JPH11237920A

JPH11237920A - Ｎｃ工作機械の制御装置および位置決め制御方法

Info

Publication number: JPH11237920A
Application number: JP3775198A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sagara; 誠相良; Koichi Kato; 孝一加藤; Tomoo Matsumoto; 倫雄松本
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: JP4014719B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セミクローズドフィードバック方式を用いて制
御対象の位置決め制御を行なう際に、制御対象に発生す
る位置決め誤差を精度良く補正可能で、かつ、制御対象
の位置決め誤差の経時変化等の変化に迅速に対応するこ
とができるＮＣ工作機械の制御装置および位置決め制御
方法を提供する。【解決手段】回転駆動手段としてのサーボモータ２１の
回転量を検出するロータリエンコーダ２２の検出パルス
を取得するを入力する回転量入力部３１と、制御対象の
移動量を検出するリニアスケール３０の検出パルスを入
力する移動量入力部３２と、回転量入力部３１と移動量
入力部３２の入力情報に基づいて、制御対象の位置決め
時における位置決め誤差を算出し、この位置決め誤差に
基づいてサーボモータ２１に対する制御指令を補正する
ための補正情報を算出する補正量算出部３５と、補正情
報に基づいて位置制御を行なう位置制御手段とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御（以下、
ＮＣ）工作機械の位置制御を行うＮＣ工作機械の制御装
置および位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、マシニングセンタやＮＣ旋盤装
置等のＮＣ工作機械では、一般的に、サーボモータ等の
回転駆動源からの回転力をラック及びピニオン、ボール
ねじ及びナットなどからなる送り機構によって直線運動
に変換し、被加工物を固定するテーブルや被加工物を切
削する工具等を所定の位置に移動させている。また、Ｎ
Ｃ工作機械の制御軸の制御方式としては、いわゆるフル
クローズドフィードバック方式とセミクローズドフィー
ドバック方式とが知られている。フルクローズドフィー
ドバック方式は、テーブル等の制御対象にリニヤスケー
ルなどの位置検出装置を直接設置し、この位置検出装置
からの位置信号をサーボモータにフィードバックして位
置制御を行う方式である。この方式では、制御対象の位
置を直接検出することができるため、制御対象の位置決
め精度が高いのが特徴である。

【０００３】しかしながら、フルクローズドフィードバ
ック方式では、位置検出装置とサーボモータとの間のフ
ィードバックループ中に、比較的機械剛性の低いラック
及びピンオン、ボールねじ及びナットなどからなる送り
機構が介在するため、サーボ系の固有周波数が低下し、
位置ループゲインを高めることが難しい。このため、サ
ーボ系の追従性を高めることが難しい。

【０００４】一方、セミクローズドフィードバック方式
は、テーブル等の制御対象を駆動するサーボモータにレ
ゾルバや光学式のロータリエンコーダ等の回転位置検出
器を取り付け、この回転位置検出器からの検出された回
転量をサーボモータにフィードバックし、サーボモータ
の回転量を制御することで間接的にテーブル等の制御対
象の位置制御を行う方式である。この方式では、サーボ
ループ中に比較的機械剛性の低いラック及びピンオン、
ボールねじ及びナットなどからなる送り機構が介在しな
いため、サーボ系の固有周波数を高くとれ、サーボモー
タの追従性を高くすることが可能であることが特徴であ
る。

【０００５】一方、ラックおよびピニオンや、ボールね
じ及びナットや、ウォームおよびウォームホイールなど
のような送り機構を用いた場合には、これらの送り機構
のねじのピッチに加工精度に起因するピッチ誤差（位置
決め誤差）が存在することは避けられない。このような
ピッチ誤差が存在すると、セミクローズドフィードバッ
ク方式においては、サーボモータの回転位置制御を正確
に行なっても、テーブル等の制御対象には目標座標への
位置決めの際に位置決め誤差が生じる。このため、ＮＣ
装置では、ピッチ誤差を補正するために、ピッチ誤差補
正機能が備わっているのが一般的である。上記のピッチ
誤差補正機能は、ねじ等の動力を伝達する伝達機構のピ
ッチ誤差を予め測定しておき、このピッチ誤差を、座標
位置とともにＮＣ装置に記憶しておき、制御軸を駆動す
る際に位置決めする座標位置に応じたピッチ誤差を位置
指令に加算して位置決めすることでピッチ誤差を補正し
ている。

【０００６】このような誤差を補正する技術としては、
たとえば、特開平８−１１８２０４号に開示された技術
がある。特開平８−１１８２０４号に開示された技術
は、位置決め誤差を補正するための位置決め座標値に対
する補正量の関係データを予め用意しておき、移動方向
に応じて上記の補正量を用いて位置決めを行なうもので
ある。

