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JPH0667716A - 数値制御装置並びに数値制御方法 - Google Patents

数値制御装置並びに数値制御方法

Info

Publication number
JPH0667716A
JPH0667716A JP4220161A JP22016192A JPH0667716A JP H0667716 A JPH0667716 A JP H0667716A JP 4220161 A JP4220161 A JP 4220161A JP 22016192 A JP22016192 A JP 22016192A JP H0667716 A JPH0667716 A JP H0667716A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deformation error
ball screw
parameter
moving direction
mechanical deformation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4220161A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroteru Matsumoto
浩輝 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4220161A priority Critical patent/JPH0667716A/ja
Priority to EP93112503A priority patent/EP0584598B1/en
Priority to DE69322213T priority patent/DE69322213T2/de
Priority to US08/107,374 priority patent/US5513114A/en
Publication of JPH0667716A publication Critical patent/JPH0667716A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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  • Numerical Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テーブルの移動方向反転時におけるボールネ
ジの変形量の変化の大きさおよびテーブル部の変形量の
変化の大きさにもとづく被加工物の位置誤差を補正する
機能を備えるとともに、この被加工物の位置誤差を補正
する補正量または補正に必要なパラメータを自動的に設
定する数値制御装置を得ることを目的とする。 【構成】 テーブルの移動方向反転時におけるボールネ
ジの変形量の変化およびテーブル部の変形量の変化を検
出可能にする機能を設け、テーブルの移動方向反転時に
おける被加工物の位置誤差をボールネジの変形にもとづ
く位置誤差とテーブル部の変形にもとづく位置誤差とに
分けて検出し、それぞれの誤差を補正する補正量または
補正に必要なパラメータを自動設定する機能を備える。 【効果】 テーブルの移動方向反転時における被加工物
の位置誤差の補正精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はサーボループにより位
置決めを行うとともに位置決め誤差を補正する機能を有
する数値制御装置並びに数値制御方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図５はサーボ制御におけるサーボループ
ゲイン等の制御パラメータを自動的に調整または設定す
るオートチューニング機能を有する数値制御装置の全体
の構成図である。図５において、１は数値制御装置本体
部、２は数値制御装置本体部１に設けられている位置指
令手段１ｃより出力される位置指令信号にもとづき動作
するサーボアンプである。
【０００３】３はサーボアンプ２により駆動されるモー
タ、４はモータ３に流れる駆動電流の大きさを検出する
モータ電流検出器、５はモータ３により回転駆動される
ボールねじ、６はボールねじ５に螺合しボールねじ５の
回転とともに移動するテーブル、７はテーブル６の位置
を検出するテーブル位置検出手段、例えば、テーブル位
置検出器である。８はオートチューニング機能のために
設けられているオートチューニング部、９はモータ３の
回転軸に取付けられたエンコーダ（図示せず）の出力信
号にもとづきテーブル６の位置を検出するモータ回転位
置検出手段、例えば、モータ端検出器である。また、９
１はモータ端検出器９の検出出力にもとづきテーブル６
の速度を検出する速度検出手段である。なお、数値制御
装置本体部１にはオートチューニングを可能にする通常
の数値制御装置に加えて若干の機能が付加されている。
【０００４】数値制御装置本体部に設けられたデータサ
ンプリング制御部１ａはサーボアンプ２の内部信号であ
る速度指令信号、および、電流指令信号、テーブル位置
検出器７が出力する位置信号、モータ端検出器９が出力
する位置信号、速度検出手段９１が出力する速度信号、
モータ電流検出器４が出力する電流信号等のそれぞれの
信号レベルを示す制御パラメータのうちのいずれかをチ
ューニング部８の指令にもとづき選択し、所定のタイミ
ングでサンプリングし数値制御装置本体部１の制御パラ
メータメモリ１ｂに記憶する。なお、オートチューニン
グ部８が出力する制御パラメータも同様に制御パラメー
タメモリ１ｂに記憶される。
【０００５】次に、オートチューニング部８の詳細の構
成について説明する。図５において１０は数値制御本体
部１とオートチューニング部８との間を接続する信号線
１０ａを伝わる信号とオートチューニング部８の内部信
号との間の整合をとるインタフェース、１２は数値制御
装置本体部１のステイタス情報や制御パラメータメモリ
１ｂの内容を記憶する内部データ保存部、１３は内部デ
ータ保存部１２に格納された情報にもとづき制御パラメ
ータが最適か否かを判定し、最適でなければ最適値を算
出するパラメータ最適値算出部、１４はパラメータ最適
値算出部１３が算出した制御パラメータ値をインターフ
ェース１０および信号線１０ａを介して数値制御本体部
１の制御パラメータメモリ１ｂに設定するパラメータ変
更制御部、１５は調整、または、設定する制御パラメー
タがいずれの制御パラメータであるかにより適切なテス
ト運転動作モードを選定するとともに、テスト運転動作
の制御を行うテスト運転制御部である。
【０００６】なお、被加工物を加工する動作に先立ち制
御パラメータが適切であるか否かを判定するため、また
は、制御パラメータを設定するために、位置指令手段１
ｃが出力する位置指令信号によりテーブル６を移動させ
る動作をテスト運転と称している。また、１１は内部デ
ータ保存部１２、パラメータ最適値算出部１３、パラメ
ータ変更制御部１４、およびテスト運転制御部１５を統
括して制御する制御部である。
【０００７】オートチューニング部８はインタフェース
１０、制御部１１、内部データ保存部１２、パラメータ
最適値算出部１３、パラメータ変更制御部１４、およ
び、テスト運転制御部１５より構成されている。図６は
サーボアンプ２の詳細を示す機能ブロック図である。こ
のサーボアンプ２は数値制御装置本体部１に設けられた
位置指令手段１ｃより位置指令信号を受け、この位置指
令信号にもとづきモータ３に流す電流を制御し、テーブ
ル６の位置を制御する。そして、同時にサーボループ内
の機械系のバックラッシュを補正するように動作する。
【０００８】図６において、３５は位置指令信号にもと
