數(shù)控裝置制造方法
【專利摘要】一種數(shù)控裝置，能高精度地補償軸移動的移動方向反轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的失位。數(shù)控裝置包括補償器。補償器對失位的補償量進行運算。失位是工作臺的移動方向反轉(zhuǎn)后、因工作臺機構的彈性變形而產(chǎn)生的。補償器判斷工作臺是處于移動過程中還是處于停止過程中(S1)，在判斷為處于移動過程中時(S1：否)，利用(1)式對補償量進行運算(S2)。(1)式是使與工作臺(3)的移動量成比例的值和前次的補償量相加來運算出補償量的式子。在判斷為處于停止過程中時(S1：是)，利用(2)式對補償量進行運算(S5)。(2)式是基于轉(zhuǎn)矩指令對補償量進行運算的式子。所以，數(shù)控裝置能根據(jù)工作臺是處于移動過程中、反轉(zhuǎn)時還是停止時，來高精度地補償失位。
【專利說明】數(shù)控裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種數(shù)控裝置。

【背景技術】
[0002]機床在驅(qū)動軸的移動方向反轉(zhuǎn)時會因機構的彈性變形而產(chǎn)生遲滯。遲滯被稱為失位，其是加工精度降低的原因。為了補償失位，數(shù)控裝置在移動方向反轉(zhuǎn)時對與失位相當?shù)牧窟M行預測，并使其與指令位置相加。在日本專利特許公開1996年152910號公報中，利用以距反轉(zhuǎn)位置的距離作為輸入、以補償量作為輸出的函數(shù)，對失位進行補償。在日本專利特許公開1998年154007號公報中，同樣地，利用距反轉(zhuǎn)位置的距離的函數(shù)對失位進行補償，但利用exp函數(shù)(指數(shù)函數(shù))來擬合失位的上升。上述公報中記載的手法能夠良好地補償反轉(zhuǎn)時及移動過程中的失位，但在停止時則變?yōu)檫^補償，存在加工精度降低這一技術問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控裝置，其能根據(jù)是處于移動過程中、反轉(zhuǎn)時還是停止時，來高精度地補償失位。
[0004]技術方案I的數(shù)控裝置包括:進給機構，該進給機構具有滾珠絲杠軸和套設于該滾珠絲杠軸的滾珠螺母，并使固定于該滾珠螺母的移動體移動；馬達，該馬達驅(qū)動上述滾珠絲杠軸旋轉(zhuǎn)；位置檢測機構，該位置檢測機構基于上述馬達的旋轉(zhuǎn)量對利用上述馬達移動后的上述移動體的位置進行檢測；速度生成部，該速度生成部生成速度指令，以使上述位置檢測機構檢測出的上述移動體的位置與控制部生成的位置指令一致；速度檢測機構，該速度檢測機構對上述馬達的速度進行檢測；轉(zhuǎn)矩生成部，該轉(zhuǎn)矩生成部生成轉(zhuǎn)矩指令，以使上述速度檢測機構檢測出的速度與上述速度生成部生成的速度指令一致；運算部，該運算部對上述移動體的移動方向反轉(zhuǎn)后、因上述進給機構的彈性變形而產(chǎn)生的失位的補償量進行運算；以及加法部，該加法部使上述運算部運算出的上述補償量與上述位置指令相加，來對上述位置指令進行修正，其特征是，上述運算部包括:判斷部，該判斷部判斷上述移動體是處于移動過程中還是處于停止過程中；第一運算部，該第一運算部在上述判斷部判斷為上述移動體處于移動過程中時，使基于上述移動體的移動量的值與前次的補償量相加，來運算出上述補償量；以及第二運算部，該第二運算部在上述判斷部判斷為上述移動體處于停止過程中時，基于上述轉(zhuǎn)矩指令，運算出上述補償量。在移動體的移動過程中，第一運算部使用移動量的函數(shù)對補償量進行運算。在移動體的停止過程中，第二運算部使用轉(zhuǎn)矩指令的函數(shù)對補償量進行運算。運算部根據(jù)移動體是處于移動過程中還是處于停止過程中來區(qū)別使用函數(shù)。因此，數(shù)控裝置在移動體的移動過程中及反轉(zhuǎn)時能進行穩(wěn)定的補償，且在停止時能防止過補償。所以，數(shù)控裝置能根據(jù)是處于移動過程中、反轉(zhuǎn)時還是停止時，來高精度地補償失位。
[0005]技術方案2的數(shù)控裝置除了技術方案I所記載的發(fā)明的結構以外，其特征是，將使上述移動體以規(guī)定速度朝一定方向移動時的轉(zhuǎn)矩值作為基準轉(zhuǎn)矩，上述第二運算部對上述補償量進行運算，以與上述基準轉(zhuǎn)矩和上述轉(zhuǎn)矩指令的比率成比例。因此，第二運算部能對停止過程中產(chǎn)生的失位進行補償。
[0006]技術方案3的數(shù)控裝置除了技術方案2所記載的發(fā)明的結構以外，其特征是，將使上述移動體以上述規(guī)定速度朝上述一定方向移動時的最大的補償量作為最大補償量，上述第二運算部使上述最大補償量與上述比率相乘來運算出上述補償量。因此，第二運算部能對停止過程中產(chǎn)生的失位進行補償。
