JP4090666B2 - 数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるＮＣ加工システム、ＮＣロボットシステム、ＮＣ搬送システムなどの数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置に係り、特に、制御対象を反転駆動する際に生じるロストモーションを簡易な設定にて高精度に補正するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。図において、１は被加工物（ワーク）や工具などが固定されるテーブル、２はこのテーブル１の下面に固定されたボールネジナット、３はこのボールネジナット２と嵌合されたボールネジ、４はこのボールネジ３を回転駆動するサーボモータ、５はこのサーボモータ４の回転量を検出するエンコーダである。
【０００３】
６は位置指令値を出力する位置指令値出力手段、７は位置指令値に基づいてテーブル１の制御方向の反転を検出して反転検出信号を出力する反転検出手段、２３は当該反転検出時に位置補正信号を出力するロストモーション補正ゲイン算出手段、１０は位置補正信号を位置指令値に加算する位置加算手段である。また、１１は位置加算手段１０の出力に示される目標位置とエンコーダ５の検出回転量に示される現在位置との距離に応じた速度指令値を出力する位置制御手段、１２は速度指令値に応じた電流指令値を出力する速度制御手段、２４は反転検出信号が入力された際に一定の大きさの電流指令補正値を出力する摩擦補正ゲイン算出手段、１４は電流指令値にこの電流指令補正値を加算する電流加算手段、１５はこの電流加算手段１４の出力に応じた電流値の電流をサーボモータ４に供給する電流制御手段である。
【０００４】
次に動作について説明する。
位置指令値出力手段６から位置指令値が出力されると、反転検出手段７はこの位置指令値に基づいてテーブル１の制御方向の反転を検出する。反転する場合には、反転後の制御方向に応じて正または負の大きさ１の反転検出信号が出力される。逆に、反転しない場合には、以前と同じ符号の大きさ１の反転検出信号が出力される。上記反転検出信号に基づいてロストモーション補正ゲイン算出手段２３から位置補正信号が出力され、これが加算された電流指令値が位置制御手段１１に入力され、この位置制御手段１１から速度指令値が出力され、速度制御手段１２から電流指令値が出力される。同様に、上記反転検出信号に基づいて摩擦補正ゲイン算出手段２４から電流補正値が出力され、これが加算された電流指令値は電流制御手段１５に入力され、この電流指令値に基づいてサーボモータ４はボールネジ３を駆動し、この回転量に応じた分だけテーブル１は移動する。
【０００５】
そして、このような構成であれば、単にテーブル１をサーボモータ４で一方向に精度良く移動させるだけでなく、ボールネジ３とボールネジナット２との間のがたつきなどがあって、且つ、移動方向が切り替わる場合であったとしてもそれを上記位置指令補正値などで補正して補い、例えば真円加工などの加工精度を向上させることができる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の数値制御システムでは、ロストモーション補正ゲインは一定値であり、算出されるロストモーション補正量の符号は変化するがその絶対値は一定である。従って、実際の製品においては位置、速度および直動案内機構の潤滑状態により変化してしまうロストモーション量を適正に補正することができないという問題があった。
【０００７】
図１３は位置とロストモーション量の関係を説明する図である。同図（ａ）において、２５は直動案内、２６はそれぞれこの直動案内２５に固定されるとともにボールネジ３を軸支する軸受である。同図（ｂ）はその構成の場合のテーブル位置と摩擦量との代表的な関係を示す特性図である。そして、このような軸受構造である場合、ボールネジ３はその両端に設置された一対の軸受２６により軸支されるが、このときボールネジナット２の位置におけるテーブル１からボールネジ３までの間隔と、軸受２６の位置におけるテーブル１からボールネジ３までの間隔とが微妙に異なる時があり、そのような時にはボールネジナット２が軸受２６に近づけば近づくほど大きな摩擦が生じてしまい、ボールネジ３の回転負荷が増加してしまうことになる。その結果、ボールネジナット２が両端の軸受２６から最も遠い位置において最小となり、そこから両端に近づけば近づくほど大きくなってしまうように摩擦量は変化する。
【０００８】
また、直動案内２５がすべり案内である場合には、速度が小さいときには直動案内２５の案内面とテーブル１とが接触した状態にあり、速度が上昇するに従ってテーブル１が案内面から浮上して摩擦が小さくなることが知られている。この現象はすべり案内に供給されている潤滑油の状態に大きく依存し、特に温度が変化すると潤滑油の粘性係数が変動し摩擦が変動する。
【０００９】
そこで、特開平４−３６２６０３号公報にはロストモーション補正ゲインを可変する従来の数値制御システムが提案されている。図１４はその従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。図において、２７は主制御部２７ａ、制御プログラム記憶部２７ｂ、ロストモーション補正量算出部２７ｃ、多層ニューラルネット型推定部２７ｄ、出力部２７ｅ、入力部２７ｆおよび結合重み係数算出部２７ｇを備え、上記制御プログラム記憶部２７ｂに記憶された制御プログラムと回転検出量とに基づいて制御信号を出力する軸制御部、２８は制御信号を増幅してサーボモータ４に供給するアンプ、２９は軸制御部２７をトレーニングする際に関数を出力する関数発生部である。
【００１０】
次に動作について説明する。
関数発生部２９の出力に基づいて軸制御部２７のトレーニングが完了した状態において、当該軸制御部２７が制御プログラムと回転検出量とに基づいて制御信号を出力すると、この制御信号はアンプ２８で増幅され、その増幅された制御信号に基づいてサーボモータ４が回転し、その回転に応じてテーブル１は直線運動を行う。そして、サーボモータ４の回転量をエンコーダ５で検出し、このエンコーダ５の検出回転量に基づいてテーブル１の新たな位置が軸制御部２７において把握され、次の制御信号が出力される。
【００１１】
そして、このような構成であれば、多層ニューラルネットを用いてその時の位置や速度などに応じてロストモーションの補正量を変化させることができるので、単に一定のロストモーション補正量を位置指令に加算するようなものに比べ、位置、速度、ガイドの潤滑状態などによらずロストモーションを高精度に補正することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置は以上のように構成されているので、位置、速度、ガイドの潤滑状態などに応じて最適なロストモーション補正をさせるためには予め位置、速度、ガイドの潤滑状態の想定される使用環境を想定して、その全体に渡る使用環境について１つ１つの組合わせを再現して多層ニューラルネットに学習させる必要があり、特に、複数の要因を考慮して精度良く補正することができるロストモーション補正量を得ようとすればするほど多数の使用環境を再現して学習させる必要があり、このような作業は非常に多量の手間が必要となって煩雑となってしまうなどの課題がある。
【００１３】
また、このような従来の数値制御システムにおいて制御対象たるテーブル１の移動方向を規制する部材として好適に用いられるすべり案内などにおいては、その潤滑状態が季節や日時により変動したり、温度変化やすべり案内面の経年変化によっても変動してしまうが、そのような変動に起因するロストモーションを補正することはできない。
【００１４】
そして、組立誤差によるずれなどの発生の仕方が異なる１つ１つの製品についてこのような作業をすることは現実的ではないので、その結果、この多層ニューラルネットに学習させるデータは多数の製品に共通のデータとするのが現実的であり、その結果、ずれなどの発生の仕方が異なる複数の製品における平均値的なデータを使用することとなって一定以上の高精度化を現実的に図ることができないなどの課題もある。
【００１５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、精度良く補正することができるロストモーション補正量を少ない測定にて設定することができ、ひいては簡易な手間で各製品毎にロストモーション量を測定しつつ位置、速度、ガイドの潤滑状態などによらず高精度にロストモーション補正量を設定することができる数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置指令値補正装置は、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、当該摩擦量記憶手段からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるものである。
【００１７】
この発明に係る位置指令補正装置は、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、予め測定された制御対象の位置毎のバネ係数を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置のバネ係数を選択して出力するバネ係数出力手段と、当該バネ係数記憶手段からのバネ係数出力とともに上記摩擦量記憶手段からの摩擦量出力ならびに上記反転検出信号が入力され、当該バネ係数ならびに当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるものである。
【００１８】
この発明に係る位置指令値補正装置は、摩擦量出力手段が、所定のスケジュールに基づいて制御対象を動作させ、その時の制御対象の位置情報とこの制御対象を駆動する駆動手段への指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する摩擦量演算手段を備え、記憶手段が、この摩擦量演算手段により演算された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶するものである。
【００１９】
この発明に係る位置指令値補正装置は、摩擦量演算手段が、一定の位置指令値に基づいて制御対象を動作させた際の摩擦量を演算するものである。
【００２０】
この発明に係る位置指令値補正装置は、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるものである。
【００２１】
この発明に係る位置指令値補正装置は、位置指令補正値出力手段が、制御対象の現在速度に関する情報が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するものである。
【００２２】
この発明に係る数値制御システムは、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を出力する位置指令値出力手段と、この位置指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて当該位置指令値を補正する上記位置指令値補正装置と、当該位置指令値補正装置から出力される補正された位置指令値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、この電流指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて所定の摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する電流指令値補正装置と、当該電流指令値補正装置から出力される補正された電流指令値に基づいて上記制御対象を駆動する駆動手段とを備えるものである。
【００２３】
この発明に係る数値制御システムは、電流指令値補正装置が、位置指令値補正装置で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、１は被加工物（ワーク）や工具などが固定されるテーブル（制御対象）、２はこのテーブル１の下面に固定されたボールネジナット（駆動手段）、３はこのボールネジナット２と嵌合されたボールネジ（駆動手段）、４はこのボールネジ３を回転駆動するサーボモータ（駆動手段）、５はこのサーボモータ４の回転量を検出するエンコーダである。そして、上記ボールネジ３およびボールネジナット２はサーボモータ４の回転運動を直線運動に変換し、テーブル１はこのボールネジ３およびボールネジナット２などの駆動伝達部材と図示外の直動案内機構（ガイドレール）とに従って所定の位置に設定制御されたり、目標の軌道にて移動動作を実施する。
【００２５】
６は加工プログラムなどに基づいて上記テーブル１の所定の一軸方向の位置を数値制御するための位置指令値を出力する位置指令値出力手段、７は位置指令値が入力され、その位置指令値の値の増減に基づいてテーブル１の当該軸方向の制御方向が反転するか否かを判断し、反転する場合には反転後の位置指令値の増減方向に応じた正または負の大きさ１のステップ状の反転検出信号を出力し、反転しない場合には前回の判断結果と同じ符号の大きさ１のステップ状の反転検出信号を出力する反転検出手段、８はテーブルの位置毎の摩擦量を予め記憶するとともに上記エンコーダ５の検出回転量が入力され、この検出回転量に基づいて推測されるテーブル１の位置における上記摩擦量を出力する摩擦量記憶手段（摩擦量出力手段）、９はこの摩擦量とともに反転検出信号が入力され、サーボモータ４、ボールネジ３及びテーブル１の動摩擦に相当する摩擦補正ゲインで当該摩擦量に応じた大きさとなるように反転検出信号の大きさを補正したものを位置補正信号として出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）、１０はこの位置補正信号を位置指令値に加算する位置加算手段（演算手段）である。