づきテーブル６の移動方向信号を出力する移動方向信号
発生手段と、この移動方向が反転するタイミングを示す
移動方向反転タイミング信号を発生する移動方向反転タ
イミング信号発生手段とから構成される移動方向・反転
タイミング出力手段である。また、３６は数値制御装置
本体部１の制御パラメータメモリ１ｂに設定されている
バックラッシュ補正量と同じ内容を記憶するバックラッ
シュ補正量メモリ、３７ａは移動方向反転タイミング信
号発生手段３５が発生する移動方向反転タイミング信号
にもとづきテーブル６の移動方向の反転時にオンするス
イッチ回路である。なお、このスイッチ回路３７ａの一
端はバックラッシュ補正メモリ３６の読出し出力が接続
されている。
【０００９】３１ａは位置指令信号とスイッチ回路３７
ａの他端の信号とを加算する位置指令補正手段、例え
ば、加算手段である。また、この加算手段３１ａはスイ
ッチ回路３７ａがオンしたとき位置指令信号とバックラ
ッシュ補正量メモリ３６の読出し出力とを加算した信号
である補正位置指令信号を出力する。なお、スイッチ回
路３７ａがオフしているときは位置指令信号と同一の補
正位置指令信号が加算手段３１ａより出力される。３１
ｂは加算手段３１ａの加算出力信号である補正位置指令
信号からモータ端検出器９が出力する位置信号、また
は、テーブル位置検出器７が出力する位置信号を減算す
る減算手段である。
【００１０】また、補正位置指令信号からモータ端検出
器９が出力する位置信号を減算するか、または、テーブ
ル位置検出器７が出力する位置信号を減算するかは切換
選択手段、例えば、切換スイッチ３８により切換えられ
るように構成されている。３１は減算手段３１ｂの減算
出力である位置誤差量に応じた速度指令信号を発生する
位置制御部、３２ａは速度検出手段９１が出力する速度
指令信号から速度信号を減算する減算手段、３２は減算
手段３２ａの減算出力である速度誤差量に応じた電流指
令信号を発生する速度制御部である。
【００１１】３３ａは電流指令信号からモータ電流検出
器４の検出出力である電流信号を減算するする減算手
段、３３は減算手段３３ａの減算出力信号である電流誤
差量に応じた出力信号を出力する電流制御部、３４は電
流制御部３３の出力信号に応じた電力をモータ３に供給
するように所定の電圧を有する直流電源の出力をパルス
幅変調してモータ３に供給するＰＷＭ回路である。な
お、減算手段３１ｂ、位置制御部３１、減算手段３２
ａ、速度制御部３２、減算手段３３ａ、電流制御部３３
およびＰＷＭ回路３４よりモータ回転駆動手段が構成さ
れる。
【００１２】図７は位置指令信号と補正位置指令信号と
の関係、および、位置指令信号と被加工物の実位置を示
す機械端実位置との関係を示す図であり、図中の実線は
補正位置指令信号、一点鎖線は機械端実位置を表してい
る。なお、図７（ａ）は、バックラッシュ補正を行わな
い場合を示し、図７（ｂ）はバックラッシュ補正を行っ
た場合を示している。図７（ａ）では実位置にバックラ
ッシュ△Ｘが生じているが、図７（ｂ）においては、バ
ックラッシュ△Ｘ分を補正した補正位置指令信号を用い
ることにより、バックラッシュ成分が補正され、位置指
令信号と実位置が一致した様子が示されている。
【００１３】図８はモータ３がボールねじ５を回転さ
せ、テーブル６の位置を移動した時の様子を示す図であ
る。Ｆ0はＢボールねじ５からテーブル６に伝達される
駆動力であり、Ｆ1は摺動面１６からテーブル６が受け
る摺動抵抗である。なお、テーブル６の加速度が零の場
合は駆動力Ｆ0は摺動抵抗力Ｆ1に等しい。また、１７は
被加工物を示している。図においてＸ0はボールねじ５
とテーブル６との螺合部の位置（以後テーブル変位と称
する）、Ｘ1はテーブル位置検出器７の検出出力（以後
位置検出端変位と称する）、Ｘ2はテーブル６に固定支
持されている被加工物の位置（以後機械端変位）であ
る。
【００１４】図９（ａ）、（ｂ）はテーブル６の移動に
よりテーブル６がピッチングし、姿勢変形した様子を示
している。また、図９（ａ）は正方向移動時の姿勢変形
を示し、図９（ｂ）は負方向移動時の姿勢変形を示して
いる。さて、位置検出器端変位Ｘ1と機械端変位Ｘ2の関
係は次式で表せる。
【００１５】図９（ａ）に示す姿勢変形のときは、 Ｘ1＝Ｘ0＋Ｌ1・θa （式１） Ｘ2＝Ｘ0−Ｌ2・θa （式２） 図９（ｂ）に示す姿勢変形のときは、 Ｘ1＝Ｘ0＋Ｌ1・θb （式３） Ｘ2＝Ｘ0−Ｌ2・θb （式４） ここで、Ｌ1はボールねじ５とテーブル６との螺合部か
ら被加工物１７までの距離、Ｌ2はボールねじ５とテー
ブル６との螺合部からテーブル位置検出器７までの距
離、θaはテーブル６が正方向に移動した時のテーブル
６の姿勢変形角度、θbはテーブル６が負方向に移動し
た時のテーブル６の姿勢変形角度である。
【００１６】図９に示されるように、テーブル６にピッ
チングが生じた場合は、テーブル位置検出器７の検出出
力である位置検出器端変位Ｘ1と、テーブル６に固定さ
れている被加工物の位置である機械端変位Ｘ2とは一致
しない。また、図１０はテーブル変位Ｘ0を基準とした
ときの位置検出器端変位Ｘ1と機械端変位Ｘ2の関係を示
す図であり、位置検出器端変位Ｘ1を実線で、機械端変
位Ｘ2を一点鎖線で示している。図１０に示されるよう
に、テーブル変位Ｘ0に対して、位置検出器端変位Ｘ1は
Ｌ１・（θa＋θb）、機械端変位Ｘ2はＬ2・（θa＋
θb）で示されるバックラッシュに類似した成分を含ん
でいる。
【００１７】図１１はスイッチ３８をテーブル位置検出
器７側に切換え、フルクローズドループ制御を行った時
の位置指令信号と位置検出器端変位Ｘ1、および、機械
端変位Ｘ2の関係を示す図である。フルクローズドルー
プ制御では位置指令信号に位置検出器端変位Ｘ1を一致
させる様に制御するため、位置指令信号と機械端変位Ｘ
2との間には機械剛性に起因するバックラッシュに類似
した機械変形誤差が生じている。この機械変形誤差の大
きさ△Ｘ2は次式で表せる。 △Ｘ2＝（Ｌ1＋Ｌ2）・（θa＋θb） （式５）
【００１８】テーブル位置検出器７は被加工物の位置よ
り離れた位置に配設され（Ｌ1＋Ｌ2）は小さくできない
場合が多く、テーブル６のピッチングによる角度（θa
＋θb）も機構部の精度等が原因して小さくない場合が
多い。ここで、姿勢変形量θa、θbはテーブル６にかか
るモーメントに比例するので△Ｘ2は次の様にも表せ
る。 △Ｘ2＝２・Ｆ0／Ｋ2 Ｋ2：機械剛性 （式６） △Ｘ2は（式６）の様に機械剛性に関係するため、移動
方向反転時において駆動力Ｆ0が時間とともに、例え
ば、図１２の様に正から負に変化する。
【００１９】従って、テーブル６の移動方向反転直後に
おいて位置指令信号と機械端位置Ｘ2の関係は、図１３
に示すように、バクラッシュによる場合（実線）と機械
変形誤差による場合（一点鎖線）とでは異なり、機械変
形誤差を補正する場合は、バクラッシュ補正の場合と異
なる補正が必要である。図１４は機械変形誤差をバック
ラッシュ補正を用いて補正した時の位置指令信号と機械
端位置Ｘ2の関係を示す図である。このように補正した
時は、図１４に示すようにバックラッシュによる場合と
機械変形誤差による場合の差異（図１４の斜線部）だけ
過補正が生じ、移動方向反転直後の位置指令信号と機械
端位置Ｘ2に大きな誤差が生じるという問題が発生す
る。
【００２０】また、モータ３の回転軸の回転位置にもと
づきテーブル６の位置を検出するモータ端検出器９の検
出出力であるモータ端検出器変位をＸ3とすると、テー
ブル６の正方向移動時に、 Ｘ１−Ｘ3＝−Ｆ0／ｋ1 （式７） 負方向移動時に、 Ｘ1−Ｘ3＝Ｆ0／ｋ1 （ｋ1：ボールねじ剛性）（式８） の関係がある。従って、テーブル６の移動方向反転時に
おけるボールねじ５の変形量△Ｘ1は △Ｘ1＝２・Ｆ0／ｋ1 （式９） となる。