【０００７】また、フルクローズドフィードバック方式
においては、送り機構にピッチ誤差等の機械的誤差存在
が存在しても、理論的には、テーブル等の制御対象には
位置決め誤差が発生しない。例えば、図１５に示すよう
に、２本のガイド１０２および１０３によって保持さ
れ、連結部１０１ａにボールネジ１０４がねじ込まれ、
ボールネジ１０４の回転駆動によって位置決め制御が行
なわれるスライダ１０１の場合には、ガイド１０２に沿
って設けられたスケール部１０５ａおよび検出部１０５
ｂからなるリニアスケール１０５によって、スライダ１
０１の移動方向の位置検出は正確に行なわれる。しかし
ながら、スライダ１０１の送り方向が異なると、図１５
に示すように、送り方向に応じてスライダ１０１は回転
角θ₁およびθ₂で若干回転した状態になることがあ
る。このような場合には、リニアスケール１０５によっ
てスライダ１０１の移動方向の位置検出が正確に行なわ
れたとしても、スライダ１０１に保持された例えば工具
等には位置決め誤差が生じてしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のＮＣ装置におけ
る位置決め誤差補正機能は、補正量が制御対象の位置決
め座標に応じて一意的に決定されていた。しかしなが
ら、ラックおよびピニオンや、ボールねじ及びナット
や、ウォームおよびウォームホイールなどのような噛合
歯面間にバックラッシが存在する伝達機構では、位置決
め時の制御軸の送り方向が異なると、噛み合う歯面が異
なる。上記のような伝達機構のねじのピッチは、加工精
度等に起因する誤差が存在し、位置決め時の制御軸の送
り方向が異なると、制御対象に発生する位置決め誤差も
異なった値となる場合がある。したがって、従来のＮＣ
装置におけるピッチ誤差補正機能では、制御対象の位置
決め誤差を精度良く補正することが難しかった。さら
に、ＮＣ工作機械を長期間使用していると、上述の伝達
機構には、摩耗やガタが発生し、制御対象に発生する位
置決め誤差も経時変化することがある。このため、時間
が経過すると、最初に設定した補正量では制御対象の位
置決め誤差を精度良く補正することができなくなる。た
とえば、上述の特開平８−１１８２０４号に開示された
技術では、制御対象の位置決め誤差を補正する補正量を
変更するには、制御対象に生じる位置決め誤差を再度測
定し、この結果を基にＮＣ装置のソフトウエアを変更す
る必要があるため、多大の時間を要するという不利益も
あった。加えて、従来においては、図１５に示したよう
な、スライダ１０１の回転に起因する工具等の位置決め
誤差を補正することができなかった。

【０００９】本発明は、上記のような問題を解消すべく
なされたものであって、制御対象の位置決め制御を行な
う際に、制御対象に発生する位置決め誤差を精度良く補
正可能で、かつ、制御対象の位置決め誤差の経時変化等
の変化に迅速に対応することができるＮＣ工作機械の制
御装置および位置決め制御方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、伝達手段を介
して回転駆動手段によって制御対象を駆動する制御軸を
有するＮＣ工作機械の前記回転駆動手段の駆動制御を行
なうＮＣ工作機械の制御装置であって、前記回転駆動手
段の回転量を検出する回転量検出手段の検出信号を入力
する回転量入力手段と、前記制御対象の移動量を検出す
る移動量検出手段の検出信号を入力する制御対象移動量
入力手段と、前記回転量入力手段および制御軸移動量入
力手段からの入力情報に基づいて、前記制御対象の位置
決め時における前記制御対象に生じる位置決め誤差を算
出し、この位置決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に
対する制御指令を補正するための補正情報を算出する補
正情報生成手段と、前記補正情報生成手段によって生成
された補正情報に基づいて、前記制御対象の位置制御を
行なう位置制御手段とを有する。

【００１１】前記補正情報生成手段は、前記回転量入力
手段からの入力情報を前記制御対象の移動量に換算し、
この換算値と前記制御対象移動量入力手段からの入力情
報とを比較して前記位置決め誤差を算出する。

【００１２】前記補正情報生成手段は、前記補正情報を
前記ＮＣ工作機械の動作条件と関連付けて記憶してい
る。

【００１３】前記補正情報生成手段は、前記位置決め誤
差を補正する補正情報を前記制御対象の正逆双方の送り
方向について生成する。

【００１４】前記移動量検出手段は、前記制御対象の移
動方向に沿って設けられたリニアスケールからなる。

【００１５】本発明は、制御対象を駆動する制御軸を有
するＮＣ工作機械の駆動制御を行なうＮＣ工作機械の制
御装置であって、前記制御対象の移動量を検出する第１
の移動量検出手段の検出信号を入力する第１の制御対象
移動量入力手段と、前記制御対象の所定の制御点の移動
量を検出する第２の移動量検出手段の検出信号を入力す
る第２の制御対象移動量入力手段と、前記第１および第
２の制御軸移動量入力手段からの入力情報に基づいて、
前記制御対象の位置決め時における前記制御点に生じる
位置決め誤差を算出し、この位置決め誤差に基づいて前
記回転駆動手段に対する制御指令を補正するための補正
情報を算出する補正情報生成手段と、前記補正情報生成
手段によって生成された補正情報に基づいて、前記制御
対象の位置制御を行なう位置制御手段とを有する。