【００２６】
なお、このロストモーション補正ゲイン算出手段９においては、エンコーダ５の検出回転量に基づいて判断される現在位置をｐ、その現在位置の摩擦量として摩擦量記憶手段８に記憶されている摩擦量関数をｆ（ｐ）、位置指令補正値（ロストモーション補正量）をＬＭとした場合、下記式１に示す演算に基づいて位置指令補正値を生成する。ただし、Ｋは摩擦量と位置指令補正値との関係を表す定数であり、バネ係数（この実施の形態では一定値）に相当する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）／Ｋ ・・・式１
【００２７】
また、このバネ係数Ｋは以下の手順により設定されている。まず、一定の位置および一定の速度においてテーブル１を移動させた状態で、接触式変位計などの位置計測手段を用いてテーブル１のロストモーション量を計測するとともに、サーボモータ４への最終的な供給電流値を記録する。次に、これらのデータを下記式２に代入してバネ係数Ｋを求める。但し、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数であり一般的にサーボモータ４の仕様として既知のものであり、ｉ（ｐ１）はテーブル位置ｐ１におけるサーボモータ４への供給電流値であり、ＬＭ（ｐ１）はテーブル位置ｐ１におけるテーブル１のロストモーション量である。
Ｋ ＝ Ｋｔ×ｉ（ｐ１）／ＬＭ（ｐ１） ・・・式２
【００２８】
１１はこの位置加算手段１０の出力およびエンコーダ５の検出回転量が入力され、位置加算手段１０の出力に示される目標位置とエンコーダ５の検出回転量に示される現在位置との距離に応じた速度指令値を出力する位置制御手段（電流指令値生成手段）、１２はこの速度指令値に応じたサーボモータ４への電流指令値を出力する速度制御手段（電流指令値生成手段）、１３は反転検出信号が入力され、これを一定の大きさの摩擦補正ゲインで補正してサーボモータ４に作用する摩擦を打ち消す補正トルク量となる電流指令補正値を出力する摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）、１４は電流指令値にこの電流指令補正値を加算する電流加算手段（電流指令値補正装置）、１５はこの電流加算手段１４の出力が入力され、この出力に応じた電流値の電流をサーボモータ４に供給する電流制御手段（駆動手段）である。
【００２９】
ところで、摩擦量記憶手段８には予め基準となる動作における電流指令値を計測し、その電流指令値から推定される位置に依存する摩擦量が記憶される。例えば、速度および加速度の影響がサーボモータ４の電流値に大きく現れない十分な低速度において各駆動軸に等速直線運動をさせ、その時のテーブル１の位置をエンコーダ５を用いて計測するとともに、サーボモータ４への最終的な供給電流値を計測し、下記式３を用いて各位置の摩擦量を演算し、これを記憶させる。但し、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数であり一般にサーボモータ４の仕様として既知であり、ｉ（ｐ）は位置ｐにおけるサーボモータ４への供給電流値である。
ｆ（ｐ） ＝ Ｋｔ×ｉ（ｐ） ・・・式３
【００３０】
なお、上記式２の関係を得るためには、製品出荷前に少なくとも１度だけ任意の１点ｐ１で、接触式変位計などのテーブル位置を測定する手段で計測する必要がある。そして、このロストモーションＬＭは、エンコーダ５で計測したモータの位置と、接触式変位計などで計測したテーブルの位置との差であり、ミクロン以下の精度が要求される。これに対して、上記式３の段階では、位置精度はたとえば１ｍｍ程度のオーダでよく、エンコーダ５を用いたモータ位置検出で十分なものとなる。バネ係数Ｋは固定値であるため以降は計測する必要は無く、テーブルの位置を計測する手段は必要ない。エンコーダ５によるモータ位置の検出は容易であるが、テーブル位置の検出は余分な器具が必要となり煩雑である。
【００３１】
図２はこの発明の実施の形態１による摩擦量記憶手段に記憶されているテーブル１の位置と摩擦量との関係の一例を示す説明図である。同図（ａ）は横軸を位置、縦軸を摩擦量とする摩擦量分布グラフ、同図（ｂ）はそのグラフのもととなる計測データである。そして、同図に示すものでは、テーブル１の位置が軸の中央部から両端部に移動するほどにだんだんと摩擦量が増加する特性となっている。
【００３２】
次に動作について説明する。
位置指令値出力手段６から加工プログラムなどに基づいて位置指令値が出力されると、反転検出手段７はその位置指令値の値の増減に基づいてテーブル１の当該軸方向の制御方向が反転するか否かを判断する。そして、反転しない場合には前回の判断結果と同じ符号の、反転する場合には反転後の当該軸の制御方向に応じた正または負の大きさ１のステップ状の反転検出信号が出力される一方で、摩擦量記憶手段８から検出回転量に基づいて推測されるテーブル１の現在位置における摩擦量が出力され、ロストモーション補正ゲイン算出手段９はこの摩擦量に応じた大きさとなるように反転検出信号の大きさを補正し、位置加算手段１０においてこの位置補正信号と上記位置指令値とが加算される。そして、位置制御手段１１からは上記加算値に示される目標位置とエンコーダ５の検出回転量に示される現在位置との距離に応じた速度指令値が出力される。また、速度制御手段１２からこの速度指令値に応じた電流指令値が出力される一方で、摩擦補正ゲイン算出手段１３が上記反転検出信号の大きさを補正して電流指令補正値を出力するので電流加算手段１４においてこれらが加算され、この加算電流指令値が電流制御手段１５に入力され、電流制御手段１５の出力電流がサーボモータ４に供給され、サーボモータ４はボールネジ３を回転駆動し、テーブル１はボールネジナット２とともに上記速度指令の速度で上記位置指令値の位置まで移動する。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出信号を出力する反転検出手段７と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶するとともにテーブル１の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量記憶手段８と、当該摩擦量記憶手段８からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、反転検出信号が入力された際に当該摩擦量に応じて変化する位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段９と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う位置加算手段１０とを備えて、テーブル１の数値制御に利用する位置指令値を補正するので、摩擦量記憶手段８に予め測定されたテーブル１の位置毎の摩擦量を記憶させることで、テーブル１の制御方向に反転が生じた位置毎に異なる値の摩擦量に基づいて、各位置において最適な位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００３４】
従って、テーブル１の位置に応じて異なる摩擦量を得、これに基づいて位置指令値を補正することができるので、ボールネジナット２とボールネジ３との間の遊びなどに起因するがたつき（バックラッシ）やこれらの駆動伝達部材の剛性と摩擦との関係に依存する弾性変形があったとしても、単にテーブル１の制御方向が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良くロストモーションを補正して精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００３５】
また、テーブル１の位置に応じた位置指令補正値を生成し、これを用いて位置指令値を補正しているので、テーブル１の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができ、ある一定の条件の下でテーブル１の位置と摩擦量との関係を測定するだけで当該テーブル１の位置に応じた摩擦量を摩擦量記憶手段８に記憶させることができる。従って、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて位置指令補正値を設定することができる。
【００３６】
更に、このように少ない測定にて摩擦量を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができ、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００３７】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、１６は摩擦量記憶手段８からの摩擦量とともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の移動速度に応じて下記式４を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。但し、ｇ（ｖ）は現在速度に依存するロストモーション量の増減をあらわす関数である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）×ｇ（ｖ）／Ｋ ・・・式４
【００３８】
図４はこの発明の実施の形態２によるテーブル１の速度と摩擦量との関係を示す説明図である。同図（ａ）は横軸を速度、縦軸を上記式４におけるロストモーション係数ｇ（ｖ）とする摩擦分布グラフ、同図（ｂ）はそのグラフのもととなる計測データである。そして、同図に示すものでは、テーブル１の速度が増加すると一定の速度範囲まではだんだんと摩擦量が減少して上記ロストモーション係数ｇ（ｖ）が減少し、更にその速度範囲を超えて速度が増加すると徐々に摩擦量が増加して上記ロストモーション係数ｇ（ｖ）も増加する特性となっている。
【００３９】
次に動作について説明する。
反転検出手段７から反転検出信号が入力されると、ロストモーション補正ゲイン算出手段１６は、摩擦量および検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の移動速度に応じて上記式４を用いて位置指令補正値を生成して出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態２によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段１６が、エンコーダ５からの検出回転量が入力され、テーブル駆動系のモデリングに基づく演算式を用いてテーブル１の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するので、速度に応じて異なるテーブル１の摩擦量を位置指令補正値で補正することができ、単にテーブル１の位置のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００４１】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮させることなく、テーブル１の駆動系のモデリングに基づいてテーブル１の位置と速度とを分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それにかかわらず少ない測定にて摩擦量記憶手段８の記憶内容や演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる効果がある。
【００４２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、１７はテーブルの位置毎のバネ係数を予め記憶するとともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、この回転検出量に基づいて推測されるテーブル１の位置における上記バネ係数を出力するバネ係数記憶手段（バネ係数出力手段）、１８は摩擦量記憶手段８からの摩擦量とともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の位置に応じて下記式５を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。但し、ｋ（ｐ）は現在位置に依存して変化するバネ係数としてバネ係数記憶手段１７に記憶されているものである。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）／ｋ（ｐ） ・・・式５
【００４３】
図６はこの発明の実施の形態３によるテーブル１の位置とバネ係数との関係を示す説明図である。同図（ａ）は横軸を位置、縦軸を上記式５におけるバネ係数ｋ（ｐ）とするバネ係数分布グラフ、同図（ｂ）はそのグラフのもととなる計測データである。そして、同図に示すものは、テーブル１の位置が増加すると徐々にバネ係数ｋ（ｐ）が減少する特性となっている。
【００４４】
また、このバネ係数の分布関数ｋ（ｐ）は以下の手順により設定されている。まず、一定の速度においてテーブル１を動作範囲全体に渡って移動させながら、接触式変位計などの位置計測手段を用いてテーブル１のロストモーション量を計測するとともに、サーボモータ４への供給電流値を記録する。次に、これらのデータを下記式６に代入してバネ係数の分布関数ｋ（ｐ）を求める。但し、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数、ｉ（ｐ）はテーブル位置ｐにおけるサーボモータ４への供給電流値であり、ＬＭ（ｐ）はテーブル位置ｐにおけるテーブル１のロストモーション量である。そして、上記バネ係数分布グラフはこれをプロットしたものである。