【００２１】図１５（ａ）はテーブル６の移動方向の反
転時におけるボールねじの変形量の変化を示す図であ
り、図１５（ｂ）はテーブル６の移動方向の反転時にお
いて速度指令信号、および、速度検出手段９１の検出出
力である速度信号が時間とともにどのように変化するか
を示す図である。図１５（ｂ）に示すように、テーブル
６の移動方向の反転時において、速度指令信号と速度検
出手段９１の検出出力である速度信号との差が一定とな
らなくなり、ボールねじ５の変形量の変化中において応
答遅れが生じる。ボールねじ５の変形量の定常値△Ｘ1
は、フルクローズドループ運転の場合は機械端変位Ｘ2
の誤差に影響を与えないが、上述の応答遅れは象限切換
時の位置誤差となり被加工物１７の加工精度を低下させ
る。
【００２２】この応答遅れを解決しようとする技術とし
て、例えば、特開昭６３−１４８３１５公報に記載の技
術があるが、この公報に記載の技術においては機械変形
誤差の補正およびオートチューニングの問題等について
は記述されていない。なお、上述の機械変形誤差および
上述の応答遅れの補正が十分に行われているか否かにつ
いては図１６、および、図１７に示す測定方法により確
認することができる。図１６において、１７１は精度よ
く円周面が加工されている円柱状の被測定物であり、こ
の被測定物１７１はテーブル６に定盤６ａを介して固定
されている。なお、１８は変位計であり、この変位計１
８により被測定物１７１の円周の位置が測定される。
【００２３】図１７に示すように、テーブル６を回転さ
せずにＺ軸のまわりをＸ軸、Ｙ軸を制御しながら円運動
させるとともに、Ｚ軸の位置に取付られた変位計１８を
Ｚ軸のまわりに回転させ、被測定物１７１の円周面の位
置を被測定物１７１の円周面を一周して変位計１８によ
り測定する。そして、変位計出力データ処理装置１９に
より位置ぎめ誤差を拡大してプロッタ等に出力すること
ができる。なお、図１６は定盤６ａ、被測定物１７１、
変位計１８、および変位計出力データ処理装置１９を設
けている他は図５の機械部を示す部分と同様である。
【００２４】この方法によれば、変位計１８の出力の変
化が少いほどテーブル６の位置精度が良好であると判定
できる。しかしながら、プロッタ等に出力されたデータ
によりテーブル６の位置精度が十分に得られていないこ
とが確認された場合は、試行錯誤により適正な制御パラ
メータの値を探して設定しなければならないという問題
点があった。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
数値制御装置並びに数値制御方法によれば、位置指令信
号とテーブル位置検出器７の検出出力とを一致させるよ
うに動作させるフルクローズドループでは、バックラッ
シュ補正の必要はないが機械変形誤差を補正できないと
いう問題点があった。
【００２６】また、位置指令信号とモータ端検出器９の
検出出力とを一致させるように動作させるセミクローズ
ループではテーブル６の移動方向の反転時に時間ととも
に大きさが変化する機械変形誤差分を時間とともに変化
しない一定の補正量で補正しているので過補正が発生す
るなどの問題点を有していた。
【００２７】また、テーブル６の位置精度誤差を補正す
る補正量を検出する手段を有していないので補正量を容
易に求めることができないという問題点があった。
【００２８】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、フルクローズドループの場
合にも機械変形誤差を補正できる数値制御装置並びに数
値制御方法を得ることを目的としている。
【００２９】また、セミクローズドループの場合にもフ
ルクローズドループの場合にも機械変形誤差を精度よく
補正できる数値制御装置並びに数値制御方法を得ること
を目的としている。
【００３０】また、補正量または補正パラメータを検出
する手段を有する数値制御装置並びに数値制御方法を得
ることを目的としている。
【００３１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る数値制御
装置は、モータと、このモータの回転とともに回転する
ボールねじと、このボールねじに螺合し被加工物を固定
支持するとともにボールねじの回転により移動するテー
ブルと、このテーブルの位置を検出するテーブル位置検
出手段と、テーブルの位置を指令する位置指令信号を出
力する位置指令手段と、テーブルの移動方向を反転させ
るタイミングを示す移動方向反転タイミング信号を発生
する移動方向反転タイミング信号発生手段と、テーブル
の移動方向の反転時における被加工物の位置とテーブル
位置検出手段の検出位置の差異の変化の大きさで示され
る機械変形誤差を記憶する機械変形誤差記憶手段と、こ
の機械変形誤差記憶手段に記憶された機械変形誤差を移
動方向反転タイミング信号にもとづく時点より位置指令
信号に加算または減算し位置指令信号を補正する位置指
令補正手段と、テーブル位置検出手段またはモータの回
転位置を検出するモータ回転位置検出手段の検出出力と
位置指令補正手段の出力とが一致するようにモータを回
転させるモータ回転駆動手段と、を備えるようにしたも
のである。
【００３２】また、機械変形誤差を検出する機械変形誤
差検出手段を有し、機機械変形誤差記憶手段はこの機械
変形誤差検出手段により検出された機械変形誤差を記憶
するようにしたものである。
【００３３】また、機械変形誤差記憶手段に記憶されて
いる機械変形誤差が入力されるとともにこの入力された
機械変形誤差を時間とともに緩慢に立ち上がるように変
化させて出力する第１変化緩慢化手段を有し、位置指令
補正手段は第１変化緩慢化手段の出力を位置指令信号に
加算または減算し位置指令信号を補正するようにしたも
のである。
【００３４】また、テーブルの移動方向の反転時におけ
る被加工物の位置とテーブル位置検出手段の検出位置と
の差異の時間的変化態様を示す第１パラメータを検出す
る第１パラメータ検出手段と、この第１パラメータ検出
手段により検出された第１パラメータを記憶する第１パ
ラメータ記憶手段とを有し、第１変化緩慢化手段は入力
された機械変形誤差を第１パラメータ記憶手段に記憶さ
れている第１パラメータにもとづく時間的変化態様で立
ち上がるように変化させて出力するようにしたものであ
る。
【００３５】また、電流指令信号にもとづく電流により
回転するモータと、このモータの回転とともに回転する
ボールねじと、このボールねじに螺合し被加工物を固定
支持するとともにボールねじの回転により移動するテー
ブルと、このテーブルの移動方向を反転させるタイミン
グを示す移動方向反転タイミング信号を発生する移動方
向反転タイミング信号発生手段と、テーブルの移動方向
の反転時におけるボールねじの変形量の変化の大きさを
示すボールねじ変形誤差を検出するボールねじ変形誤差
検出手段と、このボールねじ変形誤差検出手段により検
出されたボールねじ変形誤差を記憶するボールねじ変形
誤差記憶手段と、移動方向反転タイミング信号にもとづ
く時点よりボールねじ変形誤差記憶手段に記憶されてい
るボールねじ変形誤差を電流指令信号に加算または減算
し、電流指令信号を補正する電流指令補正手段と、を備
えるようにしたものである。
【００３６】また、ボールねじ変形誤差記憶手段に記憶
されていたボールねじ変形誤差が入力されるとともにこ
の入力されたボールねじ変形誤差を時間とともに緩慢に
立ち上がるように変化させて出力する第２変化緩慢化手
段を有し、電流指令補正手段は第２変化緩慢化手段の出
力信号を移動方向反転タイミング信号にもとづく時点よ
り電流指令信号に加算または減算し電流指令信号を補正
するようにしたものである。
【００３７】また、テーブルの移動方向の反転時におけ
るボールねじの変形量の変化態様を示す第２パラメータ
