JP7126576B1 - Feed axis control method and device - Google Patents
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Abstract
【課題】衝撃や振動を低減しながら、微動機構を用いることなく、コーナー部で発生する軌跡誤差を低減すること。【解決手段】NCプログラムの移動指令を補間、フィルタ処理した位置指令により工作機械の制御応答性が低い送り軸を駆動し、フィルタ処理に起因して生じる目標位置からの工具位置のずれ量を制御応答性が高い送り軸で補正するよう、NCプログラムの移動指令を補間、フィルタ処理した位置指令を補正して制御応答性が高い送り軸を駆動するようにした。【選択図】図1An object of the present invention is to reduce trajectory errors that occur at corners without using a fine movement mechanism while reducing shocks and vibrations. A feed axis with low control responsiveness of a machine tool is driven by a position command obtained by interpolating and filtering the movement command of an NC program, and the deviation amount of the tool position from the target position caused by the filtering is controlled. In order to correct the feed axis with high responsiveness, the feed axis with high control responsiveness is driven by interpolating the movement command of the NC program and correcting the filtered position command. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、コーナー部で発生する軌跡誤差を低減した工作機械の送り軸の制御方法および制御装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control method and a control device for a feed axis of a machine tool that reduces trajectory errors that occur at corners.
例えば、工作機械の送り軸の制御では、NCプログラムを実行する間、工具軌跡のコーナー部では各送り軸の速度が急激に変化するため、工作機械の各部に衝撃や振動が生じることがある。こうした衝撃や振動を低減するために、送り軸の加減速制御や移動量のフィルタ処理が行われる。 For example, in the control of the feed axes of a machine tool, the speed of each feed axis changes abruptly at the corners of the tool trajectory while the NC program is being executed. In order to reduce such shocks and vibrations, acceleration/deceleration control of the feed shaft and filtering of the amount of movement are performed.
こうした衝撃や振動を低減するために、送り軸の加減速制御や移動量のフィルタ処理を行うと、コーナー部において工具軌跡に誤差を生じる。こうした工具軌跡の誤差は、特に固有振動数が低く制御応答性の低い送り軸において発生する。御応答性が低いとは、固有振動数が低い状態だけでなく、制御指令で入力された操作量に対する制御対象の応答が遅い状態を意味し、例えば、送り軸の推力に対して移動させる質量が過大である状態であるときにも、制御応答性が低くなる。特許文献1には、指令された工具軌跡に対して、コーナー部で発生する軌跡誤差を低減するために、送り軸に移動方向が同じ微動機構を備えた工作機械が記載されている。 If acceleration/deceleration control of the feed axis or filtering of the movement amount is performed in order to reduce such shocks and vibrations, an error occurs in the tool locus at the corner portion. Such tool locus errors occur especially in feed axes with low natural frequencies and low control responsiveness. Low responsiveness means not only a state where the natural frequency is low, but also a state where the response of the controlled object to the manipulated variable input by the control command is slow. is too large, the control responsiveness is also low. Patent Literature 1 describes a machine tool having a fine movement mechanism in which a feed axis moves in the same direction in order to reduce a locus error that occurs at a corner portion with respect to an instructed tool locus.
特許文献1の工作機械では、微動機構を備える必要であり、送り軸自体の質量が増大し、許容できる加速度を大きくできないという課題がある。 The machine tool of Patent Literature 1 needs to be equipped with a fine movement mechanism, which increases the mass of the feed shaft itself, and has the problem that the permissible acceleration cannot be increased.
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、衝撃や振動を低減しながら、微動機構を用いることなく、コーナー部で発生する軌跡誤差を低減することを目的としている。 The present invention aims to solve the problems of the prior art, and aims to reduce trajectory errors that occur at corners without using a fine movement mechanism while reducing impact and vibration.