ｋ（ｐ） ＝ Ｋｔ×ｉ（ｐ）／ＬＭ（ｐ） ・・・式６
【００４５】
次に動作について説明する。
バネ係数記憶手段から現在位置に応じたバネ係数が出力された状態で反転検出手段７から反転検出信号が入力されると、ロストモーション補正ゲイン算出手段１８は、摩擦量記憶手段８からの出力である摩擦量とバネ係数記憶手段１７からの出力であるバネ係数から上記式５を用いて位置指令補正値を生成して出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４６】
以上のように、この実施の形態３によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段１８が、制御対象の位置に応じて変化する摩擦量および制御対象の位置に応じて変化するバネ係数を用いて位置指令補正値を生成して出力するので、制御対象の位置毎のバネ係数が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができ、単に制御対象の摩擦量の変動のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００４７】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮することなく、テーブル１の位置による摩擦量の変化と、テーブル１の位置によるバネ係数の変化を分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それに係わらず少ない測定にて補正量記憶手段８の記憶内容や演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる効果がある。
【００４８】
なお、図７に示すように、実施の形態２のＮＣ加工システムの構成を前提としても同様の効果を得ることができる。図において、１９は摩擦量記憶手段８からの摩擦量およびバネ係数記憶手段１７からのバネ係数とともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の速度に応じて下記式７を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。これ以外の構成は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）×ｇ（ｖ）／ｋ（ｐ） ・・・式７
【００４９】
また、上記説明では制御対象の位置に依存する摩擦量およびバネ係数を表形式で持つ例を示したが、表形式のデータから抽出した近似関数を用いてもよい。あるいは、制御対象の位置に依存するバネ係数に関しては、制御対象の機械系モデルに基づいた下記式８を用いてもよい。但し、Ａ，Ｂは現在位置をバネ係数に換算するための定数である。
ｋ（ｐ）＝１／（Ａ×ｐ＋Ｂ） ・・・式８
【００５０】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、２０はエンコーダ５の検出回転量およびサーボモータ４への最終的な供給電流値が入力され、電源起動、所定の連続稼働時間、ユーザ指示などに基づいて把握される所定のスケジュールにて摩擦量記憶手段８の記憶内容の更新処理を実施する関数導出手段（摩擦量演算手段）である。この関数導出手段２０は具体的には例えば、テーブル１をその移動範囲全体において通常の使用速度よりもずっと低い一定の速度で移動させる位置指令値を位置指令値出力手段６から出力させつつ、その時のテーブル１の位置情報と供給電流値とに基づいて各位置における摩擦量を上記式３を用いて演算し、これを摩擦量記憶手段８に記憶させる。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５１】
次に動作について説明する。
上記スケジュールに基づいて摩擦量記憶手段８の記憶内容の更新処理タイミングがくると、関数導出手段２０は具体的には例えば、テーブル１を移動範囲全体において通常の使用速度よりもずっと低い一定の速度にて移動させる位置指令値を位置指令値出力手段６から出力させつつ、その時のテーブル１の位置情報と供給電流値とに基づいて各位置における摩擦量を演算し、これを摩擦量記憶手段８に記憶させる。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５２】
以上のように、この実施の形態４によれば、所定のスケジュールに基づいてテーブル１を動作させ、その時のテーブル１の位置情報とこのテーブル１を駆動するサーボモータ４への最終的な電流指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する関数導出手段２０を備え、摩擦量記憶手段８が、この関数導出手段２０により演算されたテーブル１の位置毎の摩擦量を記憶するので、摩擦量記憶手段８にはその時々の環境や状態に応じた位置指令補正値を記憶させることができる。
【００５３】
従って、直動案内の潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、テーブル１の位置毎の摩擦量が変化したとしても、つまり直動案内機構の潤滑状態が変化したとしても、それに応じて摩擦量記憶手段８の記憶内容を更新することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、ガイドの潤滑状態の変化によらず、ロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００５４】
この実施の形態４によれば、関数導出手段２０が、一定の位置指令値に基づいてテーブル１を動作させた際の摩擦量を演算するので、その移動範囲略全体に渡って略一定の速度でテーブル１を移動させた状態の摩擦量を得ることができ、速度変化に伴う摩擦量の変化を防止し、テーブル１の位置に応じた摩擦量や位置指令補正値の精度を向上させることができる効果がある。
【００５５】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、２１は位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、反転検出信号が入力された場合には、下記式９を用いてそれの大きさをこの摩擦補正ゲインで補正して電流指令補正値として出力する摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）である。但し、ｆｃは摩擦補正量、ＬＭはロストモーション補正量、Ｋはロストモーション補正量と摩擦量の関係を示すバネ係数である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
ｆｃ ＝ ＬＭ×Ｋ ・・・式９
【００５６】
次に動作について説明する。
反転検出手段７から反転検出信号が出力され、更にこの反転検出信号に基づいてロストモーション補正ゲイン算出手段９から位置補正信号が出力されると、摩擦補正ゲイン算出手段２１は位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、反転検出信号の大きさをこの摩擦補正ゲインで補正して電流指令補正値を出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５７】
以上のように、この実施の形態５によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段９で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する摩擦補正ゲイン算出手段２１を備えているので、テーブル１の位置に依存する摩擦量の増減分をこの摩擦補正ゲインで相殺させることができ、この摩擦量の増減による位置補正精度の悪化を防止することができる効果がある。
【００５８】
なお、図１０に示すように、実施の形態２のＮＣ加工システムの構成を前提としても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、２２はサーボモータ４への最終的な供給電流値およびエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の移動速度に応じて下記式１０を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。但し、ｆは推定されたサーボモータ軸換算の摩擦量、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数、ｉはサーボモータ４への電流指令値、Jは可動部すべてを含むサーボモータ軸換算のイナーシャ、ｄｄΘはサーボモータ４の角加速度、Ｃはサーボモータ軸換算の粘性摩擦係数、ｄΘはサーボモータ４の角速度である。これ以外の構成は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
ｆ ＝ Ｋｔ×ｉ−J×ｄｄΘ−Ｃ×ｄΘ ・・・式１０
【００６０】
なお、イナーシャJ及び粘性摩擦係数Ｃは、サーボモータ４の駆動軸に適当な最大速度を持つ正弦波運動をさせた場合の位置（角度）、速度（角速度）、加速度（角加速度）および推力（サーボモータトルク）から最小二乗法を用いて下記の式群１１で計算される。但し、［］’は転置行列、［τ］はサーボモータトルクの時系列データからなるｍ行の列ベクトル、Ｂは角加速度ｄｄΘと角速度ｄΘ及びｄΘの符号ｓｉｇｎ（ｄΘ）はそれぞれの時系列データからなるｍ行の列ベクトルで構成されるｍ行×３列の行列、Ａは行列Ｂから計算される３行×３列の逆行列である。
［Ｊ Ｃ ｆ］’ ＝ Ａ［τ］
Ｂ ＝ ［ｄｄΘ ｄΘ ｓｉｇｎ（ｄΘ）］
τ ＝ Ｋｔ×ｉ ・・・式群１１
【００６１】
次に動作について説明する。
反転検出手段７から反転検出信号が出力されると、ロストモーション補正ゲイン算出手段２２はその時のサーボモータ４への最終的な供給電流値およびエンコーダ５の検出回転量から判断される現在速度とを用いて上記式１０に基づいて位置指令補正値を生成する。これ以外の動作は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
【００６２】
以上のように、この実施の形態６によれば、位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出信号を出力する反転検出手段７と、テーブル１を駆動するサーボモータ４に対する最終的な供給電流値が入力され、テーブル１のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段２２と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う位置加算手段１０とを備えて、テーブル１の数値制御に利用する位置指令値を補正するので、テーブル１のモデリングに基づく演算式を用いてテーブル１の反転が生じた位置毎に異なる値の位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００６３】
従って、位置に応じて異なるテーブル１の摩擦量に応じて位置指令値を補正することができるので、単にテーブル１が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００６４】
また、テーブル１の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができるので、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて上記演算式のパラメータを設定することができる。
【００６５】
更に、このように少ない測定にて演算式を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができるので、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００６６】
最後に、ロストモーション補正ゲイン算出手段２２には、その時々の環境や状態に応じて摩擦量が変化すれば、それに応じて変化するサーボモータ４への最終的な供給電流値が入力されるので、直動案内の潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、テーブル１の位置毎の摩擦量が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、直動案内の潤滑状態の変化によらず、ずれを精度良く補正することができる効果がある。
【００６７】
この実施の形態６によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段２２が、テーブル１のモデリングに基づく演算式を用いてテーブル１の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するので、速度に応じて異なるテーブル１の摩擦量を位置指令補正値で補正することができ、単にテーブル１の位置のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００６８】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮させることなく、テーブル１のモデリングに基づいてテーブル１の位置と速度とを分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それにかかわらず少ない測定にて演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００６９】
