差が最小になる位置から第一台13の上面11の高さである。H4は第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みによる第一台13の第一方向の位置の誤差が最小になる位置から第一台13の上面11の高さである。該制御装置30は、第一所定位置からの第一台13の上面11の高さに応じた、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みに応じた誤差が最小になるように第一位置指令の位置を補正できる。制御装置30は、第二所定位置からの第一台13の上面11の高さに応じた、第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みに応じた誤差が最小になるように第一位置指令の位置を補正できる。
The
E(x)=C×x 3 +U×x
=K×M×(H1+H3)×x 3 +B×M×(H1+H4)×x Expression (11)
Here, H3 is the height of the
図13は第二変形例の評価結果を示す。図13では、高さHが200mmである条件14での誤差測定値を白い四角で示し、高さHが300mmである条件15での誤差測定値を白丸で示す。高さHが400mmである条件16での誤差測定値を黒丸で示す。条件14~16での積載物Wの質量Mは全て300kgである。図13(A)の実線で示す曲線94が条件14での推定誤差E(x)、点線で示す曲線95が条件15での推定誤差E(x)、太線で示す曲線96が条件16での推定誤差E(x)である。第二変形例の評価では、CPU31はH、hに誤差測定時の第一台13の上面11から工具4の先端までの高さH1を設定し、第一所定位置、第二所定位置、定数K、Bに誤差測定値に最小二乗法を適用して求めた値を設定した。図13(A)の如く、主処理に依り第一位置指令の位置を補正しない時、基準Rからの距離の絶対値が大きくなる程、第一台13の誤差の絶対値が大きくなる。図13(B)の如く、第二変形例の主処理に依り、積載物Wの質量Mに基づく係数Cと、積載物Wの質量Mに基づく係数Uと、第一位置指令の位置とを用い、第一位置指令の位置を補正した時、補正前に比べ、第一台13の誤差の絶対値が小さくなる。第二変形例の主処理に依り、第一台13の誤差の絶対値は基準Rからの距離及び高さHによらず10μm以下に収まる。
FIG. 13 shows the evaluation results of the second modified example. In FIG. 13, the error measurement values under
図14の如く、積載物Wの重心が第一台13の第一方向の中心から離れた位置にある時、第三変形例の制御装置30は、係数Cと、積載物Wと第一台13の重心を用いて補正した第一位置指令の位置とを用い、第一台13に載せた積載物Wによる第二台12の撓みに応じた量、第一位置指令の位置を補正してもよい。制御装置30は係数Uと、積載物Wと第一台13の重心を用いて補正した第一位置指令の位置とを用い、第一台13に載せた積載物Wによる基台2の撓みに応じた量、第一位置指令の位置を補正してよい。第三変形例の制御装置30は、式(2)に替えて式(12)で算出した推定誤差E(x)を用い、第二実施形態の主処理のS36、S40を行ってもよい。
E(x)=C×(x-xc)3+U×(x-xc)
=K×M×(H1+H3)×(x-xc)3+B×M×(H1+H4)×(x-xc) ・・・式(12)
xcは式(13)で表す。
xc=M×xw/(Mt+M) ・・・式(13)
Mtは無積載時の第一台13の質量であり、xwは積載物Wの重心の、第一台13の第一方向の中心からの距離である。xwの取得方法は適宜設定してよい。CPU31は作業者が入力部16を操作してxwを入力時、入力値をxwとして取得してもよい。制御装置30は第一台13に載せた積載物Wを撮影した画像に基づき、xwを推定してもよい。該制御装置30は、第一台13上の積載物Wの重心の偏りを考慮して第一位置指令位置を補正できる。第一所定位置、第二所定位置は適宜変更してよく、第一所定位置は第二所定位置と同じ位置であってもよい。
As shown in FIG. 14, when the center of gravity of the load W is located away from the center of the
E(x)=C×(x−xc) 3 +U×(x−xc)
=K×M×(H1+H3)×(x−xc) 3 +B×M×(H1+H4)×(x−xc) Equation (12)
xc is represented by Formula (13).