上述の目的を達成するために、本発明によれば、制御応答性が低い送り軸と制御応答性が高い送り軸を有する工作機械の送り軸の制御方法において、NCプログラムを読み取り解釈して移動指令を生成し、移動指令を補間処理して各送り軸の補間周期毎の移動量を生成し、各送り軸の補間周期毎の移動量に基づき工具の目標位置を補間周期毎に演算し、補間周期毎の工具の目標位置と、制御応答性の低い送り軸の補間周期毎の移動量と、制御応答性の高い送り軸の補間周期毎の移動量とに基づいて、フィルタ処理に起因して生じる目標位置からの工具位置のずれ量を制御応答性が高い送り軸で補正する補間周期毎の補正量を演算し、
フィルタ処理した制御応答性の低い送り軸の移動量に基づいて制御応答性の低い送り軸を駆動し、制御応答性の高い送り軸の移動量に補間周期毎の補正量を加算して算出した補正後移動量に基づいて制御応答性の高い送り軸を駆動するようにした送り軸の制御方法が提供される。
To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a feed axis control method for a machine tool having a feed axis with low control responsiveness and a feed axis with high control responsiveness. generating a command, interpolating the movement command to generate a movement amount for each interpolation cycle of each feed axis, calculating a target position of the tool for each interpolation cycle based on the movement amount for each interpolation cycle of each feed axis, Based on the target position of the tool for each interpolation cycle, the movement amount for each interpolation cycle of the feed axis with low control responsiveness, and the movement amount for each interpolation cycle for the feed axis with high control response. Calculate the correction amount for each interpolation cycle for correcting the tool position deviation from the target position caused by the feed axis with high control response,
The feed axis with low control response is driven based on the filtered movement amount of the feed axis with low control response, and the correction amount for each interpolation cycle is added to the movement amount of the feed axis with high control response. A feed axis control method is provided in which a feed axis with high control response is driven based on a post-correction movement amount.
更に、本発明によれば、制御応答性が低い送り軸と制御応答性が高い送り軸を有する工作機械の送り軸の制御装置において、NCプログラムを読み取り解釈して移動指令を生成する読取解釈部と、移動指令を補間処理して各送り軸の補間周期毎の移動量を生成する補間部と、各送り軸の補間周期毎の移動量に基づき工具の目標位置を補間周期毎に演算する工具位置演算部と、補間周期毎の工具の目標位置と、制御応答性の低い送り軸の補間周期毎の移動量と、制御応答性の高い補間周期毎の移動量とに基づいて、フィルタ処理に起因して生じる目標位置からの工具位置のずれ量を制御応答性が高い送り軸で補正する補間周期毎の補正量を演算する演算部とを具備し、
補間周期毎に平均した制御応答性の低い送り軸の移動量に基づいて制御応答性の低い送り軸を駆動し、補間周期毎に平均した制御応答性の高い送り軸の移動量に補間周期毎の補正量を加算して算出した補正後移動量に基づいて制御応答性の高い送り軸を駆動するようにした送り軸の制御装置が提供される。
Further, according to the present invention, in a feed axis controller for a machine tool having a feed axis with low control responsiveness and a feed axis with high control responsiveness, a reading and interpreting section reads and interprets an NC program to generate a movement command. , an interpolation unit that interpolates the movement command to generate the movement amount for each interpolation cycle of each feed axis, and a tool that calculates the target position of the tool for each interpolation cycle based on the movement amount for each interpolation cycle of each feed axis Filter processing based on the position calculation unit, the target position of the tool for each interpolation cycle, the movement amount for each interpolation cycle of the feed axis with low control response, and the movement amount for each interpolation cycle with high control response a calculation unit that calculates a correction amount for each interpolation cycle for correcting the tool position deviation amount from the target position caused by the feed axis with high control response,
The feed axis with low control response is driven based on the movement amount of the feed axis with low control response averaged for each interpolation period, and the movement amount of the feed axis with high control response averaged for each interpolation period is calculated for each interpolation period. Provided is a feed shaft control device that drives a feed shaft with high control response based on a post-correction movement amount calculated by adding the correction amount of .
本発明によれば、移動方向の異なる送り軸のうち、応答性が低い送り軸の遅れを、応答性の高い送り軸を使い補償するようにしたので、高精度・高効率加工を行うことが可能となる。 According to the present invention, among the feed axes moving in different directions, the delay of the feed axis with low responsiveness is compensated for by using the feed axis with high responsiveness, so that high precision and high efficiency machining can be performed. It becomes possible.