なお、以上の実施の形態では、テーブル１の現在位置をエンコーダ５の検出回転量に基づいて判断しているが、位置指令値出力手段６の出力である位置指令値を用いて判断しても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、当該摩擦量記憶手段からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるので、記憶手段に予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶させることで、制御対象の反転が生じた位置毎に異なる値の摩擦量に基づいて、各位置において最適な位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００７１】
従って、位置に応じて異なる制御対象の摩擦量に応じて位置指令値を補正することができるので、単に制御対象が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００７２】
また、制御対象の位置に応じた補正値を生成し、これを用いて位置指令値を補正しているので、制御対象の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができ、ある一定の条件の下で制御対象の位置と摩擦量との関係を測定するだけで当該制御対象の位置に応じた位置指令補正値を記憶手段に記憶させることができる。従って、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて位置指令補正値を設定することができる。
【００７３】
更に、このように少ない測定にて位置指令補正値を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのロストモーションを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができるので、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００７４】
この発明によれば更に、予め測定された制御対象の位置毎のバネ係数を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置のバネ係数を選択して出力するバネ係数出力手段を設けるとともに、ロストモーション補正ゲイン算出手段が、制御対象の位置に応じて変化する摩擦量および制御対象の位置に応じて変化するバネ係数を用いて位置指令補正値を生成して出力するので、制御対象の位置毎のバネ係数が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができ、単に制御対象の摩擦量の変動のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、摩擦量出力手段が、所定のスケジュールに基づいて制御対象を動作させ、その時の制御対象の位置情報とこの制御対象を駆動する駆動手段への指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する摩擦量演算手段を備え、記憶手段が、この摩擦量演算手段により演算された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶するので、記憶手段にはその時々の環境や状態に応じた位置指令補正値を記憶させることができる。従って、ガイドの潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、制御対象の位置毎の摩擦量が変化したとしても、それに応じて記憶手段の位置指令補正値を更新することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、ガイドの潤滑状態の変化によらず、ロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、摩擦量演算手段が、一定の位置指令値に基づいて制御対象を動作させた際の摩擦量を演算するので、その移動範囲略全体に渡って略一定の速度で制御対象を移動させた状態の摩擦量を得ることができ、速度変化に伴う摩擦量の変化を防止し、制御対象の位置に応じた補正量や位置指令補正値の精度を向上させることができる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるので、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の反転が生じた位置毎に異なる値の位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００７８】
従って、位置に応じて異なる制御対象の摩擦量に応じて位置指令値を補正することができるので、単に制御対象が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００７９】
また、制御対象の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができるので、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて上記演算式のパラメータを設定することができる。
【００８０】
更に、このように少ない測定にて演算式を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができるので、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００８１】
最後に、位置指令補正値出力手段には、その時々の環境や状態に応じて摩擦量が変化すれば、それに応じて変化する制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力されるので、ガイドの潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、制御対象の位置毎の摩擦量が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、ガイドの潤滑状態の変化によらず、ロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００８２】
この発明によれば、位置指令補正値出力手段が、制御対象の現在速度に関する情報が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するので、速度に応じて異なる制御対象の摩擦量を位置指令補正値で補正することができ、単に制御対象の位置のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００８３】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮させることなく、制御対象のモデリングに基づいて制御対象の位置と速度とを分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それにかかわらず少ない測定にて記憶手段の記憶内容や演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００８４】
この発明によれば、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を出力する位置指令値出力手段と、この位置指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて当該位置指令値を補正する上記位置指令値補正装置と、当該位置指令値補正装置から出力される補正された位置指令値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、この電流指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて所定の摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する電流指令値補正装置と、当該電流指令値補正装置から出力される補正された電流指令値に基づいて上記制御対象を駆動する駆動手段とを備えるので、少ない測定に基づくデータで位置指令補正値を生成することができ、しかも、単に制御対象が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００８５】
この発明によれば、電流指令値補正装置が、位置指令値補正装置で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正するので、テーブルの位置に依存する摩擦量の増減分をこの摩擦補正ゲインで相殺させることができ、この摩擦量の増減による位置補正精度の悪化を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による摩擦量記憶手段に記憶されているテーブルの位置と摩擦量との関係の一例を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態２によるテーブルの速度と摩擦量との関係を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態３によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による位置とバネ係数の関係を説明する図である。
【図７】 この発明の実施の形態３によるＮＣ加工システムの変形例を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態４によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態５によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５によるＮＣ加工システムの変形例を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図１２】 従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】 位置とロストモーション量の関係を説明する図である。
【図１４】 従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ テーブル（制御対象）、２ ボールネジナット（駆動手段）、３ ボールネジ（駆動手段）、４ サーボモータ（駆動手段）、５ エンコーダ、６ 位置指令値出力手段、７ 反転検出手段、８ 摩擦量記憶手段（摩擦量出力手段）、９，１６，１８，１９，２２ ロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）、１０ 位置加算手段（演算手段）、１１ 位置制御手段（電流指令値生成手段）、１２ 速度制御手段（電流指令値生成手段）、１３ 摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）、１４ 電流加算手段（電流指令値補正装置）、１５ 電流制御手段（駆動手段）、１７ バネ係数記憶手段（バネ係数出力手段）、２０ 関数導出手段（摩擦量演算手段）、２１ 摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるＮＣ加工システム、ＮＣロボットシステム、ＮＣ搬送システムなどの数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置に係り、特に、制御対象を反転駆動する際に生じるロストモーションを簡易な設定にて高精度に補正するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。図において、１は被加工物（ワーク）や工具などが固定されるテーブル、２はこのテーブル１の下面に固定されたボールネジナット、３はこのボールネジナット２と嵌合されたボールネジ、４はこのボールネジ３を回転駆動するサーボモータ、５はこのサーボモータ４の回転量を検出するエンコーダである。
【０００３】
６は位置指令値を出力する位置指令値出力手段、７は位置指令値に基づいてテーブル１の制御方向の反転を検出して反転検出信号を出力する反転検出手段、２３は当該反転検出時に位置補正信号を出力するロストモーション補正ゲイン算出手段、１０は位置補正信号を位置指令値に加算する位置加算手段である。また、１１は位置加算手段１０の出力に示される目標位置とエンコーダ５の検出回転量に示される現在位置との距離に応じた速度指令値を出力する位置制御手段、１２は速度指令値に応じた電流指令値を出力する速度制御手段、２４は反転検出信号が入力された際に一定の大きさの電流指令補正値を出力する摩擦補正ゲイン算出手段、１４は電流指令値にこの電流指令補正値を加算する電流加算手段、１５はこの電流加算手段１４の出力に応じた電流値の電流をサーボモータ４に供給する電流制御手段である。
【０００４】
次に動作について説明する。
位置指令値出力手段６から位置指令値が出力されると、反転検出手段７はこの位置指令値に基づいてテーブル１の制御方向の反転を検出する。反転する場合には、反転後の制御方向に応じて正または負の大きさ１の反転検出信号が出力される。逆に、反転しない場合には、以前と同じ符号の大きさ１の反転検出信号が出力される。上記反転検出信号に基づいてロストモーション補正ゲイン算出手段２３から位置補正信号が出力され、これが加算された電流指令値が位置制御手段１１に入力され、この位置制御手段１１から速度指令値が出力され、速度制御手段１２から電流指令値が出力される。同様に、上記反転検出信号に基づいて摩擦補正ゲイン算出手段２４から電流補正値が出力され、これが加算された電流指令値は電流制御手段１５に入力され、この電流指令値に基づいてサーボモータ４はボールネジ３を駆動し、この回転量に応じた分だけテーブル１は移動する。