を検出する第２パラメータ検出手段と、この第２パラメ
ータ検出手段により検出された第２パラメータを記憶す
る第２パラメータ記憶手段とを有し、第２変化緩慢化手
段は入力されたボールねじ変形誤差を第２パラメータ記
憶手段に記憶されている第２パラメータにもとづく時間
的変化態様で立ち上がるように変化させて出力するよう
にしたものである。
【００３８】また、位置指令補正手段が出力する位置信
号とテーブル位置検出手段の検出出力とが一致するよう
にモータ回転駆動手段がモータを回転する第１の動作状
態にするか、または、位置信号とモータ回転位置検出手
段の検出出力とが一致するようにモータ回転駆動手段が
モータを回転する第２の動作状態にするかを切換える切
換選択手段を有し、第１の動作状態で機械変形誤差検出
手段により機械変形誤差を検出するかまたは第１パラメ
ータ検出手段により第１パラメータを検出し、第２の動
作状態でボールねじ変形誤差検出手段によりボールねじ
変形誤差を検出するかまたは第２パラメータ検出手段に
より第２パラメータを検出するようにしたものである。
【００３９】また、この発明における数値制御方法は、
モータの回転により回転駆動されるボールねじに螺合す
るとともに被加工物を固定支持しモータの回転とともに
移動するテーブルの位置を指令する位置指令信号と、モ
ータの回転位置を検出するモータ回転位置検出手段の検
出出力とが一致するように、モータを回転駆動する電流
を指令する電流指令信号が発生される動作状態にし、位
置指令手段がテーブルの移動方向を反転させる位置指令
信号を出力するとともに、ボールねじ変形誤差検出手段
がテーブルの移動方向の反転時におけるボールねじの変
形量の変化の大きさを示すボールねじ変形誤差を検出す
るか、または、第２パラメータ検出手段がテーブルの移
動方向の反転時におけるボールねじの変形量の時間的変
化態様を示す第２パラメータを検出する第１ステップ、
【００４０】ボールねじ変形誤差記憶手段が第１ステッ
プで検出されたボールねじ変形誤差を記憶するか、また
は、第２パラメータ記憶手段が第１ステップで検出され
た第２パラメータを記憶する第２ステップ、
【００４１】位置指令信号とテーブルの位置を検出する
テーブル位置検出手段の検出出力とが一致するように、
モータを回転駆動する電流を指令する電流指令信号が発
生される動作状態に切換え、位置指令手段がテーブルの
移動方向を反転させる位置指令信号を出力するととも
に、機械変形誤差検出手段によりテーブルの移動方向の
反転時における被加工物の位置とテーブル位置検出手段
の検出位置との差異の変化の大きさを示す機械変形誤差
を検出するか、または、第１パラメータ検出手段により
テーブルの移動方向の反転時における被加工物の位置と
テーブルの位置との差異の時間的変化態様を示す第１パ
ラメータを検出する第３ステップ、
【００４２】機械変形誤差記憶手段が第３ステップで検
出された機械変形誤差を記憶するか、または、第１パラ
メータ記憶手段が第３ステップで検出された第１パラメ
ータを記憶する第４ステップ、
【００４３】テーブルの移動方向を反転させる位置指令
信号を位置指令手段が出力するとともに移動方向反転タ
イミング信号発生手段が発生するテーブルの移動方向を
反転させるタイミングを示す移動方向反転タイミング信
号にもとづく時点より、機械変形誤差記憶手段に記憶さ
れている機械変形誤差を位置指令信号に加算または減算
するか、または、ボールねじ変形誤差記憶手段に記憶さ
れているボールねじ変形誤差を電流指令信号に加算また
は減算する第５ステップ、を有するようにしたものであ
る。
【００４４】また、第５ステップはテーブルの移動方向
を反転させる位置指令信号を位置指令手段が出力すると
ともに移動方向反転タイミング信号発生手段が発生する
テーブルの移動方向を反転させるタイミングを示す移動
方向反転タイミング信号にもとづく時点より、機械変形
誤差記憶手段に記憶されている機械変形誤差を第１パラ
メータ記憶手段に記憶されている第１パラメータにもと
づく時間的変化態様で立ち上がるように変化させて位置
指令信号に加算または減算するか、または、ボールねじ
変形誤差記憶手段に記憶されているボールねじ変形誤差
を第２パラメータ記憶手段に記憶されている第２パラメ
ータにもとづく時間的変化態様で立ち上がるように変化
させて電流指令信号に加算または減算するようにしたも
のである。
【００４５】
【作用】この発明における数値制御装置数値制御は、テ
ーブルの移動方向の反転前と反転後における被加工物の
位置とテーブル位置検出手段の検出位置との差異の変化
の大きさで示される機械変形誤差を補正するようにした
ものである。
【００４６】また、入力された機械変形誤差を時間とと
もに緩慢に変化させて出力する第１変化緩慢化手段を有
し、この第１変化緩慢化手段の出力にもとづき位置指令
信号の補正を行うようにしたものである。
【００４７】また、被加工物の加工に先立ち行われるテ
スト運転により、機械変形誤差、機械変形誤差の時間的
変化態様を示す第１パラメータ、テーブルの移動方向の
反転時におけるボールねじの変形量の変化の大きさを示
すボールねじ変形誤差、または、ボールねじ変形誤差の
時間的変化態様を示す第２パラメータ、をそれぞれの検
出手段が検出し、この検出された機械変形誤差、第１パ
ラメータ、ボールねじ変形誤差、または、第２パラメー
タ、にもとづき位置指令信号の補正を行うようにしたも
のである。
【００４８】
【実施例】
実施例１．図１はこの発明の一実施例による数値制御装
置の構造図である。図において、８０は機械変形誤差等
を自動測定するとともに、所定の制御データを算出し所
定のメモリに格納するオートチューニング部である。１
８は被加工物１７の変位をアナログデータまたはパルス
列として検出する機械端検出手段、例えば変位計であ
る。また、２２は変位計がアナログデータを出力する場
合に使用されるＡ／Ｄコンバータ、２３はパルス列を出
力する場合に使用されるパルスカウンタである。
【００４９】２１はＡ／Ｄコンバータ２２またはパルス
カウンタ２３から出力される情報を所定のタイミングで
サンプリングする外部データサンプリング部、２４は制
御部１１の指令にもとづきＡ／Ｄコンバータ２２の出力
またはパルスカウンタ２３の出力を切換えて外部データ
サンプリング部２１に接続する切換スイッチ、２０は外
部データサンプリング部２１より出力されるサンプリン
グデータを格納する機械端データ保存部であり、この機
械端データ保存部２０の出力は内部データ保存部１２の
出力とともに、パラメータ最適値算出部１３に入力され
る。なお、図１に記載されているその他の部分について
は従来例を示す図４と同様である。
【００５０】図２は図１に示すサーボアンプ２の詳細ブ
ロック図である。図において、３、４、７、９、３１〜
３５、３７ａ、３８、９１は従来装置を示す図５におけ
るもと同様である。３９はテーブル６の移動方向の反転
時における変位計１８の検出出力とテーブル位置検出器
７の検出出力との差の変化量にもとづく機械変形誤差を
記憶する機械変形誤差メモリである。また、４０はテー
ブル６の移動方向の反転時におけるボールねじ５の変化
量の変化の大きさを示すボールねじ変形誤差を記憶する
ボールねじ変形誤差メモリである。なお、ボールねじ変
形誤差の単位は電流量でありテーブル６の移動方向の反
転時におけるボールねじ５の変形量の変化分に相当する
トルクを発生するモータ３の電流にもとづく大きさを有
している。
【００５１】また、機械変形誤差メモリ３９およびボー
ルねじ変形誤差メモリ４０は、移動方向・反転タイミン
グ信号発生手段３５が出力する移動方向反転タイミング
信号にもとづく時点より読出され、この読出された機械
変形誤差またはボールねじ変形誤差は移動方向・反転タ
イミング出力手段３５が出力する移動方向信号により正