【００１６】本発明は、伝達手段を介して回転駆動手段
によって制御対象を駆動する制御軸を有するＮＣ工作機
械の前記回転駆動手段の駆動制御を行なうＮＣ工作機械
の制御装置であって、前記制御対象の所定の制御点の移
動量を検出する移動量検出手段の検出信号を入力する制
御対象移動量入力手段と、前記回転駆動手段の回転量を
検出する回転量検出手段の検出信号を入力する回転量入
力手段と、前記制御軸移動量入力手段および回転量入力
手段からの入力情報に基づいて、前記制御対象の位置決
め時における前記制御点に生じる位置決め誤差を算出
し、この位置決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に対
する制御指令を補正するための補正情報を算出する補正
情報生成手段と、前記補正情報生成手段によって生成さ
れた補正情報に基づいて、前記制御対象の位置制御を行
なう位置制御手段とを有する。

【００１７】本発明は、伝達手段を介して回転駆動手段
によって制御対象を駆動する制御軸を有するＮＣ工作機
械の前記回転駆動手段の駆動制御を行なうＮＣ工作機械
の位置決め制御方法であって、前記回転駆動手段の回転
量および前記制御対象の移動量を検出する検出ステップ
と、前記検出した回転量を前記制御対象の移動量に換算
し、この換算した移動量と前記制御対象の移動量とを比
較して前記制御対象の位置決め誤差を算出する位置決め
誤差算出ステップと、前記位置決め誤差を基に、この位
置決め誤差を補正するための補正情報を生成する補正情
報生成ステップと、前記補正情報を基に、前記回転駆動
手段に対する制御指令を補正して、前記制御対象の位置
制御を行なう制御ステップとを有する。

【００１８】前記検出ステップおよび位置決め誤差算出
ステップでは、前記制御軸を正逆双方の送り方向に駆動
して、正逆双方の送り方向における位置決め誤差を算出
し、前記補正情報生成ステップでは、正逆双方の送り方
向の補正情報を生成する。

【００１９】前記検出ステップおよび位置決め誤差算出
ステップでは、前記検出ステップおよび位置決め誤差算
出ステップでは、制御軸のストローク内の複数点におけ
る位置決め誤差を算出し、前記補正情報生成ステップで
は、前記制御軸のストローク内の複数点における補正情
報を生成し、前記制御ステップでは、制御対象の位置決
め座標に応じて前記複数点における各補正情報を補間し
て制御指令を補正する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。第１実施形態図１は、本発明に係る制御装置としてのＮＣ装置の一実
施形態の構成を示す説明図である。図１において、ＮＣ
装置１は、位置指令発生部３と、サーボ制御部５と、位
置決め誤差補正部７とを有する。また、図１には、ＮＣ
工作機械の一例として、スライダ２５と、スライダ２５
の移動量を検出するリニアスケール３０と、ＮＣ装置１
によって駆動制御されるサーボモータ２１と、サーボモ
ータ２１の回転量を検出するロータリエンコーダ２２
と、サーボモータ２１の駆動力をスライダ２５に伝達す
るボールネジ２３と、ボールネジ２３がねじ込まれる雌
ネジが形成された連結部材２４とを示している。

【００２１】位置指令発生部３は、例えば、被加工物を
加工する工具の軌跡データなどを所定の言語でプログラ
ミング化したＮＣプログラミングを解析（解読）処理し
て軌跡データを各制御軸の移動すべき位置指令に変換
し、これを各制御軸に分配する。ＮＣプログラムは、一
般的には、ＣＡＤシステムや自動プログラミングシステ
ムによって作成され、所定の記憶媒体を介して、また
は、通信手段によってＮＣ装置１にダウンロードされ
る。

【００２２】サーボ制御部５は、位置ループ、速度ルー
プおよび電流ループとサーボドライバとから基本的に構
成される。位置ループは、たとえば、各制御軸の位置指
令（移動量）を受けて、これらの移動量とサーボモータ
２１の回転位置を検出するロータリエンコーダ２２から
の位置フィードバック信号との偏差に比例動作を施して
（位置ループゲインをかける）、これを速度ループに対
する速度指令として出力する。速度ループは、たとえ
ば、前記速度指令とロータリエンコーダ２２からの位置
フィードバック信号のサンプリング時間毎の差分値（速
度フィードバック信号）との偏差に比例動作および積分
動作を施してトルク指令とし、これを電流ループに出力
する。電流ループは、たとえば、サーボモータ２１の駆
動電流から換算したサーボモータ２１の出力トルク信号
と上記トルク指令との偏差に比例動作を施して電流指令
とし、これをサーボドライバに所定の電気信号に変換し
て出力する。なお、上述の位置指令発生部３およびサー
ボ制御部５は、通常のＮＣ装置に備わった機能である。

【００２３】スライダ２５は、たとえば、被加工物を保
持したり、工具を保持したりし、これらの保持物を所定
の位置に移動させる。リニアスケール３０は、たとえ
ば、光学式の変位センサであり、スライダ２５の直動方
向の移動量を検出する。リニアスケール３０は、光源
と、正確なピッチの格子が刻んでありテーブルとともに
移動するメインスケールと、メインスケールに対向配置
され位相が互いに９０度ずれた格子Ａ，Ｂが形成された
インデックススケールと、インデックススケールの背後
に固定された受光器とを有している。スライダ２５が所
定の方向に移動すると、光源からの光がメインスケール
およびインデックススケールの格子を通過して受光器に
至り、受光器には正弦波状の光量が入り、これをパルス
信号に変換することにより、移動量に応じたパルスが得
られる。また、格子Ａ，Ｂとは位相が互いに９０度ずれ
たいることから、メインスケールの移動方向を判別する
ことができる。したがって、リニアスケール３０の検出
パルスを積算することにより、スライダ２５の現在位置
を管理できる。