以下、添付図面を参照して、本願発明の好ましい実施形態を説明する。
図5、6を参照すると、本発明を適用する工作機械の一例として、5軸の数値制御工作機械10が図示されている。工作機械10は、工具の姿勢を制御する2つの回転送り軸と、工具に対してワークの位置を相対的に移動する3つの直線送り軸とを備えている。工作機械10は、工場の床面に固定された基台としてのベッド12、ベッド12の後端側(図5では右側)で同ベッド12の上面に立設、固定されたコラム14、ベッド12の前方部分(図5では左側)の上面で前後方向またはY軸方向(図5では左右方向)に移動可能に設けられワークWが固定されるテーブル26、テーブル26の上方に設けられ主軸24を回転可能に支持する主軸頭22、コラム14の頂部で左右方向またはX軸方向(図5では紙面に垂直な方向)に移動可能に設けられたサドル16、サドル16に設けられ主軸頭22を回転軸線Oaを中心として回転可能に支持する主軸頭支持部60を具備している。主軸頭支持部60は、サドル16の前面で上下方向またはZ軸方向に移動可能に取り付けられZ軸スライダ18と、Z軸スライダ18に第2の回転軸線としての傾斜軸線Ocを中心としてC軸方向に回転可能に支持されたC軸旋回軸20とを具備している。
Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
5 and 6, a five-axis numerically controlled
コラム14の上端部には一対のX軸ガイドレール28が水平なX軸方向(図5の紙面に垂直な方向)に延設されており、コラム14には、該X軸ガイドレール28上を摺動可能なガイドブロック30が取り付けられている。サドル16をX軸ガイドレール28に沿って往復駆動するX軸送り装置として、X軸方向に延設されたボールねじ32と、該ボールねじの一端に連結されたX軸サーボモータ34が設けられており、サドル16には、ボールねじ32に係合するナット(図示せず)が取り付けられている。また、コラム14の上端には傾斜面14aが形成されている。傾斜面14aはX軸に対して平行に工作機械10の前面側から背面側へ斜め上方に延びている。傾斜面14aの角度は、例えば水平面(XY平面)に対して45°とすることができる。
A pair of X-axis guide rails 28 are provided at the upper end of the
サドル16の前面には、一対のZ軸ガイドレール36が鉛直方向であるZ軸方向に(図5、6では上下方向)に延設されており、Z軸スライダ18には、該Z軸ガイドレール36上を摺動可能なガイドブロック38が取り付けられている。サドル16には、Z軸スライダ18をZ軸ガイドレール36に沿って往復駆動するZ軸送り装置として、Z軸方向に延設されたボールねじ40と、該ボールねじ40の一端に連結されたZ軸サーボモータ44が設けられており、Z軸スライダ18には、ボールねじ40に係合するナットが取り付けられている(図5には、該ナットを取り付けるブラケット42が図示されている)。
A pair of Z-
Z軸スライダ18の下端部には、C軸旋回軸20が軸受50によって傾斜軸線Ocを中心として回転可能に支持されている。傾斜軸線Ocは、X軸に対して垂直に工作機械10の前面側から背面側へ斜め上方に、傾斜面14aに対して略平行に延びている。傾斜軸線Ocと傾斜面14aは同じ方向に傾斜していればよいが、平行に近い方が一層効果的である。Z軸スライダ18は、また、C軸旋回軸20を回転駆動するC軸送り装置または第2の回転送り装置としてC軸サーボモータ52を内蔵している。C軸旋回軸20の正面側の先端部には、傾斜軸線Ocに対して平行に延びる左右一対の腕部20a、20bが形成されている。
A C-axis turning
主軸頭22は、主軸24を主軸軸線Os周りに回転可能に支持し、該主軸24の先端部に工具Tが装着される。C軸旋回軸20の左右一対の腕部20a、20bの間に主軸頭22が配設される。主軸頭22は、両側部に形成されたA軸旋回軸22a、22bによって、傾斜軸線Ocに対して垂直な第1の回転軸線としての回転軸線Oaを中心としてA軸方向に回転可能に主軸頭支持部60のC軸旋回軸20の腕部20a、20bに支持される。A軸送り装置または第1の回転送り装置として、腕部20a、20bの一方(本実施形態では腕部20a)にA軸旋回軸22a、22bの一方(本実施形態ではA軸旋回軸22a)に結合されたA軸サーボモータ21が組み込まれている。
The
なお、傾斜軸線Ocは、主軸24の主軸軸線Osと回転軸線Oaとの交点Oの近傍を通過する。また、図6に示すように、回転軸線Oaが水平のX軸と平行となるC軸送り装置の回転位置をC軸の原点位置とする。更に、C軸が原点位置にあるとき、主軸24の主軸軸線Osが鉛直となるA軸送り装置の回転位置をA軸の原点位置とする。