負の符号が付される。４１は機械変形誤差メモリ３９の
読出し出力である機械変形誤差が入力され、この入力さ
れた機械変形誤差を時間とともに緩慢に変化させて出力
する第１変化緩慢化手段、例えば、第１フィルタであ
る。４２はボールねじ変形誤差メモリ４０から読出され
たボールねじ変形誤差が入力され、この入力されたボー
ルねじ変形誤差を時間とともに緩慢に変化させて出力す
る第２変化緩慢化手段、例えば、第２フィルタである。
【００５２】３７ａは、通常オン状態にあり、第１フィ
ルタ４１の出力信号を位置指令信号に加算するように加
算手段３１ａの加算入力端子に接続するスイッチ回路で
ある。そして、従来装置において図１２に示すようにバ
ックラシュ補正を行った場合に、過補正となるため位置
指令信号と機械端変位Ｘ2との間に生じる差異（図１３
に示す斜線部）は第１フィルタ４１により補正され、こ
の斜線部の面積をほぼなくすようにすることができる。
【００５３】また、３７ｂはテーブル６の移動方向反転
時にオンし、第２フィルタ４２の出力信号を電流指令信
号に加算するように電流指令補正手段３３０ａの加算入
力端子に接続するスイッチ回路である。なお、電流指令
補正手段３３０ａは従来装置を示す図４の加減算手段３
３ａにおいて加算入力端子を追加したものである。
【００５４】また、３９ａは機械変形誤差メモリ３９よ
り機械変形誤差を読出す機械変形誤差読出手段、３９ｂ
はテーブル６の移動方向の反転時において変位計１８の
検出出力とテーブル位置検出器７の検出出力との差の変
化量にもとづき機械変形誤差を算出する機械変形誤差算
出手段、３９ｃは算出された機械変形誤差を機械変形誤
差メモリ３９に書込む機械変形誤差書込手段である。な
お、機械変形誤差記憶手段は機械変形誤差メモリ３９お
よび機械変形誤差書込手段３９ｃより構成されるものと
する。 また、変位計１８、テーブル位置検出器７、お
よび、機械変形誤差算出手段３９ｂより機械変形誤差検
出手段が構成されるものとする。
【００５５】４０ａはボールねじ変形誤差メモリ４０よ
りボールねじ変形誤差を読出すボールねじ変形誤差読出
手段、４０ｂはテーブル６の移動方向の反転時において
モータ端検出器９の検出出力とテーブル位置検出器７の
検出出力との差により示されるボールねじ５の変形量の
変化にもとづきボールねじ変形誤差を算出するボールね
じ変形誤差算出手段、４０ｃはこの算出されたボールね
じ変形誤差をボールねじ変形誤差メモリ４０に書込むボ
ールねじ変形誤差書込手段である。なお、ボールねじ変
形誤差記憶手段はボールねじ変形誤差メモリ４０および
ボールねじ変形誤差書込手段４０ｃより構成されるもの
とする。 また、モータ端検出器９、テーブル位置検出
器７、および、ボールねじ変形誤差算出手段４０ｂより
ボールねじ変形誤差検出手段が構成されるものとする。
【００５６】４１ａは第１フィルタ４１に設けられた第
１パラメータメモリである。また、４１ｂはテーブル６
の移動方向の反転時において変位計１８の検出出力とテ
ーブル位置検出器７の検出出力により大きさが変化する
途中のタイミングにおける機械変形誤差にもとづき第１
パラメータ、例えば、第１フィルタ４１の時定数、を算
出する第１パラメータ算出手段である。また、４１ｃは
算出された第１パラメータを第１パラメータメモリ４１
ａに書込む第１パラメータ書込手段である。また、第１
フィルタ４１は第１パラメータメモリ４１ａに書込まれ
ている第１パラメータにもとづき入力された機械変形誤
差を時間とともに変化させて出力するように動作する。
なお、第１パラメータ記憶手段は第１パラメータメモリ
４１ａおよび第１パラメータ書込手段４１ｃより構成さ
れるものとする。また、変位計１８、テーブル位置検出
器７、および、第１パラメータ算出手段４１ｂより第１
パラメータ検出手段が構成されるものとする。
【００５７】４２ａは、第２フィルタ４２に設けられて
いる第２パラメータメモリである。また、４２ｂはテー
ブル６の移動方向の反転時において、テーブル位置検出
器７の検出出力とモータ端検出器９の検出出力にもとづ
き大きさが変化する途中のタイミングにおけるボールね
じ５の変形量を求めるとともに、このボールねじ５の変
形量にもとづき第２パラメータ、例えば、第２フィルタ
４２の時定数、を算出する第２パラメータ算出手段であ
る。また、４２ｃは算出された第２パラメータを第２パ
ラメータメモリ４２ａに書込む第２パラメータ書込手段
である。なお、第２パラメータ記憶手段は第２パラメー
タメモリ４２ａおよび第２パラメータ書込手段４２ｃよ
り構成されるものとする。 また、モータ端検出器９、
テーブル位置検出器７、および、第２パラメータ算出手
段４２ｂより第２パラメータ検出手段が構成されるもの
とする。
【００５８】なお、第２フィルタ４２は第２パラメータ
メモリ４２ａに書込めれている第２パラメータにもとづ
き入力されたボールねじ変形誤差を時間とともに変化さ
せて出力するように動作する。なお、切換スイッチ３８
は数値制御装置本体部１に設けられている選択指令手段
１ｄにより切換動作が可能になっている。また、第２パ
ラメータ算出手段４２ｂはテーブル６の移動方向の反転
時において、ボールねじ５の変形量が変化する途中のタ
イミングにおけるボールねじ５の変形量にもとづき補正
トルクを電流指令に加える際の時定数を最適にするよう
に第２パラメータを設定する。
【００５９】次に、図１および図２に示す装置の動作に
ついて図３に示す動作フロー図により説明する。なお、
この動作フロー図は機械変形誤差や制御パラメータを自
動設定するオートチューニング動作の詳細を示してい
る。図３において、ステップＳ１では選択指令手段１ｄ
の指令により切換スイッチ３８を切換え、モータ端検出
器９の検出出力と補正位置指令信号とが一致するように
位置制御を行うセミクローズドループの状態に設定して
次のステップＳ２に進む。
【００６０】ステップＳ２では制御部１１はデータサン
プリング制御部１ａにモータ端検出器９の検出出力であ
る位置信号、速度検出手段９１の検出出力である速度信
号、テーブル位置検出器７の検出出力である位置信号、
モータ電流検出器４の検出出力である電流信号をサンプ
リングするように設定した後、サンプリングを行うため
にテーブル６の移動方向が反転するテスト運転を行うよ
うにテスト運転制御部１５に指令し次のステップＳ３に
進む。
【００６１】ステップＳ３ではサンプリングを行いサン
プリングしたデータを内部データ保存部１２、に格納し
次のステップに進む。
【００６２】ステップＳ４ではステップＳ２で指令した
テスト運転が終了すると切換スイッチ３８を選択指令手
段１ｄの指令により切換え、テーブル位置検出器７の検
出出力と補正位置指令信号とが一致するように位置制御
を行うフルクローズドループの状態に設定して次のステ
ップＳ５に進む。
【００６３】ステップＳ５では制御部１１はデータサン
プリング制御部１ａにテーブル位置検出器７の検出出力
である位置信号、速度検出手段９１の検出出力である速
度信号、モータ電流検出器４の検出出力である電流信号
を内部データとしてサンプリングするように設定すると
ともに、さらに、変位計１８の検出出力をサンプリング
するように設定した後、テーブル６の移動方向が反転す
るテスト運転を行うようにテスト運転制御部１５に指令
し次のステップＳ６に進む。
【００６４】ステップＳ６ではサンプリングを行いサン
プリングしたデータを内部データ保存部１２、機械端デ
ータ保存部２０に格納し次のステップＳ７に進む。
【００６５】ステップＳ７ではステップＳ３で格納した
モータ端検出器９の検出出力Ｘ3とテーブル位置検出器
７の検出出力Ｘ1との差であるボールねじ５の変形量の
変化にもとづきモータ３の電流に換算したボールねじ変
形誤差をボールねじ変形誤差算出手段４０ｂが算出し、
テーブル６の移動方向を反転する位置指令が出力されて