【００２４】サーボモータ２１は、サーボ制御部５の有
するサーボドライバからの駆動電流によって位置制御さ
れる。ロータリエンコーダ２２は、例えば、インクリメ
ンタル方式のロータリエンコーダまたはアブソリュート
方式のロータリエンコーダを用いることができる。イン
クリメンタル方式のロータリエンコーダを用いた場合に
は、当該ロータリエンコーダは１回転毎の位置信号を回
転パルス信号として出力することから、回転パルス信号
の積算値をサーボ制御部５において管理することによ
り、サーボモータの絶対的な回転位置を管理できる。

【００２５】ボールネジ２３および連結部材２４は、サ
ーボモータ２１の回転駆動力を直線運動に変換してスラ
イダ２５に伝達する伝達手段であり、ボールネジ２３と
連結部材２４の雌ネジとの間にはバックラッシやネジの
ピッチ誤差が存在する。このため、サーボモータ２１を
正確に回転制御してスライダ２５を位置決め制御して
も、スライダ２５には位置決め誤差が生じることにな
る。

【００２６】誤差補正部７は、図２に示すように、位置
決め誤差補正機能部８およびバックラッシ補正機能部９
を有している。なお、図２は、図１のＮＣ装置の制御ブ
ロック図である。図２に示すように、本実施形態では、
位置指令ｒが入力される加算部３５にバックラッシ補正
量Ｂｅおよび位置決め誤差補正量Ｐｅを加算し、これと
サーボモータ２１の回転位置ｘとの偏差ｅを速度ループ
・電流ループ４５に入力する構成をとる。これにより、
バックラッシ誤差および位置決め誤差が補正される。

【００２７】バックラッシ補正機能部９は、制御軸の送
り方向の逆転時、すなわち、スライダ２５の移動方向の
逆転時に、連結部材２４とボールネジ２３との間に発生
する機械誤差（バックラッシ）を、工作機械の組立調整
時等に予め測定しておき、これを補正する補正量Ｂｅを
逆転時に位置指令ｒに加算することにより、バックラッ
シによる誤差を補正する機能を有する。バックラッシ補
正機能部９は、通常のＮＣ工作機械のＮＣ装置に備わっ
た機能である。

【００２８】位置決め誤差補正機能部８は、スライダ２
５の目標座標への位置決め時に発生する位置決め誤差を
補正する補正量Ｐｅを位置指令ｒに加算することによ
り、位置決め誤差を補正する機能を有する。位置決め誤
差補正機能部８の具体的な説明は後述する。

【００２９】図３は、図１に示したＮＣ装置１のハード
ウエア構成の一例を示す構成図である。図３において、
マイクロプロセッサ５１は、ＲＯＭ（Read Only Memor
y) ５２、ＲＡＭ（Random Access Memory) ５３、イン
ターフェース回路５４，５６、グラフィック制御回路５
８、表示装置５９、キーボード２６１、ソフトウエアキ
ー６０等とバスを介して接続されている。マイクロプロ
セッサ５１は、ＲＯＭ５２に格納されたシステムプログ
ラムにしたがって、ＮＣ装置１全体を制御する。

【００３０】ＲＯＭ５２には、上記した位置指令発生部
３、サーボ制御部５および誤差補正部７などを実現する
プログラムや、ＮＣ装置１全体を制御するためのシステ
ムプログラムが格納される。ＲＡＭ５３は、ＲＯＭ５２
に格納されたプログラムがダウンロードされたり、各種
のＮＣプログラム、データなどが格納され、例えば、後
述する補正量データ等が格納される。

【００３１】グラフィック制御回路５８は、ディジタル
信号を表示用の信号に変換し、表示装置５９に与える。
表示装置５９には、例えば、ＣＲＴ表示装置や液晶表示
装置が使用される。表示装置５９は、ソフトウエアキー
６０またはキーボード６１を用いて作業者が対話形式で
加工プログラムを作成していくときに、形状、加工条件
および生成された加工プログラム等を表示する。作業者
は、表示装置５９に表示される内容（対話形データ入力
画面）にしたがってデータを入力することにより、加工
プログラムを作成することができる。表示装置５９の画
面には、その画面で受けられる作業またはデータがメニ
ュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を選択
するかは、メニューの下のソフトウエアキー６０を押す
ことにより行う。キーボード６１は、ＮＣ装置１に必要
なデータを入力するのに使用される。

【００３２】インターフェース回路５４は、マイクロプ
ロセッサ５１から出力された位置指令等の指令を所定の
信号に変換してサーボドライバ５７に出力する。また、
インターフェース回路５４は、サーボモータ２１に備わ
ったロータリエンコーダ２２からの検出パルスを逐次カ
ウントし、所定のディジタル信号に変換してマイクロプ
ロセッサ５１に出力する。