【０００５】
そして、このような構成であれば、単にテーブル１をサーボモータ４で一方向に精度良く移動させるだけでなく、ボールネジ３とボールネジナット２との間のがたつきなどがあって、且つ、移動方向が切り替わる場合であったとしてもそれを上記位置指令補正値などで補正して補い、例えば真円加工などの加工精度を向上させることができる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の数値制御システムでは、ロストモーション補正ゲインは一定値であり、算出されるロストモーション補正量の符号は変化するがその絶対値は一定である。従って、実際の製品においては位置、速度および直動案内機構の潤滑状態により変化してしまうロストモーション量を適正に補正することができないという問題があった。
【０００７】
図１３は位置とロストモーション量の関係を説明する図である。同図（ａ）において、２５は直動案内、２６はそれぞれこの直動案内２５に固定されるとともにボールネジ３を軸支する軸受である。同図（ｂ）はその構成の場合のテーブル位置と摩擦量との代表的な関係を示す特性図である。そして、このような軸受構造である場合、ボールネジ３はその両端に設置された一対の軸受２６により軸支されるが、このときボールネジナット２の位置におけるテーブル１からボールネジ３までの間隔と、軸受２６の位置におけるテーブル１からボールネジ３までの間隔とが微妙に異なる時があり、そのような時にはボールネジナット２が軸受２６に近づけば近づくほど大きな摩擦が生じてしまい、ボールネジ３の回転負荷が増加してしまうことになる。その結果、ボールネジナット２が両端の軸受２６から最も遠い位置において最小となり、そこから両端に近づけば近づくほど大きくなってしまうように摩擦量は変化する。
【０００８】
また、直動案内２５がすべり案内である場合には、速度が小さいときには直動案内２５の案内面とテーブル１とが接触した状態にあり、速度が上昇するに従ってテーブル１が案内面から浮上して摩擦が小さくなることが知られている。この現象はすべり案内に供給されている潤滑油の状態に大きく依存し、特に温度が変化すると潤滑油の粘性係数が変動し摩擦が変動する。
【０００９】
そこで、特開平４−３６２６０３号公報にはロストモーション補正ゲインを可変する従来の数値制御システムが提案されている。図１４はその従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。図において、２７は主制御部２７ａ、制御プログラム記憶部２７ｂ、ロストモーション補正量算出部２７ｃ、多層ニューラルネット型推定部２７ｄ、出力部２７ｅ、入力部２７ｆおよび結合重み係数算出部２７ｇを備え、上記制御プログラム記憶部２７ｂに記憶された制御プログラムと回転検出量とに基づいて制御信号を出力する軸制御部、２８は制御信号を増幅してサーボモータ４に供給するアンプ、２９は軸制御部２７をトレーニングする際に関数を出力する関数発生部である。
【００１０】
次に動作について説明する。
関数発生部２９の出力に基づいて軸制御部２７のトレーニングが完了した状態において、当該軸制御部２７が制御プログラムと回転検出量とに基づいて制御信号を出力すると、この制御信号はアンプ２８で増幅され、その増幅された制御信号に基づいてサーボモータ４が回転し、その回転に応じてテーブル１は直線運動を行う。そして、サーボモータ４の回転量をエンコーダ５で検出し、このエンコーダ５の検出回転量に基づいてテーブル１の新たな位置が軸制御部２７において把握され、次の制御信号が出力される。
【００１１】
そして、このような構成であれば、多層ニューラルネットを用いてその時の位置や速度などに応じてロストモーションの補正量を変化させることができるので、単に一定のロストモーション補正量を位置指令に加算するようなものに比べ、位置、速度、ガイドの潤滑状態などによらずロストモーションを高精度に補正することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置は以上のように構成されているので、位置、速度、ガイドの潤滑状態などに応じて最適なロストモーション補正をさせるためには予め位置、速度、ガイドの潤滑状態の想定される使用環境を想定して、その全体に渡る使用環境について１つ１つの組合わせを再現して多層ニューラルネットに学習させる必要があり、特に、複数の要因を考慮して精度良く補正することができるロストモーション補正量を得ようとすればするほど多数の使用環境を再現して学習させる必要があり、このような作業は非常に多量の手間が必要となって煩雑となってしまうなどの課題がある。
【００１３】
また、このような従来の数値制御システムにおいて制御対象たるテーブル１の移動方向を規制する部材として好適に用いられるすべり案内などにおいては、その潤滑状態が季節や日時により変動したり、温度変化やすべり案内面の経年変化によっても変動してしまうが、そのような変動に起因するロストモーションを補正することはできない。
【００１４】
そして、組立誤差によるずれなどの発生の仕方が異なる１つ１つの製品についてこのような作業をすることは現実的ではないので、その結果、この多層ニューラルネットに学習させるデータは多数の製品に共通のデータとするのが現実的であり、その結果、ずれなどの発生の仕方が異なる複数の製品における平均値的なデータを使用することとなって一定以上の高精度化を現実的に図ることができないなどの課題もある。
【００１５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、精度良く補正することができるロストモーション補正量を少ない測定にて設定することができ、ひいては簡易な手間で各製品毎にロストモーション量を測定しつつ位置、速度、ガイドの潤滑状態などによらず高精度にロストモーション補正量を設定することができる数値制御システムおよびそれに用いられる位置指令値補正装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置指令値補正装置は、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、当該摩擦量記憶手段からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるものである。
【００１７】
この発明に係る位置指令補正装置は、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、予め測定された制御対象の位置毎のバネ係数を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置のバネ係数を選択して出力するバネ係数出力手段と、当該バネ係数記憶手段からのバネ係数出力とともに上記摩擦量記憶手段からの摩擦量出力ならびに上記反転検出信号が入力され、当該バネ係数ならびに当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるものである。
【００１８】
この発明に係る位置指令値補正装置は、摩擦量出力手段が、所定のスケジュールに基づいて制御対象を動作させ、その時の制御対象の位置情報とこの制御対象を駆動する駆動手段への指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する摩擦量演算手段を備え、記憶手段が、この摩擦量演算手段により演算された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶するものである。
【００１９】
この発明に係る位置指令値補正装置は、摩擦量演算手段が、一定の位置指令値に基づいて制御対象を動作させた際の摩擦量を演算するものである。
【００２０】
この発明に係る位置指令値補正装置は、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるものである。
【００２１】
この発明に係る位置指令値補正装置は、位置指令補正値出力手段が、制御対象の現在速度に関する情報が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するものである。
【００２２】
この発明に係る数値制御システムは、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を出力する位置指令値出力手段と、この位置指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて当該位置指令値を補正する上記位置指令値補正装置と、当該位置指令値補正装置から出力される補正された位置指令値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、この電流指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて所定の摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する電流指令値補正装置と、当該電流指令値補正装置から出力される補正された電流指令値に基づいて上記制御対象を駆動する駆動手段とを備えるものである。
【００２３】
この発明に係る数値制御システムは、電流指令値補正装置が、位置指令値補正装置で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、１は被加工物（ワーク）や工具などが固定されるテーブル（制御対象）、２はこのテーブル１の下面に固定されたボールネジナット（駆動手段）、３はこのボールネジナット２と嵌合されたボールネジ（駆動手段）、４はこのボールネジ３を回転駆動するサーボモータ（駆動手段）、５はこのサーボモータ４の回転量を検出するエンコーダである。そして、上記ボールネジ３およびボールネジナット２はサーボモータ４の回転運動を直線運動に変換し、テーブル１はこのボールネジ３およびボールネジナット２などの駆動伝達部材と図示外の直動案内機構（ガイドレール）とに従って所定の位置に設定制御されたり、目標の軌道にて移動動作を実施する。
【００２５】
６は加工プログラムなどに基づいて上記テーブル１の所定の一軸方向の位置を数値制御するための位置指令値を出力する位置指令値出力手段、７は位置指令値が入力され、その位置指令値の値の増減に基づいてテーブル１の当該軸方向の制御方向が反転するか否かを判断し、反転する場合には反転後の位置指令値の増減方向に応じた正または負の大きさ１のステップ状の反転検出信号を出力し、反転しない場合には前回の判断結果と同じ符号の大きさ１のステップ状の反転検出信号を出力する反転検出手段、８はテーブルの位置毎の摩擦量を予め記憶するとともに上記エンコーダ５の検出回転量が入力され、この検出回転量に基づいて推測されるテーブル１の位置における上記摩擦量を出力する摩擦量記憶手段（摩擦量出力手段）、９はこの摩擦量とともに反転検出信号が入力され、サーボモータ４、ボールネジ３及びテーブル１の動摩擦に相当する摩擦補正ゲインで当該摩擦量に応じた大きさとなるように反転検出信号の大きさを補正したものを位置補正信号として出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）、１０はこの位置補正信号を位置指令値に加算する位置加算手段（演算手段）である。
【００２６】
なお、このロストモーション補正ゲイン算出手段９においては、エンコーダ５の検出回転量に基づいて判断される現在位置をｐ、その現在位置の摩擦量として摩擦量記憶手段８に記憶されている摩擦量関数をｆ（ｐ）、位置指令補正値（ロストモーション補正量）をＬＭとした場合、下記式１に示す演算に基づいて位置指令補正値を生成する。ただし、Ｋは摩擦量と位置指令補正値との関係を表す定数であり、バネ係数（この実施の形態では一定値）に相当する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）／Ｋ ・・・式１
【００２７】
また、このバネ係数Ｋは以下の手順により設定されている。まず、一定の位置および一定の速度においてテーブル１を移動させた状態で、接触式変位計などの位置計測手段を用いてテーブル１のロストモーション量を計測するとともに、サーボモータ４への最終的な供給電流値を記録する。次に、これらのデータを下記式２に代入してバネ係数Ｋを求める。但し、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数であり一般的にサーボモータ４の仕様として既知のものであり、ｉ（ｐ１）はテーブル位置ｐ１におけるサーボモータ４への供給電流値であり、ＬＭ（ｐ１）はテーブル位置ｐ１におけるテーブル１のロストモーション量である。
Ｋ ＝ Ｋｔ×ｉ（ｐ１）／ＬＭ（ｐ１） ・・・式２
【００２８】
１１はこの位置加算手段１０の出力およびエンコーダ５の検出回転量が入力され、位置加算手段１０の出力に示される目標位置とエンコーダ５の検出回転量に示される現在位置との距離に応じた速度指令値を出力する位置制御手段（電流指令値生成手段）、１２はこの速度指令値に応じたサーボモータ４への電流指令値を出力する速度制御手段（電流指令値生成手段）、１３は反転検出信号が入力され、これを一定の大きさの摩擦補正ゲインで補正してサーボモータ４に作用する摩擦を打ち消す補正トルク量となる電流指令補正値を出力する摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）、１４は電流指令値にこの電流指令補正値を加算する電流加算手段（電流指令値補正装置）、１５はこの電流加算手段１４の出力が入力され、この出力に応じた電流値の電流をサーボモータ４に供給する電流制御手段（駆動手段）である。