The tilt axis Oc passes through the vicinity of the intersection O between the main shaft axis Os of the
A軸およびC軸が原点位置にあるとき、主軸24端面および該主軸24に装着された工具Tは、ワーク(図示せず)を取り付けるテーブル26に対面する。ベッド12の上面には、一対のY軸ガイドレール46が水平なY軸方向(図5の左右方向)に延設されており、テーブル26には、該Y軸ガイドレール46上を摺動可能なガイドブロック48が取り付けられている。ベッド12には、また、テーブル26をY軸ガイドレール46に沿って往復駆動するY軸送り装置として、Y軸方向に延設されたボールねじ(図示せず)と、該ボールねじの一端に連結されたY軸サーボモータ51が設けられており、テーブル26には、前記ボールねじに係合するナット(図示せず)が取り付けられている。
When the A-axis and C-axis are at their origin positions, the end face of the
X軸サーボモータ34、Y軸サーボモータ51、Z軸サーボモータ44、A軸サーボモータ21およびC軸サーボモータ52は、工作機械10の制御装置100(図5)に接続されており、該制御装置100によって制御される。
The
図1を参照すると、制御装置100は、読取解釈部102、補間部104、フィルタ106、サーボ制御部108、工具位置演算部110および補正演算部112を主要な構成要素として具備する。読取解釈部102はNCプログラム130を読み込み、移動指令114を補間部104に送出する。補間部104は、補間周期毎に各送り軸の移動量116を演算する。例えば、補間部104は、移動指令114に基づいて設定された時間間隔ごとの移動量116を算出する。補間部104からの各送り軸の移動量116は、フィルタ106を介してサーボ制御部108に出力される。サーボ制御部108は、各送り軸の移動量118に基づいて各送り軸のサーボモータへ供給する電流120を出力し、工作機械10のX軸サーボモータ34、Y軸サーボモータ51、Z軸サーボモータ44、A軸サーボモータ21、C軸サーボモータ52を駆動する。
Referring to FIG. 1, the
制御装置100は、CPU(中央演算素子)、RAM(ランダムアクセスメモリ)やROM(リードオンリーメモリ)のようなメモリ装置、HDD(ハードディスクドライブ)やSSD(ソリッドステートドライブ)のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができ、特に、一般的なNC装置の一部としてソフトウェア的に構成することができる。
The
図2を参照して、制御装置100を更に詳細に説明する。
補間部104は、読取解釈部102が読み取り解釈したNCプログラム130に記載されている移動指令(工具の位置、姿勢)を補間周期毎に逆運動学的に演算、加減速処理してX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の各送り軸の移動量q0X、q0Y、q0Z、q0A、q0Cを求め、フィルタ106へ出力する。
The
The
フィルタ106は、各送り軸の移動量q0X、q0Y、q0Z、q0A、q0Cに対してフィルタ処理を行う。フィルタ処理は、好ましくは移動平均処理である。フィルタ106は、補間部104が補間周期毎に生成する各送り軸の移動量のデータを時系列的に格納し、これを所定数の直近の移動量を抽出して補間周期毎に平均し、フィルタ後移動量を生成する。
The
フィルタ106は、制御応答性が高い送り軸については弱いフィルタ処理を行い、制御応答性が高い送り軸については強いフィルタ処理を行う。本実施形態では、X軸とY軸は、Z軸、A軸、C軸に比べて固有振動数が相対的に低く、制御応答性が低くなっている。Z軸、A軸およびC軸については弱いフィルタ処理(移動平均)を行い、平均する補間部104の移動量q0Z、q0A、q0Cのデータ数(第1の所定数)を少なくし、X軸とY軸についてフィルタ処理(移動平均)する際の移動量q0X、q0Yのデータ数(第2の所定数)をより多くする。
The
御応答性が低い送り軸は、固有振動数が低い場合のみならず、例えば、送り軸の推力に対して移動させる質量が過大である場合にも制御応答性が低くなる。本発明は、こうした場合にも適用することができる。 A feed shaft with low control response has low control response not only when its natural frequency is low, but also when, for example, the mass to be moved relative to the thrust of the feed shaft is excessive. The present invention can also be applied in such cases.