xc=M×xw/(Mt+M) Expression (13)
Mt is the mass of the
図15は第三変形例の評価結果を示す。図15(A)では、積載物Wの質量Mが200kgであり、積載物Wの重心が第一台13の第一方向の中心から250mm右方に離れた位置にある条件17での誤差測定値を黒丸で示す。図15(A)では、式(11)を用いた条件17の近似曲線は点線で示す曲線97であり、式(12)を用いた条件17の近似曲線は実線で示す曲線98である。図15(A)の如く、曲線97よりも曲線98の方が黒丸で示す誤差測定値に近い。図15(B)では、式(11)を用いた第二実施形態の主処理で補正した条件18を黒丸で示し、式(12)を用いた第二実施形態の主処理で補正した条件19を白丸で示す。図15(B)の如く、条件18よりも条件19の方が第一台13の誤差の絶対値が小さい。第三変形例の主処理に依り第一台13の誤差の絶対値は基準Rからの距離及び高さHによらず10μm以下に収まる。
FIG. 15 shows the evaluation results of the third modified example. In FIG. 15(A), the mass M of the load W is 200 kg and the center of gravity of the load W is located 250 mm to the right of the center of the
上記変形例は矛盾のない範囲で組合わせてもよい。制御装置30は式(2)又は式(10)のxを、x-xcに置き換えて、推定誤差E(x)を計算してもよい。制御装置30は、式(10)において第一項と第二項の一方のxを、x-xcに置き換えて、推定誤差E(x)を計算してもよい。
The above modifications may be combined in a consistent range.
1 :工作機械
2 :基台
4 :工具
5 :コラム
7 :主軸ヘッド
9 :主軸
12 :第二台
13 :第一台
30 :制御装置
31 :CPU
34 :記憶装置
51 :Z軸モータ
53 :X軸モータ
54 :Y軸モータ
1 : Machine tool 2 : Base 4 : Tool 5 : Column 7 : Spindle head 9 : Spindle 12 : Second table 13 : First table 30 : Controller 31 : CPU
34: storage device 51: Z-axis motor 53: X-axis motor 54: Y-axis motor
Claims (20)
前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得部と、
前記第一台の前記第一方向の位置を指令する第一位置指令を取得する第一指令取得部と、
前記質量取得部が取得した前記質量に基づく第一係数と、前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記第一位置指令の前記位置を補正する補正部と
を備えることを特徴とする制御装置。 a first platform on which a load is placed; a second platform that supports the first platform so as to be movable in a first direction parallel to a horizontal direction; and a first driving section that moves the first platform in the first direction. , a machine tool comprising a table supporting section that supports the second table so as to be movable in a second direction intersecting the first direction, and a second driving section that moves the second table in the second direction. In a control device that
a mass acquisition unit that acquires the mass of the load placed on the first platform;
a first command acquisition unit that acquires a first position command that commands the position of the first unit in the first direction;
an amount according to the deflection of the second platform caused by the load placed on the first platform, using the first coefficient based on the mass acquired by the mass acquisition unit and the position of the first position command; and a correction unit that corrects the position of the first position command.
前記主軸ヘッドの前記上下方向の位置を指令する第二位置指令を取得する第二指令取得部と、
前記主軸が装着した前記工具に応じた工具長補正量と前記第二位置指令に依り、前記工具の先端の前記第一台からの高さを取得する高さ取得部を有し、
前記積載物の高さに応じた値は、前記高さ取得部が取得した前記工具の前記先端の前記第一台の前記上面からの高さであることを特徴とする請求項5に記載の制御装置。 The machine tool includes a spindle on which a tool is mounted, a spindle head that supports the spindle and can move vertically, a head support part that supports the spindle head so that it can move in the vertical direction, and the spindle head that moves in the vertical direction. a moving third drive,
a second command acquisition unit that acquires a second position command that commands the vertical position of the spindle head;
a height acquisition unit that acquires the height of the tip of the tool from the first table according to the tool length correction amount corresponding to the tool mounted on the spindle and the second position command;
6. The method according to claim 5, wherein the value corresponding to the height of the load is the height of the tip of the tool acquired by the height acquisition unit from the upper surface of the first base. Control device.
前記高さ取得部は、前記第二位置指令が前記位置決め指令であると前記種別判断部が判断したことに応じ前記工具の前記先端の前記第一台からの高さを取得し、
前記補正部は、
前記高さ取得部が取得した前記工具の前記先端の前記第一台からの高さを用い前記第一係数を更新し、
更新した前記第一係数と前記第二位置指令に対応する前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一位置指令の前記位置を補正する、
ことを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 further comprising a type determination unit that determines whether the second position command is a positioning command or a cutting command;
the height acquisition unit acquires the height of the tip of the tool from the first base in response to the type determination unit determining that the second position command is the positioning command;
The correction unit is
updating the first coefficient using the height of the tip of the tool from the first base acquired by the height acquiring unit;
correcting the position of the first position command using the updated first coefficient and the position of the first position command corresponding to the second position command;
7. The control device according to claim 6, characterized in that:
前記補正部が更新した前記第一係数を前記記憶装置に記憶する記憶制御部とを更に備え、
前記補正部は、前記種別判断部が前記第二位置指令が前記切削指令であると判断したことに応じ、前記記憶装置に記憶した前記第一係数と前記第一位置指令の前記位置とを用い、前記第一位置指令の前記位置を補正することを特徴とする請求項7に記載の制御装置。 a storage device;
a storage control unit that stores the first coefficient updated by the correction unit in the storage device;
The correction unit uses the first coefficient stored in the storage device and the position of the first position command in response to the type determination unit determining that the second position command is the cutting command. 8. The control device according to claim 7, wherein the position of the first position command is corrected.