【００２９】
ところで、摩擦量記憶手段８には予め基準となる動作における電流指令値を計測し、その電流指令値から推定される位置に依存する摩擦量が記憶される。例えば、速度および加速度の影響がサーボモータ４の電流値に大きく現れない十分な低速度において各駆動軸に等速直線運動をさせ、その時のテーブル１の位置をエンコーダ５を用いて計測するとともに、サーボモータ４への最終的な供給電流値を計測し、下記式３を用いて各位置の摩擦量を演算し、これを記憶させる。但し、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数であり一般にサーボモータ４の仕様として既知であり、ｉ（ｐ）は位置ｐにおけるサーボモータ４への供給電流値である。
ｆ（ｐ） ＝ Ｋｔ×ｉ（ｐ） ・・・式３
【００３０】
なお、上記式２の関係を得るためには、製品出荷前に少なくとも１度だけ任意の１点ｐ１で、接触式変位計などのテーブル位置を測定する手段で計測する必要がある。そして、このロストモーションＬＭは、エンコーダ５で計測したモータの位置と、接触式変位計などで計測したテーブルの位置との差であり、ミクロン以下の精度が要求される。これに対して、上記式３の段階では、位置精度はたとえば１ｍｍ程度のオーダでよく、エンコーダ５を用いたモータ位置検出で十分なものとなる。バネ係数Ｋは固定値であるため以降は計測する必要は無く、テーブルの位置を計測する手段は必要ない。エンコーダ５によるモータ位置の検出は容易であるが、テーブル位置の検出は余分な器具が必要となり煩雑である。
【００３１】
図２はこの発明の実施の形態１による摩擦量記憶手段に記憶されているテーブル１の位置と摩擦量との関係の一例を示す説明図である。同図（ａ）は横軸を位置、縦軸を摩擦量とする摩擦量分布グラフ、同図（ｂ）はそのグラフのもととなる計測データである。そして、同図に示すものでは、テーブル１の位置が軸の中央部から両端部に移動するほどにだんだんと摩擦量が増加する特性となっている。
【００３２】
次に動作について説明する。
位置指令値出力手段６から加工プログラムなどに基づいて位置指令値が出力されると、反転検出手段７はその位置指令値の値の増減に基づいてテーブル１の当該軸方向の制御方向が反転するか否かを判断する。そして、反転しない場合には前回の判断結果と同じ符号の、反転する場合には反転後の当該軸の制御方向に応じた正または負の大きさ１のステップ状の反転検出信号が出力される一方で、摩擦量記憶手段８から検出回転量に基づいて推測されるテーブル１の現在位置における摩擦量が出力され、ロストモーション補正ゲイン算出手段９はこの摩擦量に応じた大きさとなるように反転検出信号の大きさを補正し、位置加算手段１０においてこの位置補正信号と上記位置指令値とが加算される。そして、位置制御手段１１からは上記加算値に示される目標位置とエンコーダ５の検出回転量に示される現在位置との距離に応じた速度指令値が出力される。また、速度制御手段１２からこの速度指令値に応じた電流指令値が出力される一方で、摩擦補正ゲイン算出手段１３が上記反転検出信号の大きさを補正して電流指令補正値を出力するので電流加算手段１４においてこれらが加算され、この加算電流指令値が電流制御手段１５に入力され、電流制御手段１５の出力電流がサーボモータ４に供給され、サーボモータ４はボールネジ３を回転駆動し、テーブル１はボールネジナット２とともに上記速度指令の速度で上記位置指令値の位置まで移動する。
【００３３】
以上のように、この実施の形態１によれば、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出信号を出力する反転検出手段７と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶するとともにテーブル１の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量記憶手段８と、当該摩擦量記憶手段８からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、反転検出信号が入力された際に当該摩擦量に応じて変化する位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段９と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う位置加算手段１０とを備えて、テーブル１の数値制御に利用する位置指令値を補正するので、摩擦量記憶手段８に予め測定されたテーブル１の位置毎の摩擦量を記憶させることで、テーブル１の制御方向に反転が生じた位置毎に異なる値の摩擦量に基づいて、各位置において最適な位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００３４】
従って、テーブル１の位置に応じて異なる摩擦量を得、これに基づいて位置指令値を補正することができるので、ボールネジナット２とボールネジ３との間の遊びなどに起因するがたつき（バックラッシ）やこれらの駆動伝達部材の剛性と摩擦との関係に依存する弾性変形があったとしても、単にテーブル１の制御方向が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良くロストモーションを補正して精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００３５】
また、テーブル１の位置に応じた位置指令補正値を生成し、これを用いて位置指令値を補正しているので、テーブル１の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができ、ある一定の条件の下でテーブル１の位置と摩擦量との関係を測定するだけで当該テーブル１の位置に応じた摩擦量を摩擦量記憶手段８に記憶させることができる。従って、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて位置指令補正値を設定することができる。
【００３６】
更に、このように少ない測定にて摩擦量を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができ、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００３７】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、１６は摩擦量記憶手段８からの摩擦量とともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の移動速度に応じて下記式４を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。但し、ｇ（ｖ）は現在速度に依存するロストモーション量の増減をあらわす関数である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）×ｇ（ｖ）／Ｋ ・・・式４
【００３８】
図４はこの発明の実施の形態２によるテーブル１の速度と摩擦量との関係を示す説明図である。同図（ａ）は横軸を速度、縦軸を上記式４におけるロストモーション係数ｇ（ｖ）とする摩擦分布グラフ、同図（ｂ）はそのグラフのもととなる計測データである。そして、同図に示すものでは、テーブル１の速度が増加すると一定の速度範囲まではだんだんと摩擦量が減少して上記ロストモーション係数ｇ（ｖ）が減少し、更にその速度範囲を超えて速度が増加すると徐々に摩擦量が増加して上記ロストモーション係数ｇ（ｖ）も増加する特性となっている。
【００３９】
次に動作について説明する。
反転検出手段７から反転検出信号が入力されると、ロストモーション補正ゲイン算出手段１６は、摩擦量および検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の移動速度に応じて上記式４を用いて位置指令補正値を生成して出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態２によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段１６が、エンコーダ５からの検出回転量が入力され、テーブル駆動系のモデリングに基づく演算式を用いてテーブル１の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するので、速度に応じて異なるテーブル１の摩擦量を位置指令補正値で補正することができ、単にテーブル１の位置のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００４１】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮させることなく、テーブル１の駆動系のモデリングに基づいてテーブル１の位置と速度とを分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それにかかわらず少ない測定にて摩擦量記憶手段８の記憶内容や演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる効果がある。
【００４２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、１７はテーブルの位置毎のバネ係数を予め記憶するとともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、この回転検出量に基づいて推測されるテーブル１の位置における上記バネ係数を出力するバネ係数記憶手段（バネ係数出力手段）、１８は摩擦量記憶手段８からの摩擦量とともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の位置に応じて下記式５を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。但し、ｋ（ｐ）は現在位置に依存して変化するバネ係数としてバネ係数記憶手段１７に記憶されているものである。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）／ｋ（ｐ） ・・・式５
【００４３】
図６はこの発明の実施の形態３によるテーブル１の位置とバネ係数との関係を示す説明図である。同図（ａ）は横軸を位置、縦軸を上記式５におけるバネ係数ｋ（ｐ）とするバネ係数分布グラフ、同図（ｂ）はそのグラフのもととなる計測データである。そして、同図に示すものは、テーブル１の位置が増加すると徐々にバネ係数ｋ（ｐ）が減少する特性となっている。
【００４４】
また、このバネ係数の分布関数ｋ（ｐ）は以下の手順により設定されている。まず、一定の速度においてテーブル１を動作範囲全体に渡って移動させながら、接触式変位計などの位置計測手段を用いてテーブル１のロストモーション量を計測するとともに、サーボモータ４への供給電流値を記録する。次に、これらのデータを下記式６に代入してバネ係数の分布関数ｋ（ｐ）を求める。但し、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数、ｉ（ｐ）はテーブル位置ｐにおけるサーボモータ４への供給電流値であり、ＬＭ（ｐ）はテーブル位置ｐにおけるテーブル１のロストモーション量である。そして、上記バネ係数分布グラフはこれをプロットしたものである。
ｋ（ｐ） ＝ Ｋｔ×ｉ（ｐ）／ＬＭ（ｐ） ・・・式６
【００４５】
次に動作について説明する。
バネ係数記憶手段から現在位置に応じたバネ係数が出力された状態で反転検出手段７から反転検出信号が入力されると、ロストモーション補正ゲイン算出手段１８は、摩擦量記憶手段８からの出力である摩擦量とバネ係数記憶手段１７からの出力であるバネ係数から上記式５を用いて位置指令補正値を生成して出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００４６】
以上のように、この実施の形態３によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段１８が、制御対象の位置に応じて変化する摩擦量および制御対象の位置に応じて変化するバネ係数を用いて位置指令補正値を生成して出力するので、制御対象の位置毎のバネ係数が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができ、単に制御対象の摩擦量の変動のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００４７】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮することなく、テーブル１の位置による摩擦量の変化と、テーブル１の位置によるバネ係数の変化を分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それに係わらず少ない測定にて補正量記憶手段８の記憶内容や演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる効果がある。
【００４８】
なお、図７に示すように、実施の形態２のＮＣ加工システムの構成を前提としても同様の効果を得ることができる。図において、１９は摩擦量記憶手段８からの摩擦量およびバネ係数記憶手段１７からのバネ係数とともにエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の速度に応じて下記式７を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。これ以外の構成は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