からボールねじ変形量の変化がその６３％の大きさにな
るまでの時間にもとづき第２パラメータ算出手段４２ｂ
が第２パラメータ、すなわち、第２フィルタ４２の時定
数を求める。
【００６６】また、テーブル６の正方向移動時と負方向
移動時の電流検出器４の検出出力である電流信号にトル
ク定数を乗じて駆動力Ｆ0を求めるとともに、モータ端
検出器９の検出出力Ｘ3とテーブル位置検出器７の検出
出力Ｘ1とからボールねじ５の変形量△Ｘ1を求め、前述
の式９によりボールねじ剛性を算出する。
【００６７】また、ステップＳ６でサンプリングしたデ
ータにもとづきテーブル６の移動方向の反転前後でのテ
ーブル位置検出器７の検出出力Ｘ1と機械端検出器１８
の検出出力Ｘ2との間の差の変化量を機械変形誤差算出
手段３９ｂが算出し機械変形誤差△Ｘ2とする。また、
テーブル６の移動方向を反転する位置指令が出力されて
から機械変形誤差の大きさがその６３％になるまでの時
間にもとづき、第１パラメータ算出手段４１ｂが第１パ
ラメータ、すなわち、第１フィルター４１の時定数を求
める。
【００６８】また、テーブル６の正方向移動時と負方向
移動時の電流検出器４の検出出力である電流信号にトル
ク定数を乗じて駆動力Ｆ0を算出するとともに、前述の
式６より機械端剛性を算出し次のステップＳ８に進む。
【００６９】ステップＳ８では、ボールねじ５の変形量
△Ｘ1、ボールねじ変形誤差、機械変形誤差△Ｘ2、第１
フィルタ４１の時定数、第２フィルタ４２の時定数、を
制御パラメータメモリ１ｂに転送し次のステップＳ９に
進む。
【００７０】ステップＳ９では、ステップＳ７で算出し
たボールねじ剛性、機械端剛性を制御パラメータメモリ
１ｂに転送し、制御パラメータの自動設定動作を終了す
る。
【００７１】なお、制御パラメータメモリ転送された上
述の制御パラメータは次に数値制御装置を動作させると
き、サーボアンプ２の機械変形誤差メモリ３９、ボール
ねじ変形誤差メモリ４０、第１パラメータメモリ４１
ａ、第２パラメータメモリ４２ａなどに転送されて利用
される。
【００７２】すなわち、数値制御装置本体部１よりテー
ブル６の移動方向を反転する位置指令信号が送出された
とき、移動方向反転タイミング信号発生手段が出力する
移動方向反転タイミング信号にもとづく時点より機械変
形誤差読出手段３９ａが機械変形誤差メモリ３９より機
械変形誤差を読出し、この読出された機械変形誤差を第
１パラメータメモリ４１ａに記憶されている第１パラメ
ータにもとづく時間的変化態様で立ち上がるように変化
させて位置指令信号に加算し、位置指令信号を補正す
る。
【００７３】また、同時に移動方向反転タイミング信号
発生手段が出力する移動方向反転タイミング信号にもと
づく時点よりボールねじ変形誤差読出手段４０ａがボー
ルねじ変形誤差メモリ４０より機械変形誤差を読出し、
この読出されたボールねじ変形誤差を第２パラメータメ
モリ４２ａに記憶されている第２パラメータにもとづく
時間的変化態様で立ち上がるように変化させて電流指令
信号に加算し、電流指令信号を補正する。
【００７４】また、第１、第２パラメータは先に機械変
形誤差、ボールねじ変形誤差をテスト運転を行って求
め、２回目のテスト運転によりそれぞれの６３％になる
までの時間を測定するようにしてもよい。
【００７５】以上のように図１、図２に示されるこの発
明の一実施例による数値制御装置によれば、テーブル６
の位置決め誤差を発生する要因を機械変形誤差とボール
ねじ変形誤差とに区分けし、それぞれの要因について精
度よく補正するとともにこの補正に必要な制御パラメー
タを図３に示すような動作フローにより自動的に設定す
ることができる効果がある。
【００７６】実施例２．実施例１では機械端の変位計１
８のデータを、オートチューニング部８０内のＡ／Ｄコ
ンバータ２２、パルスカウンタ２３、外部データサンプ
リング部２１、機械端データ保存部２０を用いてサンプ
リングしたが、上記Ａ／Ｄコンバータ２２、パルスカウ
ンタ２３をサーボアンプ２または数値制御装置本体部１
の内部に装備し、変位計１８のデータ等の機械端データ
を内部データと同様の処理でサンプリングしてもよい。
【００７７】実施例３．実施例１では、オートチューニ
ング部８０を数値制御装置本体部１と別に設けるように
しているが、オートチューニング部８０を数値制御装置
本体部１の内部に設けるようにしてもよい。
【００７８】実施例４．実施例１及至実施例３に使用す
る変位計１８は被加工物１７の絶対位置を測定するよう
に構成されているが、図４に示すようにテーブル変位Ｘ
0またはテーブル位置検出器７の検出出力Ｘ1に対する被
加工物１７の相対位置を示すデータを測定し、絶対位置
を間接的に測定または算出する構成のものであってもよ
い。図４において、４０１は装置のベースなどに移動不
能に固定指示され、テーブル６と所定距離離隔して平行
に配設された金属板、４０２はテーブル６の一端に絶縁
材４０２ａを介して支持されるとともに金属板４０１と
対向配設された小さい形状の金属板である。
【００７９】また、４０３は金属板４０１と金属板４０
２との間の静電容量を測定することにより金属板４０１
と金属板４０２との間の間隔ｄを測定する間隔測定手段
である。なお、金属板４０２をインダクタンスの変化を
検出する磁気ヘッドとし、インダクタンスの変化により
間隔ｄを測定する間隔測定手段を用いるようにしてもよ
い。また、図４において、上述の金属板４０１、金属板
４０２、間隔測定手段４０３以外については図７に示さ
れるものと同様である。
【００８０】次に図４に示す構成により被加工物１７の
位置を求める方法について説明する。間隔測定手数４０
３により測定された間隔ｄの変動分とテーブル６の螺合
部および金属板４０２の間の距離ｄ1よりテーブル６の
傾きθを求め、このθとＬ2とから被加工物１７とテー
ブル６の位置の差を算出することができる。この方法に
よれば被加工物１７とテーブル６の位置の差を応答性よ
くかつ容易に検出できる効果がある。なお、この場合、
間隔測定手段４０３により機械変形誤差検出手段が構成
され、間隔測定手段４０３および第１パラメータ算出手
段４１ｂにより第１パラメータ検出手段が構成される。
【００８１】また、ボールねじ変形誤差をテーブル６の
移動方向の反転時におけるテーブル位置検出器７の検出
出力とモータ端検出器９の検出出力との差の変化量にも
とづきボールねじ変形誤差算出手段４０ｃがボールねじ
変形誤差を算出したが、これに限らず、モータ電流検出
器４の検出出力の変化量にもとづき算出するようにして
もよい。なお、この場合、モータ電流器４およびボール
ねじ変形誤差算出手段４０ｂによりボールねじ変形誤差
検出手段が構成され、モータ電流器４、ボールねじ変形
誤差算出手段４０ｂおよび第２パラメータ算出手段４２
ｂより第２パラメータ検出手段が構成される。
【００８２】実施例５．実施例１及至実施例４は、オー
トチューニング機能を有する実施例であるが、オートチ
ューニング機能を有しないものであってもよい。この場
合は、図１においてオートチューニング部８０は不用に
なり、制御パラメータの設定は図３に示すフローの動作
は行わず、サーボアンプ２内の機械変形誤差メモリ３
９、ボールねじ変形誤差メモリ４０、第１パラメータメ
モリ４１ａ、第２パラメータメモリ４２ａの設定データ
は別途測定手段により測定して設定することになり、オ
ペレータの手間はかかるが制御パラメータの設定が精度
よく行われれば、実施例１及至実施例４と同様の高精度
位置ぎめが可能な数値制御装置が得られる効果がある。
【００８３】実施例６．実施例５においては、第１フィ
ルタ４１は第１パラメータメモリ４１ａと第１パラメー
タ書込手段４１ｂを有し第１パラメータメモリ４１ａに
より時定数を変化できるように構成されているが、一定
の時定数を有するフィルタであってもよい。