例えば、フィルタ106は、フィルタ処理前のX軸とY軸の移動量q0X、q0Yに対して第2の所定数として10個の時系列データを補間周期毎に平均してフィルタ処理後のX軸およびY軸の移動量qX、qYを出力し、フィルタ処理前のZ軸、A軸およびC軸の移動量q0Z、q0A、q0C対して第1の所定数として5個の時系列データを補間周期毎に平均してフィルタ処理後のZ軸、A軸およびC軸の移動量qZ、qA、qCを出力する。
For example, the
工具位置演算部110は、補間部104が出力するフィルタ処理前のX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の各送り軸の移動量q0X、q0Y、q0Z、q0A、q0Cに基づき、工具位置r0X、r0Y、r0Zを順運動学的に演算する。工具位置は、工具Tがボールエンドミルの場合、工具Tの先端部のボール部の中心の座標である。工具位置は、フィルタ処理する前の位置指令が示す位置にX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の送り軸があることを前提とした工具位置である(目標工具位置)。
The tool
補正演算部112は、工具位置演算部110から工具位置r0X、r0Y、r0Zを受け取る。補正演算部112は、また、フィルタ106からフィルタ処理後のX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の各送り軸の移動量qX、qY、qZ、qA、qCを受け取る。補正演算部112は、工具位置r0X、r0Y、r0Zと、フィルタ処理後の移動量qX、qY、qZ、qA、qCに基づき、Z軸、A軸、C軸のフィルタ処理後の移動量qZ、qA、qCに対する移動量補正値ΔqZ、ΔqA、ΔqCを演算する。移動量補正値ΔqZ、ΔqA、ΔqCは、フィルタ106からのZ軸、A軸、C軸のフィルタ処理後の移動量qZ、qA、qCに加算され、Z軸、A軸、C軸の補正後移動量q′Z、q′A、q′Cが、X軸およびY軸のフィルタ処理後移動量qX、qYと共にサーボ制御部108へ入力される。
The
図4を参照して、補正後移動量について説明する。
図4は、XY平面内で、工具の移動方向を90°変更するコーナー部、つまりXY平面内で90°屈曲する工具軌跡を示している。従来、こうした場合、NCプログラム上では、実線で示す直線的に90°屈曲する工具軌跡を描くように移動指令となっていても、実際には、補間部104からの移動量116をフィルタ106においてフィルタ処理することによって、工具Tは、二点鎖線で示すように、NCプログラムが指示する実線の工具軌跡から内回りしてしまう。補正演算部112は、制御応答性の高いZ軸、A軸およびC軸を用いて、工具Tが、つまり工具位置が、NCプログラムが指示する実線の工具軌跡に沿って移動するように、Z軸、A軸、C軸のフィルタ処理後の移動量qZ、qA、qCを補正する。或いは、補正演算部112は、実線の工具軌跡と、二点鎖線の工具軌跡のずれを補正するように、Z軸、A軸、C軸のフィルタ処理後の移動量qZ、qA、qCを補正する。図4の例では、A軸およびC軸を補正することにより、工具Tの中心軸線は、補正前の中心軸線O′から中心軸線Oに変化している。
The post-correction movement amount will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows a corner portion where the moving direction of the tool is changed by 90° within the XY plane, that is, a tool locus which is bent by 90° within the XY plane. Conventionally, in such a case, even if a movement command is given in the NC program to draw a tool locus that is linearly bent at 90° as indicated by a solid line, the
次に、図3を参照して、制御装置100′の変形例を説明する。本例では、フィルタは、第1のフィルタ126と第2のフィルタ128を具備している点で図1、2の制御装置100と異なっている。図3において、図2と同様の構成要素には同じ参照符号が付されている。
Next, a modification of the control device 100' will be described with reference to FIG. In this example, the filters differ from the
第1のフィルタ126は、補間部104からX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の各送り軸の移動量q0X、q0Y、q0Z、q0A、q0Cを受け取り、弱いフィルタ処理を行う。第2のフィルタ128は、第1のフィルタ126で弱いフィルタ処理を行ったX軸、Y軸の各送り軸の移動量を受け取り強いフィルタ処理を行う。例えば、第1のフィルタ126は、第1のフィルタ処理前のX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の移動量q0X、q0Y、q0Z、q0A、q0Cに対して第1の所定数として5個の時系列データを補間周期毎に平均して第1のフィルタ処理を行い、q1X、q1Y、qz、qA、qcを出力する。第2のフィルタ128は、第2のフィルタ処理前のX軸、Y軸の移動量q1X、q1Y、対して第2の所定数として第1の所定数よりも多い10個の時系列データを補間周期毎に平均して第2のフィルタ処理を行い、X軸、Y軸の移動量qX、qYを出力する。
The
工具位置演算部110は、第1のフィルタ126で弱いフィルタ処理を行ったX軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸の各送り軸の移動量q1X、q1Y、qZ、qA、qCを取得し、これに基づいて目標工具位置r0X、r0Y、r0Zを順運動学的に演算する。
The tool
補正演算部112は、工具位置演算部110から工具位置r0X、r0Y、r0Zを受け取る。補正演算部112は、また、第2のフィルタ128からフィルタ処理後のX軸およびY軸の移動量qX、qYと、第1のフィルタ126からZ軸、A軸、C軸の移動量qZ、qA、qCを受け取る。補正演算部112は、工具位置r0X、r0Y、r0Zと、移動量qX、qY、qZ、qA、qCに基づき、Z軸、A軸、C軸のフィルタ処理後の移動量qZ、qA、qCに対する移動量補正値ΔqZ、ΔqA、ΔqCを演算する。移動量補正値ΔqZ、ΔqA、ΔqCは、第1のフィルタ126からのZ軸、A軸、C軸のフィルタ処理後の移動量qZ、qA、qCに加算され、Z軸、A軸、C軸の補正後移動量q′Z、q′A、q′Cが、X軸およびY軸のフィルタ処理後移動量qX、qYと共にサーボ制御部108へ入力される。
The