ＬＭ ＝ ｆ（ｐ）×ｇ（ｖ）／ｋ（ｐ） ・・・式７
【００４９】
また、上記説明では制御対象の位置に依存する摩擦量およびバネ係数を表形式で持つ例を示したが、表形式のデータから抽出した近似関数を用いてもよい。あるいは、制御対象の位置に依存するバネ係数に関しては、制御対象の機械系モデルに基づいた下記式８を用いてもよい。但し、Ａ，Ｂは現在位置をバネ係数に換算するための定数である。
ｋ（ｐ）＝１／（Ａ×ｐ＋Ｂ） ・・・式８
【００５０】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、２０はエンコーダ５の検出回転量およびサーボモータ４への最終的な供給電流値が入力され、電源起動、所定の連続稼働時間、ユーザ指示などに基づいて把握される所定のスケジュールにて摩擦量記憶手段８の記憶内容の更新処理を実施する関数導出手段（摩擦量演算手段）である。この関数導出手段２０は具体的には例えば、テーブル１をその移動範囲全体において通常の使用速度よりもずっと低い一定の速度で移動させる位置指令値を位置指令値出力手段６から出力させつつ、その時のテーブル１の位置情報と供給電流値とに基づいて各位置における摩擦量を上記式３を用いて演算し、これを摩擦量記憶手段８に記憶させる。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５１】
次に動作について説明する。
上記スケジュールに基づいて摩擦量記憶手段８の記憶内容の更新処理タイミングがくると、関数導出手段２０は具体的には例えば、テーブル１を移動範囲全体において通常の使用速度よりもずっと低い一定の速度にて移動させる位置指令値を位置指令値出力手段６から出力させつつ、その時のテーブル１の位置情報と供給電流値とに基づいて各位置における摩擦量を演算し、これを摩擦量記憶手段８に記憶させる。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５２】
以上のように、この実施の形態４によれば、所定のスケジュールに基づいてテーブル１を動作させ、その時のテーブル１の位置情報とこのテーブル１を駆動するサーボモータ４への最終的な電流指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する関数導出手段２０を備え、摩擦量記憶手段８が、この関数導出手段２０により演算されたテーブル１の位置毎の摩擦量を記憶するので、摩擦量記憶手段８にはその時々の環境や状態に応じた位置指令補正値を記憶させることができる。
【００５３】
従って、直動案内の潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、テーブル１の位置毎の摩擦量が変化したとしても、つまり直動案内機構の潤滑状態が変化したとしても、それに応じて摩擦量記憶手段８の記憶内容を更新することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、ガイドの潤滑状態の変化によらず、ロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００５４】
この実施の形態４によれば、関数導出手段２０が、一定の位置指令値に基づいてテーブル１を動作させた際の摩擦量を演算するので、その移動範囲略全体に渡って略一定の速度でテーブル１を移動させた状態の摩擦量を得ることができ、速度変化に伴う摩擦量の変化を防止し、テーブル１の位置に応じた摩擦量や位置指令補正値の精度を向上させることができる効果がある。
【００５５】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、２１は位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、反転検出信号が入力された場合には、下記式９を用いてそれの大きさをこの摩擦補正ゲインで補正して電流指令補正値として出力する摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）である。但し、ｆｃは摩擦補正量、ＬＭはロストモーション補正量、Ｋはロストモーション補正量と摩擦量の関係を示すバネ係数である。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
ｆｃ ＝ ＬＭ×Ｋ ・・・式９
【００５６】
次に動作について説明する。
反転検出手段７から反転検出信号が出力され、更にこの反転検出信号に基づいてロストモーション補正ゲイン算出手段９から位置補正信号が出力されると、摩擦補正ゲイン算出手段２１は位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、反転検出信号の大きさをこの摩擦補正ゲインで補正して電流指令補正値を出力する。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００５７】
以上のように、この実施の形態５によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段９で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する摩擦補正ゲイン算出手段２１を備えているので、テーブル１の位置に依存する摩擦量の増減分をこの摩擦補正ゲインで相殺させることができ、この摩擦量の増減による位置補正精度の悪化を防止することができる効果がある。
【００５８】
なお、図１０に示すように、実施の形態２のＮＣ加工システムの構成を前提としても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。図において、２２はサーボモータ４への最終的な供給電流値およびエンコーダ５の検出回転量が入力され、反転検出信号が入力された場合には、検出回転量に基づいて判断されるテーブル１の移動速度に応じて下記式１０を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）である。但し、ｆは推定されたサーボモータ軸換算の摩擦量、Ｋｔはサーボモータ４のトルク定数、ｉはサーボモータ４への電流指令値、Jは可動部すべてを含むサーボモータ軸換算のイナーシャ、ｄｄΘはサーボモータ４の角加速度、Ｃはサーボモータ軸換算の粘性摩擦係数、ｄΘはサーボモータ４の角速度である。これ以外の構成は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
ｆ ＝ Ｋｔ×ｉ−J×ｄｄΘ−Ｃ×ｄΘ ・・・式１０
【００６０】
なお、イナーシャJ及び粘性摩擦係数Ｃは、サーボモータ４の駆動軸に適当な最大速度を持つ正弦波運動をさせた場合の位置（角度）、速度（角速度）、加速度（角加速度）および推力（サーボモータトルク）から最小二乗法を用いて下記の式群１１で計算される。但し、［］’は転置行列、［τ］はサーボモータトルクの時系列データからなるｍ行の列ベクトル、Ｂは角加速度ｄｄΘと角速度ｄΘ及びｄΘの符号ｓｉｇｎ（ｄΘ）はそれぞれの時系列データからなるｍ行の列ベクトルで構成されるｍ行×３列の行列、Ａは行列Ｂから計算される３行×３列の逆行列である。
［Ｊ Ｃ ｆ］’ ＝ Ａ［τ］
Ｂ ＝ ［ｄｄΘ ｄΘ ｓｉｇｎ（ｄΘ）］
τ ＝ Ｋｔ×ｉ ・・・式群１１
【００６１】
次に動作について説明する。
反転検出手段７から反転検出信号が出力されると、ロストモーション補正ゲイン算出手段２２はその時のサーボモータ４への最終的な供給電流値およびエンコーダ５の検出回転量から判断される現在速度とを用いて上記式１０に基づいて位置指令補正値を生成する。これ以外の動作は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
【００６２】
以上のように、この実施の形態６によれば、位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出信号を出力する反転検出手段７と、テーブル１を駆動するサーボモータ４に対する最終的な供給電流値が入力され、テーブル１のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力するロストモーション補正ゲイン算出手段２２と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う位置加算手段１０とを備えて、テーブル１の数値制御に利用する位置指令値を補正するので、テーブル１のモデリングに基づく演算式を用いてテーブル１の反転が生じた位置毎に異なる値の位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００６３】
従って、位置に応じて異なるテーブル１の摩擦量に応じて位置指令値を補正することができるので、単にテーブル１が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００６４】
また、テーブル１の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができるので、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて上記演算式のパラメータを設定することができる。
【００６５】
更に、このように少ない測定にて演算式を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができるので、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００６６】
最後に、ロストモーション補正ゲイン算出手段２２には、その時々の環境や状態に応じて摩擦量が変化すれば、それに応じて変化するサーボモータ４への最終的な供給電流値が入力されるので、直動案内の潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、テーブル１の位置毎の摩擦量が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、直動案内の潤滑状態の変化によらず、ずれを精度良く補正することができる効果がある。
【００６７】
この実施の形態６によれば、ロストモーション補正ゲイン算出手段２２が、テーブル１のモデリングに基づく演算式を用いてテーブル１の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するので、速度に応じて異なるテーブル１の摩擦量を位置指令補正値で補正することができ、単にテーブル１の位置のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００６８】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮させることなく、テーブル１のモデリングに基づいてテーブル１の位置と速度とを分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それにかかわらず少ない測定にて演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００６９】
なお、以上の実施の形態では、テーブル１の現在位置をエンコーダ５の検出回転量に基づいて判断しているが、位置指令値出力手段６の出力である位置指令値を用いて判断しても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、当該摩擦量記憶手段からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるので、記憶手段に予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶させることで、制御対象の反転が生じた位置毎に異なる値の摩擦量に基づいて、各位置において最適な位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００７１】
従って、位置に応じて異なる制御対象の摩擦量に応じて位置指令値を補正することができるので、単に制御対象が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００７２】
また、制御対象の位置に応じた補正値を生成し、これを用いて位置指令値を補正しているので、制御対象の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができ、ある一定の条件の下で制御対象の位置と摩擦量との関係を測定するだけで当該制御対象の位置に応じた位置指令補正値を記憶手段に記憶させることができる。従って、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて位置指令補正値を設定することができる。
【００７３】
更に、このように少ない測定にて位置指令補正値を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのロストモーションを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができるので、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００７４】