【００８４】また、第２フィルタ４２は第２パラメータ
メモリ４２ａと第２パラメータ書込手段４２ｂとを有
し、第２パラメータメモリ４２ａに書込まれている第２
パラメータにより時定数を変化できるように構成されて
いるが、一定の時定数を有するフィルタであってもよ
い。このよう場合は、時定数を変えて設定することはで
きないので、テーブル６の負荷の変化に追従して精度よ
く補正することはできないが、その他については実施例
５と同様の効果がある。
【００８５】実施例７．実施例５乃至実施例６において
は第１フィルタ４１および第２フィルタ４２を有してい
るが、これらを省略するようにしてもよい。この場合は
過補正を補正することはできないが、その他については
同様の効果がある。
【００８６】実施例８．実施例５乃至実施例７において
は機械変形誤差およびボールねじ変形誤差を同時に補正
するようにしているが機械変形誤差のみを補正するよう
にしてもよい。この場合は、ボールねじ変形誤差メモリ
４０、ボールねじ変形誤差読出手段４０ａ、ボールねじ
変形誤差書込手段４０ｂ、第２フィルタ４２、第２パラ
メータ書込手段４２ｂは不用になり、ボールねじ変形誤
差の補正はできないが、その他については同様の効果が
ある。
【００８７】
【発明の効果】この発明は以上に説明したように構成さ
れており、テーブルの移動方向の反転時における被加工
物の位置とテーブルの位置との差の変化量にもとづき発
生する機械変形後差の補正を行う手段を有するようにし
たのでフルクローズドループにおける加工精度を向上で
きる効果がある。
【００８８】また、入力された機械変形誤差を時間とと
もに次第に変化させて出力する第１時間手段を有するよ
うにし、この第１時間変化手段の出力にもとづき位置指
令信号を補正するようにしたのでセミクローズドループ
の場合もフルクローズドループの場合も機械変形誤差を
精度よく補正できる効果がある。
【００８９】また、被加工物の加工に先立ち行われるテ
スト運転により、機械変形誤差、機械変形誤差の時間的
変化態様を示す第１パラメータ、テーブルの移動方向の
反転時におけるボールねじの変形量の変化の大きさを示
すボールねじ変形誤差、または、ボールねじ変形誤差の
時間的変化態様を示す第２パラメータ、をそれぞれの検
出手段が検出するようにし、この検出された機械変形誤
差、第１パラメータ、にもとづきテーブルの位置を指令
する位置指令信号を補正し、ボールねじ変形誤差第２パ
ラメータ、にもとづきモータに流れる電流を指令する電
流指令信号の補正を行うようにしたので装置の初期設定
が容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるオートチューニング機
能を備えた数値制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるサーボアンプの機能ブ
ロック図である。
【図３】本発明の一実施例による、オートチューニング
動作を示す動作フロー図である。
【図４】図１において使用される変位計の他の一例を示
す説明図である。
【図５】従来のオートチューニング機能を備えた数値制
御装置の機能ブロック図である。
【図６】図５に示す従来装置のサーボアンプの機能ブロ
ック図である。
【図７】バクラッシュを有する装置の機械変位の軌跡を
示す説明図である。
【図８】テーブルを移動するときの力の釣合と書く変位
を示す説明図である。
【図９】テーブルのピッチングを示す説明図である。
【図１０】テーブル変位と位置検出器変位、機械端変位
の軌跡を示す説明図である。
【図１１】フルクローズドループ制御における移動指令
と位置検出器変位、機械端変位の軌跡を示す説明図であ
る。
【図１２】移動方向反対時における駆動力Ｆ0の時間的
変化を示す説明図である。
【図１３】バックラッシュによる軌跡と機械変形による
軌跡の差異を示す説明図である。
【図１４】機械変形による誤差をバックラッシュ補正の
ように補正したときの位置指令と機械端変位の関係を示
す説明図である。
【図１５】テーブルの移動方向の反転時におけるボール
ねじの変形量、および、速度指令信号と速度検出器の出
力との関係を示す説明図である。
【図１６】変位計を用いたテーブル位置精度の測定方法
を示す説明図である。
【図１７】変位計を用いたテーブル位置精度測定時のテ
ーブルの移動の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 数値制御装置本体部 １ｃ 位置指令手段 ２ サーボアンプ ３ モータ ４ モータ電流検出器 ５ ボールねじ ６ テーブル ７ テーブル位置検出器 ９ モータ端検出器 １７ 被加工物 １８ 変位計 ３５ 移動方向・反転タイミング出力手段 ３７ａ 加算手段 ３８ 切換スイッチ ３９ 機械変形誤差メモリ ３９ａ 機械変形誤差読出手段 ３９ｂ 機械変形誤差算出手段 ３９ｃ 機械変形誤差書込手段 ４０ ボールねじ変形誤差メモリ ４０ａ ボールねじ変形誤差読出手段 ４０ｂ ボールねじ変形誤差算出手段 ４０ｃ ボールねじ変形誤差書込手段 ４１ 第１フィルタ ４１ａ 第１パラメータメモリ ４１ａ 第１パラメータ算出手段 ４１ｃ 第１パラメータ書込手段 ４２ 第２フィルタ ４２ａ 第２パラメータメモリ ４２ａ 第２パラメータ算出手段 ４２ｃ 第２パラメータ書込手段 ８０ オートチューニング部 ３３０ａ 電流指令補正手段 ４０３ 間隔測定手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータと、このモータの回転とともに回
    転するボールねじと、このボールねじに螺合し被加工物
    を固定支持するとともに上記ボールねじの回転により移
    動するテーブルと、このテーブルの位置を検出するテー
    ブル位置検出手段と、上記テーブルの位置を指令する位
    置指令信号を出力する位置指令手段と、上記テーブルの
    移動方向を反転させるタイミングを示す移動方向反転タ
    イミング信号を発生する移動方向反転タイミング信号発
    生手段と、上記テーブルの移動方向の反転時における上
    記被加工物の位置と上記テーブル位置検出手段の検出位
    置の差異の変化の大きさで示される機械変形誤差を記憶
    する機械変形誤差記憶手段と、この機械変形誤差記憶手
    段に記憶された上記機械変形誤差を上記移動方向反転タ
    イミング信号にもとづく時点より上記位置指令信号に加
    算または減算し上記位置指令信号を補正する位置指令補
    正手段と、上記テーブル位置検出手段または上記モータ
    の回転位置を検出するモータ回転位置検出手段の検出出
    力と上記位置指令補正手段の出力とが一致するようにモ
    ータを回転させるモータ回転駆動手段と、を備えた数値
    制御装置。
  2. 【請求項２】 機械変形誤差を検出する機械変形誤差検
    出手段を有し、機機械変形誤差記憶手段は上記機械変形
    誤差検出手段により検出された上記機械変形誤差を記憶
    することを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
  3. 【請求項３】 機械変形誤差記憶手段に記憶されている
    機械変形誤差が入力されるとともにこの入力された上記
    機械変形誤差を時間とともに緩慢に立ち上がるように変
    化させて出力する第１変化緩慢化手段を有し、位置指令
    補正手段は上記第１変化緩慢化手段の出力を位置指令信
    号に加算または減算し上記位置指令信号を補正すること
    を特徴とする請求項１または請求項２記載の数値制御装
    置。
  4. 【請求項４】 テーブルの移動方向の反転時における被
    加工物の位置とテーブル位置検出手段の検出位置との差