【００３３】インターフェース回路５６は、リニアスケ
ール２５の検出パルスを逐次カウントし、所定のディジ
タル信号に変換してマイクロプロセッサ５１に出力す
る。

【００３４】次に、上述した位置決め誤差補正機能部８
について説明する。図４は、位置決め誤差補正機能部８
の構成図である。図４において、位置決め誤差補正機能
部８は、回転量入力部３１と、移動量入力部３２と、比
較部３３と、位置決め誤差算出部３４と、補正量算出部
３５と、記憶部３６とを有している。

【００３５】回転量入力部７は、ロータリエンコーダ２
２の検出する検出パルスを取得する。検出パルスは、た
とえば、パラレルデータとして入力され、これを所定の
サンプリングレート毎に取り込む。移動量入力部１１
は、リニアスケール３０の検出した検出パルスを取得す
る。

【００３６】比較部３３は、回転量入力部７が取り込ん
だ検出パルスをスライダ２５の位置に換算する。そし
て、換算値とリニアスケール３０の検出した検出パルス
とを比較する。この比較結果が一致する場合には、スラ
イダ２５に位置決め誤差は生じていないと判断する。比
較結果が一致しない場合には、スライダ２５に位置決め
誤差が生じていると判断する。

【００３７】位置決め誤差算出部３４は、上記の比較結
果が一致しない場合に、換算値とリニアスケール３０の
検出パルスとの差を算出し、これをサーボモータ２１の
回転量（パルス量）に換算する。

【００３８】補正量算出部３５は、回転量に換算された
位置決め誤差を補正（キャンセル）するための、サーボ
モータ２１への補正量を算出する。記憶部３６は、この
補正量を、例えば上記したＲＡＭの所定のアドレスに記
憶する。

【００３９】ここで、位置決め誤差の検出方法について
説明する。まず、たとえば、図５（ａ）に示すように、
スライダ２５のストローク内において基準位置Ａおよび
Ｂの間で、スライダ２５を位置Ａから所定の速度で移動
して、目標座標位置Ｍに位置決めする。なお、位置Ａか
ら位置Ｂへの移動を正方向の移動とし、位置Ｂから位置
Ａへの移動を逆方向の移動とする。このとき、スライダ
２５が位置Ｍの手前の位置Ｃで停止したとすると、位置
Ｍと位置Ｃとの距離ｈ１が位置決め誤差となる。この位
置決め誤差ｈ１は、サーボモータ２１の回転量が正確な
らば、リニアスケール３０の検出パルスから得たスライ
ダ２５の位置と、サーボモータ２１のロータリエンコー
ダ２２の検出パルスから換算したスライダ２５の位置と
の差から算出することができる。したがって、位置Ｍを
基準位置ＡおよびＢの間で複数設け、各位置Ｍについて
基準位置Ａから位置決め動作を行うことによって、各位
置での位置決め誤差ｈ１が得られる。なお、スライダ２
５は基準位置Ａに正確に位置決めする必要がある。この
結果、移動方向が正方向の複数位置における位置決め誤
差ｈ１が得られ、これを補正するための補正量が得られ
る。

【００４０】次いで、図５（ｂ）に示すように、スライ
ダ２５を基準位置Ｂから所定の速度で移動して、位置Ｍ
に位置決めする。このとき、スライダ２５が位置Ｍの手
前の位置Ｄで停止したとすると、位置Ｍと位置Ｄとの距
離ｈ２が位置決め誤差となる。この位置決め誤差ｈ２
は、上述と同様に、サーボモータ２１のロータリエンコ
ーダ２２の検出パルスから換算したスライダ２５の位置
との差から算出することができ、位置Ｍを基準位置Ａお
よびＢの間で複数設けることにより、移動方向が逆方向
の複数位置における位置決め誤差ｈ２が得られ、これを
補正するための補正量が得られる。

【００４１】図６は、上述の方法によって得られた、正
逆双方向の位置決め誤差補正量の一例を示す説明図であ
る。図６では、スライダ２５のストローク内の基準位置
Ａと基準位置Ｂとの間の各位置Ｍ1 〜Ｍ7 について位置
決め誤差補正量を算出した。位置Ｍ1 〜Ｍ7 の間の座標
への位置決めは、隣合う位置決め誤差補正量を直線補間
して決定することができる。

【００４２】図７および図８は、本実施形態のＮＣ装置
１の動作を説明するためのフローチャートである。図７
は位置決め誤差補正量を得るまでのＮＣ装置１の動作を
説明するためのフローチャートであり、図８は位置決め
誤差補正量を用いたＮＣ装置１の位置決め制御動作を説
明するためのフローチャートである。以下、フローチャ
ートに基づいて説明する。

【００４３】まず、スライダ２５の基準位置Ａからの正
方向の送りによる位置決め動作を行なう（ステップＳ
１）。位置決めが完了した時点で、ロータリエンコーダ
２２とリニアスケール３０から検出パルスを取得する
（ステップＳ２）。ステップＳ１およびＳ２の動作は、
たとえば、上記した位置Ｍ1 〜Ｍ7 についてすべて完了
するまで繰り返し行い（ステップＳ３）、サーボモータ
２１の各回転量およびスライダ２５の各移動量を保持し
ておく。

【００４４】次いで、同様に、スライダ２５の基準位置
Ｂからの逆方向の送りによる位置決め動作を行ない、上
記した位置Ｍ1 〜Ｍ7 についてすべて完了するまで繰り
返し行なう（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６）。