なお、既述の実施形態では、X軸、Y軸、Z軸の直交3軸の直線送り軸と、A軸、C軸の2つの回転送り軸とを有した5軸の工作機械10に関連して本発明を説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、図7に示すように、工具位置またはロボットの手先の位置)(TCP)が、2つの直線送り軸(X軸およびY軸)と、1つの回転送り軸(C軸)とによって平面内で移動する軸構成の装置に適用することができる。この場合、例えば、X軸、C軸が制御応答性が高く、Y軸が制御応答性が低い場合に、X軸およびC軸の移動量を補正することによって、Y軸の移動軌跡を補正するようにできる。
Note that the above-described embodiment relates to a five-
或いは、図8に示すように、工具位置またはロボットの手先の位置)(TCP)が、X軸、Y軸、Z軸の直交3軸の直線送り軸と、A軸、B軸の2つの回転送り軸によって、3次元的に移動する軸構成の装置に適用することもできる。この場合、例えば、Z軸、A軸、B軸が制御応答性が高く、X軸、Y軸が制御応答性が低い場合に、Z軸、A軸およびB軸の移動量を補正することによって、X軸、Y軸(XY平面内)の移動軌跡を補正するようにできる。 Alternatively, as shown in FIG. 8, the tool position or the position of the robot's hand (TCP) can be divided into three orthogonal linear feed axes of the X, Y, and Z axes and two rotation axes of the A and B axes. It can also be applied to a device with a shaft structure that moves three-dimensionally by a feed shaft. In this case, for example, when the Z-axis, A-axis, and B-axis have high control responsiveness and the X-axis and Y-axis have low control responsiveness, by correcting the movement amount of the Z-axis, A-axis, and B-axis, , X-axis, and Y-axis (in the XY plane) can be corrected.
更に言えば、記述の実施形態では、工具を把持する主軸側に回転送り軸がある工作機械で説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。例えば、ワークを載置するテーブル側に回転送り軸がある工作機械でも本願発明は適用できる。一例としては、ベッド上を水平に移動する直動送り軸のY軸が設けられ、Y軸上にY軸で移動可能に回転送り軸のB軸が設けられ、B軸上にB軸で回転可能に回転送り軸のC軸が設けられ、C軸上にC軸で回転可能にテーブルが構成された工作機械であって、ベッド上面に立設されたコラムに直動送り軸のX軸が設けられ、X軸上にX軸で移動可能に直動送り軸のZ軸が設けられ、Z軸上にZ軸で移動可能に主軸が構成された工作機械が考えられる。直動送り軸のX軸、Y軸、Z軸の移動方向はそれぞれ互いに平行でなく、回転送り軸のB軸、C軸の回転軸線も異なる回転軸線で構成される。このような工作機械においても、制御応答性が高いZ軸、B軸、C軸を用いて、制御応答性が低いX軸とY軸を補正することができる。他にも様々な軸構成で、補正される制御応答性が低い送り軸と移動方向が異なる複数の送り軸を用いることで、本願発明は適用できる。 Furthermore, in the described embodiment, a machine tool having a rotary feed shaft on the spindle side for gripping the tool has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a machine tool having a rotary feed shaft on the side of a table on which a work is placed. As an example, the Y-axis of the linear feed shaft that moves horizontally on the bed is provided, the B-axis of the rotary feed shaft is provided on the Y-axis so as to be movable on the Y-axis, and the B-axis rotates on the B-axis. A machine tool in which a C-axis as a rotary feed axis is provided and a table is configured on the C-axis so as to be rotatable about the C-axis, and the X-axis as a linear feed axis is attached to a column erected on the upper surface of the bed. A machine tool is conceivable in which a Z-axis of a linear motion feed axis is provided on the X-axis so as to be movable along the X-axis, and a spindle is configured to be movable along the Z-axis on the Z-axis. The moving directions of the X-, Y-, and Z-axes of the linear feed shafts are not parallel to each other, and the rotation axes of the B- and C-axes of the rotary feed shafts are also different. Even in such a machine tool, the X-axis and Y-axis with low control responsiveness can be corrected using the Z-axis, B-axis, and C-axis with high control responsiveness. In addition, the present invention can be applied by using a plurality of feed axes with different movement directions from a feed axis with low corrected control responsiveness in various other axis configurations.