前記第一台の前記上面からの前記積載物の前記高さに応じた前記値と、
前記台支持部の上端と、前記第一台の前記上面との間の第一所定位置からの、前記第一台の前記上面の高さと
に基づくことを特徴とする請求項5~8の何れかに記載の制御装置。 The first coefficient is
the value according to the height of the load from the top surface of the first platform;
and the height of the upper surface of the first platform from a first predetermined position between the upper end of the platform support portion and the upper surface of the first platform. 1. The control device according to 1.
前記第一台の前記上面からの前記積載物の前記高さに応じた前記値と、
前記台支持部の下端と前記第一台の前記上面との間の第二所定位置から、前記第一台の前記上面の高さと
に基づくことであることを特徴とする請求項14に記載の制御装置。 The second coefficient is
the value according to the height of the load from the top surface of the first platform;
15. The height of the upper surface of the first platform from a second predetermined position between the lower end of the platform support and the upper surface of the first platform. Control device.
前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得工程と、
前記第一台の前記第一方向の位置を指令する位置指令を取得する指令取得工程と、
前記質量取得工程で取得した前記質量に基づく係数と、前記位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記位置指令の前記位置を補正する補正工程と
を備えることを特徴とする制御方法。 a first platform on which a load is placed; a second platform that supports the first platform so as to be movable in a first direction parallel to a horizontal direction; and a first driving section that moves the first platform in the first direction. , the control of a machine tool comprising a table supporting section that supports the second table so as to be movable in a second direction intersecting the first direction, and a second driving section that moves the second table in the second direction. in the method
a mass acquisition step of acquiring the mass of the load placed on the first platform;
a command acquisition step of acquiring a position command for commanding the position of the first unit in the first direction;
Using the coefficient based on the mass acquired in the mass acquisition step and the position of the position command, the amount corresponding to the deflection of the second platform due to the load placed on the first platform, the position command and a correction step of correcting the position.
前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得処理と、
前記第一台の前記第一方向の位置を指令する位置指令を取得する指令取得処理と、
前記質量取得処理で取得した前記質量に基づく係数と、前記位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記位置指令の前記位置を補正する補正処理と
を前記制御装置の前記制御部に実行させる指示を含むことを特徴とする制御プログラム。 a first platform on which a load is placed; a second platform that supports the first platform so as to be movable in a first direction parallel to a horizontal direction; and a first driving section that moves the first platform in the first direction. , a machine tool comprising a table supporting section that supports the second table so as to be movable in a second direction intersecting the first direction, and a second driving section that moves the second table in the second direction. In a control program that can be executed by the control unit of the control device that
a mass acquisition process for acquiring the mass of the load placed on the first platform;
a command acquisition process for acquiring a position command for commanding the position of the first machine in the first direction;
Using the coefficient based on the mass acquired in the mass acquisition process and the position of the position command, the amount corresponding to the deflection of the second platform due to the load placed on the first platform, the position command and a correction process for correcting the position.
前記第一台に載せた前記積載物の質量を取得する質量取得処理と、
前記第一台の前記第一方向の位置を指令する位置指令を取得する指令取得処理と、
前記質量取得処理で取得した前記質量に基づく係数と、前記位置指令の前記位置とを用い、前記第一台に載せた前記積載物による前記第二台の撓みに応じた量、前記位置指令の前記位置を補正する補正処理と
を前記制御装置の前記制御部に実行させる指示を含む前記制御プログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。 a first platform on which a load is placed; a second platform that supports the first platform so as to be movable in a first direction parallel to a horizontal direction; and a first driving section that moves the first platform in the first direction. , a machine tool comprising a table supporting section that supports the second table so as to be movable in a second direction intersecting the first direction, and a second driving section that moves the second table in the second direction. In a storage medium storing a control program executable by the control unit of the control device,
a mass acquisition process for acquiring the mass of the load placed on the first platform;
a command acquisition process for acquiring a position command for commanding the position of the first machine in the first direction;
Using the coefficient based on the mass acquired in the mass acquisition process and the position of the position command, the amount corresponding to the deflection of the second platform due to the load placed on the first platform, the position command and a correction process for correcting the position.
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US10915615B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-02-09 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Sensing device and terminal device |
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- 2021-07-16 JP JP2021117903A patent/JP2022117393A/en active Pending
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US10915615B2 (en) | 2017-02-13 | 2021-02-09 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Sensing device and terminal device |
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