【００４５】次いで、ステップＳ１〜Ｓ６において得ら
れたサーボモータ２１の各回転量をスライダ２５の移動
量に換算する（ステップＳ７）。そして、この換算値と
対応するステップＳ１〜Ｓ６において得られたスライダ
２５の各移動量とを比較する（ステップＳ８）。

【００４６】この比較結果から、正逆双方の送りによ
る、各位置Ｍ1 〜Ｍ7 における位置決め誤差を算出する
（ステップＳ９）。次いで、得られた各位置決め誤差か
ら、サーボモータ２１に与えるべき補正量を生成する
（ステップＳ１０）。

【００４７】そして、生成した補正量を、各目標位置座
標Ｍ1 〜Ｍ7 および正逆双方の送りに関連付けて、所定
のアドレスに記憶する。

【００４８】ここまで説明したステップは、ＮＣ工作機
械の加工毎あるいは一定期間毎に実行することができ
る。この結果、現在のスライダ２５（ＮＣ工作機械）に
発生している位置決め誤差を補正するための補正量が得
られることになり、より精度の高い位置決め制御が可能
となる。

【００４９】次いで、上述のステップで得られた位置決
め誤差補正量を用いてスライダ２５の実際の位置制御を
行なう。図８に示すように、これから位置決め使用とす
る目標位置決め座標を取得する（ステップＳ２１）。こ
れは、位置指令発生部３からの位置指令ｒを読みだすこ
とにより行なう。

【００５０】次いで、位置指令発生部３からの位置指令
ｒに基づいて、スライダ２５の移動方向を検出し（ステ
ップＳ２２）、移動方向が正方向か逆方向かを判断する
（ステップＳ２３）。スライダ２５の移動方向が正方向
の場合には、正方向送りによる目標位置決め座標に対応
する位置決め誤差補正量を読みだす（ステップＳ２
４）。逆方向の場合には、逆方向送りによる目標位置決
め座標に対応する位置決め誤差補正量を読みだす（ステ
ップＳ２５）。このとき、目標位置決め座標が複数の位
置Ｍ1 〜Ｍ7 の間である場合には、これに隣接する２つ
の位置決め誤差補正量を読み出し、これを直線補間して
当該目標位置決め座標に対応する位置決め誤差補正量を
算出する。

【００５１】次いで、得られた位置決め誤差補正量を位
置指令ｒに加算し（ステップＳ２６）、これを出力す
る。

【００５２】ここで、位置指令発生部３からの次の位置
指令ｒに基づいて、スライダ２５の移動方向が逆転しな
いかを判別する（ステップＳ２７）。スライダ２５の移
動方向が逆転する場合には、次の位置指令ｒ（反転時の
位置指令）に上述したバックラッシ補正量を加算する
（ステップＳ２８）。

【００５３】以上のように、本実施形態によれば、同一
の座標への送り方向が異なる位置決めであっても、精度
よく位置決め誤差を補正することができる。また、経時
変化によって位置決め誤差が変化しても、本実施形態に
係るＮＣ装置１は位置決め誤差補正量を自動的に更新す
ることができるため、容易にお対応することができる。
また、本実施形態では、位置決め誤差補正と同時に、バ
ックラッシ補正も可能であるため、単に位置決め精度を
向上させることができるのみならず、軌跡精度を向上さ
せることができる。

【００５４】第２実施形態図９は、本発明に係る制御装置の他の実施形態の構成を
示す説明図であり、図１０は、図９に示す誤差算出装置
２の構成を示す説明図である。図９に示す構成は、ＮＣ
装置１および誤差算出装置２によって本発明の制御装置
を実現している場合である。図９において、誤差算出装
置２には、リニアスケール３０およびロータリエンコー
ダ２２からの検出信号３０ｓが入力され、上述した補正
量を算出してＮＣ装置１に出力する。誤差算出装置２
は、図１０に示すように、上述の第１実施形態の場合と
同様、回転量入力部３１と、移動量入力部３２と、比較
部３３と、位置決め誤差算出部３４と、補正量算出部３
５とを有している。すなわち、ＮＣ装置１には記憶部３
６のみを有し、他の機能は誤差算出装置２が有してい
る。また、誤差算出装置２は、補正量算出部３５におい
て算出された補正量をＮＣ装置１に送出する出力部３７
を有している。

【００５５】誤差算出装置２は、たとえば、パーソナル
コンピュータによって構成することができる。出力部３
７は、たとえば、ＲＳ−２３２Ｃなどの通信手段を用い
て実現することができる。本実施形態の構成とすれば、
ＮＣ装置内のデータの送受等に必要なプログラムを追加
または改変するだけでよく、汎用的なパーソナルコンピ
ュータを用いて本発明の制御装置を実現することができ
る。

【００５６】第３実施形態図１１は、本発明に係る制御装置のさらに他の実施形態
の構成を示す説明図であり、図１２は、図１１に示す誤
差算出装置２の構成を示す説明図である。図１１に示す
装置構成は、上述の第２の実施形態と略同様であるが、
本実施形態では、スライダ２５の所定の制御点、たとえ
ば、スライダ２５に工具が固定されている場合には工具
の正確な移動量を検出するためのレーザ測長器３０１の
検出信号３０１ｓが誤差算出装置２に入力されている点
である。