この発明によれば更に、予め測定された制御対象の位置毎のバネ係数を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置のバネ係数を選択して出力するバネ係数出力手段を設けるとともに、ロストモーション補正ゲイン算出手段が、制御対象の位置に応じて変化する摩擦量および制御対象の位置に応じて変化するバネ係数を用いて位置指令補正値を生成して出力するので、制御対象の位置毎のバネ係数が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができ、単に制御対象の摩擦量の変動のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、摩擦量出力手段が、所定のスケジュールに基づいて制御対象を動作させ、その時の制御対象の位置情報とこの制御対象を駆動する駆動手段への指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する摩擦量演算手段を備え、記憶手段が、この摩擦量演算手段により演算された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶するので、記憶手段にはその時々の環境や状態に応じた位置指令補正値を記憶させることができる。従って、ガイドの潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、制御対象の位置毎の摩擦量が変化したとしても、それに応じて記憶手段の位置指令補正値を更新することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、ガイドの潤滑状態の変化によらず、ロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、摩擦量演算手段が、一定の位置指令値に基づいて制御対象を動作させた際の摩擦量を演算するので、その移動範囲略全体に渡って略一定の速度で制御対象を移動させた状態の摩擦量を得ることができ、速度変化に伴う摩擦量の変化を防止し、制御対象の位置に応じた補正量や位置指令補正値の精度を向上させることができる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えるので、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の反転が生じた位置毎に異なる値の位置指令値の補正演算を行うことができる。
【００７８】
従って、位置に応じて異なる制御対象の摩擦量に応じて位置指令値を補正することができるので、単に制御対象が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００７９】
また、制御対象の位置と摩擦量との関係モデルに基づく位置指令補正値を生成することができるので、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータを変化させた全ての組み合わせについて測定を行う必要はなく、少ない測定にて上記演算式のパラメータを設定することができる。
【００８０】
更に、このように少ない測定にて演算式を設定することができるので、各製品毎に１つ１つ測定を行ったとしても莫大な手間にはならないので、各製品毎にそれぞれのずれを精度良く補正することができる位置指令補正値を設定することができるので、従来にない高精度化を実現することができる効果がある。
【００８１】
最後に、位置指令補正値出力手段には、その時々の環境や状態に応じて摩擦量が変化すれば、それに応じて変化する制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力されるので、ガイドの潤滑状態などが温度変化や経年変化などに応じて変化し、その結果、制御対象の位置毎の摩擦量が変化したとしても、それに応じた位置指令補正値を演算することができるので、これらの温度変化や経年変化によらず、しかも、ガイドの潤滑状態の変化によらず、ロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００８２】
この発明によれば、位置指令補正値出力手段が、制御対象の現在速度に関する情報が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力するので、速度に応じて異なる制御対象の摩擦量を位置指令補正値で補正することができ、単に制御対象の位置のみを考慮した位置指令補正値を用いる場合よりも精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００８３】
しかも、従来の多層ニューラルネットを用いた位置指令値補正装置のようにあらゆるパラメータをまとめて考慮させることなく、制御対象のモデリングに基づいて制御対象の位置と速度とを分離して考慮することができるので、このように考慮すべき要因数が増加したとしても、それにかかわらず少ない測定にて記憶手段の記憶内容や演算式のパラメータを設定しつつ、各製品毎にそれぞれのロストモーションを精度良く補正することができる効果がある。
【００８４】
この発明によれば、制御対象の数値制御に利用する位置指令値を出力する位置指令値出力手段と、この位置指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて当該位置指令値を補正する上記位置指令値補正装置と、当該位置指令値補正装置から出力される補正された位置指令値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、この電流指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて所定の摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する電流指令値補正装置と、当該電流指令値補正装置から出力される補正された電流指令値に基づいて上記制御対象を駆動する駆動手段とを備えるので、少ない測定に基づくデータで位置指令補正値を生成することができ、しかも、単に制御対象が反転した際に一定の位置指令補正値を用いて位置指令値の補正演算を行う場合に比べて精度良く位置を制御することができる効果がある。
【００８５】
この発明によれば、電流指令値補正装置が、位置指令値補正装置で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正するので、テーブルの位置に依存する摩擦量の増減分をこの摩擦補正ゲインで相殺させることができ、この摩擦量の増減による位置補正精度の悪化を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による摩擦量記憶手段に記憶されているテーブルの位置と摩擦量との関係の一例を示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態２によるテーブルの速度と摩擦量との関係を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態３によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による位置とバネ係数の関係を説明する図である。
【図７】 この発明の実施の形態３によるＮＣ加工システムの変形例を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態４によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態５によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５によるＮＣ加工システムの変形例を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６によるＮＣ加工システムの一軸分の構成を示すブロック図である。
【図１２】 従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】 位置とロストモーション量の関係を説明する図である。
【図１４】 従来の数値制御システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ テーブル（制御対象）、２ ボールネジナット（駆動手段）、３ ボールネジ（駆動手段）、４ サーボモータ（駆動手段）、５ エンコーダ、６ 位置指令値出力手段、７ 反転検出手段、８ 摩擦量記憶手段（摩擦量出力手段）、９，１６，１８，１９，２２ ロストモーション補正ゲイン算出手段（位置指令補正値出力手段）、１０ 位置加算手段（演算手段）、１１ 位置制御手段（電流指令値生成手段）、１２ 速度制御手段（電流指令値生成手段）、１３ 摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）、１４ 電流加算手段（電流指令値補正装置）、１５ 電流制御手段（駆動手段）、１７ バネ係数記憶手段（バネ係数出力手段）、２０ 関数導出手段（摩擦量演算手段）、２１ 摩擦補正ゲイン算出手段（電流指令値補正装置）。
Claims (8)
- 制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、
上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、
予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、
当該摩擦量記憶手段からの摩擦量出力とともに上記反転検出信号が入力され、当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、
当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えることを特徴とする位置指令値補正装置。 - 制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、
上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、
予め測定された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置の摩擦量を選択して出力する摩擦量出力手段と、
予め測定された制御対象の位置毎のバネ係数を記憶する記憶手段を備え、制御対象の現在位置に基づいて当該位置のバネ係数を選択して出力するバネ係数出力手段と、
当該バネ係数記憶手段からのバネ係数出力とともに上記摩擦量記憶手段からの摩擦量出力ならびに上記反転検出信号が入力され、当該バネ係数ならびに当該摩擦量に応じて異なる値となる位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、
当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えることを特徴とする位置指令値補正装置。 - 摩擦量出力手段は、所定のスケジュールに基づいて制御対象を動作させ、その時の制御対象の位置情報とこの制御対象を駆動する駆動手段への指令値とに基づいて各位置における摩擦量を演算する摩擦量演算手段を備え、
記憶手段は、この摩擦量演算手段により演算された制御対象の位置毎の摩擦量を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２記載の位置指令値補正装置。 - 摩擦量演算手段は、一定の位置指令値に基づいて制御対象を動作させた際の摩擦量を演算することを特徴とする請求項３記載の位置指令値補正装置。
- 制御対象の数値制御に利用する位置指令値を補正する位置指令値補正装置において、
上記位置指令値が入力され、上記位置指令値の増減に基づいて制御方向の反転を検出して反転検出情報を出力する反転検出手段と、
制御対象を駆動する駆動手段に対する指令値が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて位置指令補正値を生成して出力する位置指令補正値出力手段と、
当該位置指令補正値を用いて上記位置指令値の補正演算を行う演算手段とを備えることを特徴とする位置指令値補正装置。 - 位置指令補正値出力手段は、制御対象の現在速度に関する情報が入力され、制御対象のモデリングに基づく演算式を用いて制御対象の速度に応じても異なる値となる位置指令補正値を生成して出力することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の位置指令値補正装置。
- 制御対象の数値制御に利用する位置指令値を出力する位置指令値出力手段と、
この位置指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて当該位置指令値を補正する請求項１または請求項５記載の位置指令値補正装置と、
当該位置指令値補正装置から出力される補正された位置指令値に基づいて電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、
この電流指令値が入力され、上記制御対象の反転検出信号に基づいて所定の摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正する電流指令値補正装置と、
当該電流指令値補正装置から出力される補正された電流指令値に基づいて上記制御対象を駆動する駆動手段とを備える数値制御システム。 - 電流指令値補正装置は、位置指令値補正装置で生成された位置指令補正値に基づいて摩擦補正ゲインを演算し、この摩擦補正ゲインを用いて上記電流指令値を補正することを特徴とする請求項７記載の数値制御システム。
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