10 工作機械
12 ベッド
14 コラム
16 サドル
18 Z軸スライダ
20 C軸旋回軸
21 A軸サーボモータ
22 主軸頭
24 主軸
26 テーブル
44 Z軸サーボモータ
50 軸受
51 Y軸サーボモータ
52 C軸サーボモータ
60 主軸頭支持部
100 制御装置
102 読取解釈部
104 補間部
106 フィルタ
108 サーボ制御部
110 工具位置演算部
112 補正演算部
114 移動指令
116 移動量
118 移動量
120 電流
126 第1のフィルタ
128 第2のフィルタ
130 NCプログラム
10
Claims (12)
NCプログラムを読み取り解釈して移動指令を生成し、
移動指令を補間処理して各送り軸の補間周期毎の移動量を生成し、
各送り軸の補間周期毎の移動量に基づき工具の目標位置を補間周期毎に演算し、
補間周期毎の工具の目標位置と、制御応答性の低い送り軸の補間周期毎の移動量と、制御応答性の高い送り軸の補間周期毎の移動量とに基づいて、フィルタ処理に起因して生じる目標位置からの工具位置のずれ量を制御応答性が高い送り軸で補正する補間周期毎の補正量を演算し、
フィルタ処理した制御応答性の低い送り軸の移動量に基づいて制御応答性の低い送り軸を駆動し、制御応答性の高い送り軸の移動量に補間周期毎の補正量を加算して算出した補正後移動量に基づいて制御応答性の高い送り軸を駆動するようにした送り軸の制御方法。 A feed axis control method for a machine tool having a feed axis with low control responsiveness and a feed axis with high control responsiveness,
read and interpret the NC program to generate a movement command,
Interpolate the movement command to generate the movement amount for each interpolation cycle of each feed axis,
The target position of the tool is calculated for each interpolation cycle based on the movement amount of each feed axis for each interpolation cycle,
Based on the target position of the tool for each interpolation cycle, the movement amount for each interpolation cycle of the feed axis with low control responsiveness, and the movement amount for each interpolation cycle for the feed axis with high control response. Calculate the correction amount for each interpolation cycle for correcting the amount of deviation of the tool position from the target position caused by the feed axis with high control response,
The feed axis with low control response is driven based on the filtered movement amount of the feed axis with low control response, and the correction amount for each interpolation cycle is added to the movement amount of the feed axis with high control response. A feed axis control method for driving a feed axis with high control response based on a post-correction movement amount.
制御応答性の低い送り軸に関して補間周期毎の移動量に対して第1のフィルタ処理よりも強い第2のフィルタ処理を行うことを更に含み、
補間周期毎の目標位置と、制御応答性の高い送り軸の第1のフィルタ処理後の補間周期毎の移動量と、制御応答性の低い第2のフィルタ処理後の補間周期毎の移動量とに基づいて補間周期毎の補正量を演算するようにした請求項1に記載の送り軸の制御方法。 performing a first filter process on the movement amount for each interpolation cycle with respect to the feed axis with high control responsiveness,
further comprising performing a second filtering process that is stronger than the first filtering process on the amount of movement for each interpolation cycle with respect to the feed axis with low control responsiveness;
A target position for each interpolation cycle, a movement amount for each interpolation cycle after the first filter processing of the feed axis with high control response, and a movement amount for each interpolation cycle after the second filter processing for low control response. 2. A method of controlling a feed axis according to claim 1, wherein the correction amount for each interpolation cycle is calculated based on .