【００５７】誤差算出装置２は、図１２に示すように、
第２実施形態と同様に、回転量入力部３１と、移動量入
力部３２と、比較部３３と、位置決め誤差算出部３４
と、補正量算出部３５と、出力部３７とを有しており、
さらに、工具移動量入力部２０１と、比較部２０２と、
位置決め誤差算出部２０３と、補正量算出部２０４とを
有している。

【００５８】工具移動量入力部２０１は、レーザ測長器
３０１の検出信号３０１ｓを誤差算出装置２内に取り込
む。比較部２０２は、移動量入力部３２から取り込まれ
たリニアスケール３０が検出したスライダ２５の移動量
と、工具移動量入力部２０１から取り込まれたスライダ
２５に固定された工具の移動量を比較し、工具に位置決
め誤差がしょうじているかを判断する。位置決め誤差算
出部２０３は、スライダ２５と工具との移動量の差δを
算出し、これをサーボモータ２１の回転量（パルス量）
に換算する。スライダ２５と工具との移動量の差δは、
図１５において説明したように、スライダ２５に生じる
微小回転によって発生した位置決め誤差である。補正量
算出部２０４は、回転量に換算された位置決め誤差を補
正（キャンセル）するための、サーボモータ２１への補
正量を算出する。出力部は、補正量算出部３５および２
０４から出力される補正量をＮＣ装置１に出力する。

【００５９】以上のように、本実施形態では、スライダ
２５とサーボモータ２１との間に発生する機械誤差を補
正することができることに加えて、スライダ２５の微小
回転によって発生するスライダ２５の制御点である工具
の位置決め誤差を補正することができ、より精度の高い
位置決め制御が可能となる。

【００６０】なお、第３の実施形態では、移動量入力部
３２から取り込まれたリニアスケール３０が検出したス
ライダ２５の移動量と、工具移動量入力部２０１から取
り込まれたスライダ２５に固定された工具の移動量を比
較したが、たとえば、図１３に示すように、リニアスケ
ール３０の検出信号は用いずに、回転量入力部３１から
のロータリエンコーダ２２の検出信号と、工具移動量入
力部２０１からのレーザ測長器３０１の検出信号３０１
ｓとを比較して補正量を求めることも可能である。

【００６１】さらに、上述した実施形態では、スライダ
２５の位置制御をセミクローズドフィードバック方式を
用いて行なうことを前提としているが、ＮＣ装置にリニ
アスケール３０の検出信号をフィードバックしてリニア
スケール３０の位置決め制御を行なうフルクローズドフ
ィードバック方式の場合には、誤差算出装置２を図１４
に示す構成とすることができる。すなわち、移動量入力
部３２からのスライダ２５の移動量と工具移動量入力部
２０１からの工具の移動量とを比較して、位置決め誤差
を算出する。この場合の位置決め誤差は、主に、スライ
ダ２５の微小回転によって発生するものである。

【００６２】なお、本実施形態では、ＮＣ工作機械の一
例としてスライダ２５を例示したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、伝達手段を介して駆動制御され
るあらゆる制御対象に適用可能である。また、本実施形
態では、位置決め誤差補正量を送り方向が異なる場合に
ついてそれぞれ保持する構成としたが、送り速度や、切
削状態等の条件によってさらに区分けされた補正量を保
持することが可能である。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、ＮＣ工作機械の制御対
象の位置決め誤差を精度良く補正することが可能とな
る。また、制御対象に発生する位置決め誤差も経時変化
に容易に対応可能である。さらに、位置決め誤差を補正
する補正量の更新が非常に迅速化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置の一実施形態の構成を示す説
明図である。