    異の時間的変化態様を示す第１パラメータを検出する第
    １パラメータ検出手段と、この第１パラメータ検出手段
    により検出された上記第１パラメータを記憶する第１パ
    ラメータ記憶手段とを有し、第１変化緩慢化手段は入力
    された機械変形誤差を上記第１パラメータ記憶手段に記
    憶されている上記第１パラメータにもとづく時間的変化
    態様で立ち上がるように変化させて出力することを特徴
    とする請求項３記載の数値制御装置。
  5. 【請求項５】 電流指令信号にもとづく電流により回転
    するモータと、このモータの回転とともに回転するボー
    ルねじと、このボールねじに螺合し被加工物を固定支持
    するとともに上記ボールねじの回転により移動するテー
    ブルと、このテーブルの移動方向を反転させるタイミン
    グを示す移動方向反転タイミング信号を発生する移動方
    向反転タイミング信号発生手段と、上記テーブルの移動
    方向の反転時における上記ボールねじの変形量の変化の
    大きさを示すボールねじ変形誤差を検出するボールねじ
    変形誤差検出手段と、このボールねじ変形誤差検出手段
    により検出された上記ボールねじ変形誤差を記憶するボ
    ールねじ変形誤差記憶手段と、上記移動方向反転タイミ
    ング信号にもとづく時点より上記ボールねじ変形誤差記
    憶手段に記憶されている上記ボールねじ変形誤差を上記
    電流指令信号に加算または減算し、上記電流指令信号を
    補正する電流指令補正手段と、を備えた数値制御装置。
  6. 【請求項６】 ボールねじ変形誤差記憶手段に記憶され
    ていたボールねじ変形誤差が入力されるとともにこの入
    力された上記ボールねじ変形誤差を時間とともに緩慢に
    立ち上がるように変化させて出力する第２変化緩慢化手
    段を有し、電流指令補正手段は上記第２変化緩慢化手段
    の出力信号を移動方向反転タイミング信号にもとづく時
    点より電流指令信号に加算または減算し上記電流指令信
    号を補正することを特徴とする請求項５記載の数値制御
    装置。
  7. 【請求項７】 テーブルの移動方向の反転時におけるボ
    ールねじの変形量の変化態様を示す第２パラメータを検
    出する第２パラメータ検出手段と、この第２パラメータ
    検出手段により検出された第２パラメータを記憶する第
    ２パラメータ記憶手段とを有し、第２変化緩慢化手段は
    入力されたボールねじ変形誤差を上記第２パラメータ記
    憶手段に記憶されている上記第２パラメータにもとづく
    時間的変化態様で立ち上がるように変化させて出力する
    ことを特徴とする請求項６記載の数値制御装置。
  8. 【請求項８】 位置指令補正手段が出力する位置信号と
    テーブル位置検出手段の検出出力とが一致するようにモ
    ータ回転駆動手段がモータを回転する第１の動作状態に
    するか、または、上記位置信号とモータ回転位置検出手
    段の検出出力とが一致するようにモータ回転駆動手段が
    モータを回転する第２の動作状態にするかを切換える切
    換選択手段を有し、上記第１の動作状態で機械変形誤差
    検出手段により機械変形誤差を検出するかまたは第１パ
    ラメータ検出手段により第１パラメータを検出し、上記
    第２の動作状態でボールねじ変形誤差検出手段によりボ
    ールねじ変形誤差を検出するかまたは第２パラメータ検
    出手段により第２パラメータを検出することを特徴とす
    る請求項２、請求項４、請求項５、または、請求項７記
    載の数値制御装置。
  9. 【請求項９】 モータの回転により回転駆動されるボー
    ルねじに螺合するとともに被加工物を固定支持し上記モ
    ータの回転とともに移動するテーブルの位置を指令する
    位置指令信号と、上記モータの回転位置を検出するモー
    タ回転位置検出手段の検出出力とが一致するように、上
    記モータを回転駆動する電流を指令する電流指令信号が
    発生される動作状態にし、上記位置指令手段が上記テー
    ブルの移動方向を反転させる上記位置指令信号を出力す
    るとともに、ボールねじ変形誤差検出手段が上記テーブ
    ルの移動方向の反転時における上記ボールねじの変形量
    の変化の大きさを示すボールねじ変形誤差を検出する
    か、または、第２パラメータ検出手段が上記テーブルの
    移動方向の反転時における上記ボールねじの変形量の時
    間的変化態様を示す第２パラメータを検出する第１ステ
    ップ、 ボールねじ変形誤差記憶手段が上記第１ステップで検出
    された上記ボールねじ変形誤差を記憶するか、または、
    第２パラメータ記憶手段が上記第１ステップで検出され
    た上記第２パラメータを記憶する第２ステップ、 上記位置指令信号と上記テーブルの位置を検出するテー
    ブル位置検出手段の検出出力とが一致するように、上記
    モータを回転駆動する電流を指令する電流指令信号が発
    生される動作状態に切換え、上記位置指令手段が上記テ
    ーブルの移動方向を反転させる位置指令信号を出力する
    とともに、機械変形誤差検出手段により上記テーブルの
    移動方向の反転時における上記被加工物の位置と上記テ
    ーブル位置検出手段の検出位置との差異の変化の大きさ
    を示す機械変形誤差を検出するか、または、第１パラメ
    ータ検出手段により上記テーブルの移動方向の反転時に
    おける上記被加工物の位置と上記テーブルの位置との差
    異の時間的変化態様を示す第１パラメータを検出する第
    ３ステップ、 機械変形誤差記憶手段が上記第３ステップで検出された
    上記機械変形誤差を記憶するか、または、第１パラメー
    タ記憶手段が上記第３ステップで検出された上記第１パ
    ラメータを記憶する第４ステップ、 上記テーブルの移動方向を反転させる位置指令信号を上
    記位置指令手段が出力するとともに移動方向反転タイミ
    ング信号発生手段が発生する上記テーブルの移動方向を
    反転させるタイミングを示す移動方向反転タイミング信
    号にもとづく時点より、上記機械変形誤差記憶手段に記
    憶されている上記機械変形誤差を上記位置指令信号に加
    算または減算するか、または、上記ボールねじ変形誤差
    記憶手段に記憶されている上記ボールねじ変形誤差を上
    記電流指令信号に加算または減算する第５ステップ、を
    有することを特徴とする数値制御方法。
  10. 【請求項１０】 第５ステップはテーブルの移動方向を
    反転させる位置指令信号を位置指令手段が出力するとと
    もに移動方向反転タイミング信号発生手段が発生する上
    記テーブルの移動方向を反転させるタイミングを示す移
    動方向反転タイミング信号にもとづく時点より、機械変
    形誤差記憶手段に記憶されている機械変形誤差を第１パ
    ラメータ記憶手段に記憶されている第１パラメータにも
    とづく時間的変化態様で立ち上がるように変化させて上
    記位置指令信号に加算または減算するか、または、ボー
    ルねじ変形誤差記憶手段に記憶されているボールねじ変
    形誤差を第２パラメータ記憶手段に記憶されている第２
    パラメータにもとづく時間的変化態様で立ち上がるよう
    に変化させて電流指令信号に加算または減算することを
    特徴とする請求項９記載の数値制御方法。
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