補間周期毎の目標位置と、制御応答性の低い送り軸の補間周期毎の第2のフィルタ処理後の移動量と、制御応答性の高い送り軸の補間周期毎の第1のフィルタ処理後の移動量とに基づいて補間周期毎の補正量を演算するようにした請求項4に記載の送り軸の制御方法。 performing a second filtering process stronger than the first filtering process with respect to the amount of movement of the feed axis for each interpolation cycle with low control responsiveness after the first filtering process,
The target position for each interpolation cycle, the movement amount after the second filter processing for each interpolation cycle of the feed axis with low control response, and the movement amount after the first filter processing for each interpolation cycle for the feed axis with high control response 5. The feed axis control method according to claim 4, wherein the correction amount for each interpolation cycle is calculated based on the movement amount.
NCプログラムを読み取り解釈して移動指令を生成する読取解釈部と、
移動指令を補間処理して各送り軸の補間周期毎の移動量を生成する補間部と、
各送り軸の補間周期毎の移動量に基づき工具の目標位置を補間周期毎に演算する工具位置演算部と、
補間周期毎の工具の目標位置と、制御応答性の低い送り軸の補間周期毎の移動量と、制御応答性の高い補間周期毎の移動量とに基づいて、フィルタ処理に起因して生じる目標位置からの工具位置のずれ量を制御応答性が高い送り軸で補正する補間周期毎の補正量を演算する演算部とを具備し、
補間周期毎に平均した制御応答性の低い送り軸の移動量に基づいて制御応答性の低い送り軸を駆動し、補間周期毎に平均した制御応答性の高い送り軸の移動量に補間周期毎の補正量を加算して算出した補正後移動量に基づいて制御応答性の高い送り軸を駆動するようにした送り軸の制御装置。 In a feed axis control device for a machine tool having a feed axis with low control response and a feed axis with high control response,
a reading and interpreting unit that reads and interprets the NC program and generates a movement command;
an interpolation unit that interpolates a movement command to generate a movement amount for each interpolation cycle of each feed axis;
a tool position calculation unit that calculates a target position of the tool for each interpolation cycle based on the amount of movement of each feed axis for each interpolation cycle;
A target generated by filtering based on the target position of the tool for each interpolation cycle, the movement amount for each interpolation cycle of the feed axis with low control response, and the movement amount for each interpolation cycle with high control response. a calculation unit that calculates a correction amount for each interpolation cycle for correcting the amount of deviation of the tool position from the position by the feed axis with high control response,
The feed axis with low control response is driven based on the movement amount of the feed axis with low control response averaged for each interpolation period, and the movement amount of the feed axis with high control response averaged for each interpolation period is calculated for each interpolation period. A control device for a feed shaft that drives a feed shaft with high control response based on the post-correction movement amount calculated by adding the correction amount of .
補間周期毎の目標位置と、制御応答性の高い送り軸の第1のフィルタ処理後の補間周期毎の移動量と、制御応答性の低い送り軸の第2のフィルタ処理後の補間周期毎の移動量とに基づいて補間周期毎の補正量を演算するようにした請求項7に記載の送り軸の制御装置。 A first filtering process is performed on the movement amount in each interpolation cycle for the feed axis with high control response, and the movement amount in each interpolation period is stronger than the first filtering process for the feed axis with low control response. further comprising a filter for performing a second filtering process;
The target position for each interpolation cycle, the movement amount for each interpolation cycle after the first filter processing of the feed axis with high control response, and the movement amount for each interpolation cycle after the second filter processing for the feed axis with low control response 8. A feed axis control device according to claim 7, wherein the correction amount for each interpolation cycle is calculated based on the movement amount.
補間周期毎の目標位置と、制御応答性の高い送り軸の補間周期毎の第1のフィルタにおけるフィルタ処理後の移動量と、制御応答性の低い送り軸の補間周期毎の第2のフィルタにおけるフィルタ処理後の移動量とに基づいて補間周期毎の補正量を演算するようにした請求項10に記載の送り軸の制御装置。 further comprising a second filter that performs stronger filtering than the filtering in the first filter on the amount of movement of the feed axis with low control responsiveness in each interpolation cycle,
The target position for each interpolation cycle, the movement amount after filtering in the first filter for each interpolation cycle of the feed axis with high control response, and the second filter for each interpolation cycle for the feed axis with low control response 11. A control device for a feed axis according to claim 10, wherein the correction amount for each interpolation cycle is calculated based on the movement amount after filtering.
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