【図２】図１に示したＮＣ装置の制御ブロック図であ
る。

【図３】図１に示したＮＣ装置を実現するためのハード
ウエア構成の一例を示す説明図である。

【図４】位置決め誤差補正機能部の構成を示す構成図で
ある。

【図５】位置決め誤差の算出方法を示す説明図である。

【図６】位置決め誤差補正量の一例を示す説明図であ
る。

【図７】本発明のＮＣ装置の動作の一例を示すフローチ
ャートである。

【図８】本発明のＮＣ装置の動作の他の例を示すフロー
チャートである。

【図９】本発明の制御装置の他の実施形態の構成を示す
説明図である。

【図１０】図９に示す誤差算出装置の構成を示す説明図
である。

【図１１】本発明の制御装置のさらに他の実施形態の構
成を示す説明図である。

【図１２】図１１に示す誤差算出装置の構成を示す説明
図である。

【図１３】図１１に示す誤差算出装置の他の構成を示す
説明図である。

【図１４】図１１に示す誤差算出装置のさらに他の構成
を示す説明図である。

【図１５】スライダの微小回転に起因して発生する位置
決め誤差を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１…ＮＣ装置３…位置指令発生部５…サーボ制御部７…誤差補正部８…位置決め誤差補正機能部９…バックラッシ補正機能部２２…ロータリエンコーダ２５…テーブル３０…リニアスケール３１…回転量入力部３２…移動量入力部３３…比較部３４…位置決め誤差算出部３５…補正量算出部３６…記憶部３７…出力部２０１…工具移動量入力部２０２…比較部２０３…位置決め誤差算出部２０４…補正量算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝達手段を介して回転駆動手段によって制
御対象を駆動する制御軸を有するＮＣ工作機械の前記回
転駆動手段の駆動制御を行なうＮＣ工作機械の制御装置
であって、前記回転駆動手段の回転量を検出する回転量検出手段の
検出信号を入力する回転量入力手段と、前記制御対象の移動量を検出する移動量検出手段の検出
信号を入力する制御対象移動量入力手段と、前記回転量入力手段および制御軸移動量入力手段からの
入力情報に基づいて、前記制御対象の位置決め時におけ
る前記制御対象に生じる位置決め誤差を算出し、この位
置決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に対する制御指
令を補正するための補正情報を算出する補正情報生成手
段と、前記補正情報生成手段によって生成された補正情報に基
づいて、前記制御対象の位置制御を行なう位置制御手段
とを有するＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項２】前記補正情報生成手段は、前記回転量入力
手段からの入力情報を前記制御対象の移動量に換算し、
この換算値と前記制御対象移動量入力手段からの入力情
報とを比較して前記位置決め誤差を算出する請求項１に
記載のＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項３】前記補正情報生成手段は、前記補正情報を
前記ＮＣ工作機械の動作条件と関連付けて記憶している
請求項１または２に記載のＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項４】前記補正情報生成手段は、前記位置決め誤
差を補正する補正情報を前記制御対象の正逆双方の送り
方向について生成する請求項１〜３のいずれかに記載の
ＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項５】前記移動量検出手段は、前記制御対象の移
動方向に沿って設けられたリニアスケールからなる請求
項１〜４のいずれかに記載のＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項６】制御対象を駆動する制御軸を有するＮＣ工
作機械の駆動制御を行なうＮＣ工作機械の制御装置であ
って、前記制御対象の移動量を検出する第１の移動量検出手段
の検出信号を入力する第１の制御対象移動量入力手段
と、前記制御対象の所定の制御点の移動量を検出する第２の
移動量検出手段の検出信号を入力する第２の制御対象移
動量入力手段と、前記第１および第２の制御軸移動量入力手段からの入力
情報に基づいて、前記制御対象の位置決め時における前
記制御点に生じる位置決め誤差を算出し、この位置決め
誤差に基づいて前記回転駆動手段に対する制御指令を補
正するための補正情報を算出する補正情報生成手段と、前記補正情報生成手段によって生成された補正情報に基
づいて、前記制御対象の位置制御を行なう位置制御手段
とを有するＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項７】伝達手段を介して回転駆動手段によって制
御対象を駆動する制御軸を有するＮＣ工作機械の前記回
転駆動手段の駆動制御を行なうＮＣ工作機械の制御装置
であって、前記制御対象の所定の制御点の移動量を検出する移動量
検出手段の検出信号を入力する制御対象移動量入力手段
と、前記回転駆動手段の回転量を検出する回転量検出手段の
検出信号を入力する回転量入力手段と、前記制御軸移動量入力手段および回転量入力手段からの
入力情報に基づいて、前記制御対象の位置決め時におけ
る前記制御点に生じる位置決め誤差を算出し、この位置
決め誤差に基づいて前記回転駆動手段に対する制御指令
を補正するための補正情報を算出する補正情報生成手段
と、前記補正情報生成手段によって生成された補正情報に基
づいて、前記制御対象の位置制御を行なう位置制御手段
とを有するＮＣ工作機械の制御装置。
【請求項８】伝達手段を介して回転駆動手段によって制
御対象を駆動する制御軸を有するＮＣ工作機械の前記回
転駆動手段の駆動制御を行なうＮＣ工作機械の位置決め
制御方法であって、前記回転駆動手段の回転量および前記制御対象の移動量
を検出する検出ステップと、前記検出した回転量を前記制御対象の移動量に換算し、
この換算した移動量と前記制御対象の移動量とを比較し
て前記制御対象の位置決め誤差を算出する位置決め誤差
算出ステップと、前記位置決め誤差を基に、この位置決め誤差を補正する
ための補正情報を生成する補正情報生成ステップと、前記補正情報を基に、前記回転駆動手段に対する制御指
令を補正して、前記制御対象の位置制御を行なう制御ス
テップとを有するＮＣ工作機械の位置決め制御方法。
【請求項９】前記検出ステップおよび位置決め誤差算出
ステップでは、前記制御軸を正逆双方の送り方向に駆動
して、正逆双方の送り方向における位置決め誤差を算出
し、前記補正情報生成ステップでは、正逆双方の送り方向の
補正情報を生成する請求項８に記載のＮＣ工作機械の位
置決め制御方法。
【請求項１０】前記検出ステップおよび位置決め誤差算
出ステップでは、制御軸のストローク内の複数点におけ
る位置決め誤差を算出し、前記補正情報生成ステップでは、前記制御軸のストロー
ク内の複数点における補正情報を生成し、前記制御ステップでは、制御対象の位置決め座標に応じ
て前記複数点における各補正情報を補間して制御指令を
補正する請求項８または９に記載のＮＣ工作機械の位置
決め制御方法。