[0007]技術方案4的數(shù)控裝置除了技術方案I至3中任一項所記載的發(fā)明的結構以外，其特征是，上述第一運算部在上述移動體從停止過程中開始移動時，將停止過程中的上述補償量作為上述前次的補償量。因此，數(shù)控裝置能對從停止開始轉(zhuǎn)移到移動時的失位的變化良好地進行補償。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是工作臺機構20的立體圖。
[0009]圖2是表示數(shù)控裝置I的電氣結構的圖。
[0010]圖3是表示移動過程中的補償量的圖。
[0011]圖4是表示停止過程中的補償量的圖。
[0012]圖5是表示從停止轉(zhuǎn)移到移動時的補償開始位置的圖。
[0013]圖6是表示從移動轉(zhuǎn)移到停止時的補償量的圖。
[0014]圖7是補償處理的流程圖。
[0015]圖8是工作臺機構40的結構圖。
[0016]圖9是表示利用第一手法計算補償量而得到的結果的圖。
[0017]圖10是表示利用第二手法計算補償量而得到的結果的圖。
[0018]圖11是表示利用第三手法計算補償量而得到的結果的圖。

【具體實施方式】
[0019]以下，參照附圖對本發(fā)明的一實施方式進行說明。在以下的說明中，使用圖中箭頭所表示的上下、左右、前后。工作臺機構20的左右方向、前后方向、上下方向分別為X軸方向、Y軸方向、Z軸方向。圖1所示的工作臺機構20設于機床(未圖示)。工作臺機構20將工作臺3支撐成能在X軸方向和Y軸方向上移動。機床的主軸(未圖示)能在Z軸方向上升降。數(shù)控裝置I按照NC(數(shù)控)程序所指定的路徑，對主軸和工作臺機構20的動作進行控制，并對利用夾具固定在工作臺3上的工件(未圖示)進行切削加工。
[0020]參照圖1對工作臺機構20的結構進行說明。工作臺機構20包括基座2、中間工作臺50、工作臺3?；?在其上表面將中間工作臺50支撐成能在Y軸方向上移動。中間工作臺50在其上表面將工作臺3支撐成能在X軸方向上移動。因此，工作臺3能以基座2為基準在X軸方向和Y軸方向上移動?；?在其上表面具有一對直線引導件6A、滾珠絲杠軸4A、馬達2A等。直線引導件6A在Y軸方向上延伸。直線引導件6A在Y軸方向上對中間工作臺50進行引導。滾珠絲杠軸4A在一對直線引導件6A之間與Y軸方向平行地設置。中間工作臺50在其下表面固定有滾珠螺母(未圖示)。滾珠絲杠軸4A插入滾珠螺母。馬達2A使?jié)L珠絲杠軸4A旋轉(zhuǎn)。當使?jié)L珠絲杠軸4A旋轉(zhuǎn)時，中間工作臺50通過滾珠螺母在Y軸方向上移動。中間工作臺50呈X軸方向較長的板狀，在其上表面設有一對直線引導件6B、滾珠絲杠軸4B、馬達2B等。直線引導件6B在X軸方向上延伸。直線引導件6B在X軸方向上對工作臺3進行引導。滾珠絲杠軸4B在一對直線引導件6B之間與X軸方向平行地設置。工作臺3在其下表面固定有滾珠螺母5 (參照圖8)。滾珠絲杠軸4B插入滾珠螺母5。馬達2B使?jié)L珠絲杠軸4B旋轉(zhuǎn)。當使?jié)L珠絲杠軸4B旋轉(zhuǎn)時，工作臺3通過滾珠螺母5在X軸方向上移動。因此，工作臺機構20能使工作臺3在X軸方向和Y軸方向上移動。
[0021]數(shù)控裝置I與馬達2A、2B分別連接。數(shù)控裝置I使馬達2A、2B驅(qū)動，從而使工作臺3在X軸方向和Y軸方向上移動。滾珠絲杠軸4A、4B和安裝于滾珠絲杠軸4A的滾珠螺母、滾珠螺母5將馬達2A、2B的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為工作臺3在兩軸方向(X軸方向和Y軸方向)上的直進運動。數(shù)控裝置I對馬達2A、2B進行控制，以對工作臺3的位置、速度和加速度進行控制。旋轉(zhuǎn)編碼器60 (以下稱為編碼器60)分別安裝于馬達2A、2B。各編碼器60對馬達2A、2B的各位置(旋轉(zhuǎn)角)進行檢測。數(shù)控裝置I基于馬達2A、2B的各位置、滾珠絲杠軸4A、4B的節(jié)距(螺紋牙的間隔)來計算出工作臺3的位置。
[0022]參照圖2，對數(shù)控裝置I的結構進行說明。數(shù)控裝置I包括上位控制部10、位置控制器11、速度控制器12、補償器13、電流控制增幅器15、微分器16、加法器17等。上位控制部10基于NC程序，將位置指令信號輸出到位置控制器11。各編碼器60將馬達2A、2B的位置檢測信號輸出到位置控制器11。位置控制器11以使位置指令信號與位置檢測信號一致的方式生成速度指令信號，并將其輸出到速度控制器12。微分器16將位置檢測信號轉(zhuǎn)換為速度檢測信號，并將其輸出到速度控制器12。速度控制器12以使速度指令信號與速度檢測信號一致的方式生成轉(zhuǎn)矩指令信號，并將其分別輸出到電流控制增幅器15和補償器13。
[0023]補償器13根據(jù)工作臺3的狀態(tài)，基于來自上位控制部10的位置指令信號或來自速度控制器12的轉(zhuǎn)矩指令信號，計算出失位補償量(以下稱為補償量)，并生成失位補償信號，然后將其輸出到加法器17。加法器17使失位補償信號與上位控制部10輸出到位置控制器11的位置指令信號相加。因此，位置控制器11以使對失位進行了補償?shù)奈恢弥噶钚盘柵c位置檢測信號一致的方式，生成轉(zhuǎn)矩指令信號。速度控制器12生成對失位進行了補償?shù)霓D(zhuǎn)矩指令信號。電流控制增幅器15對馬達2A、2B的電流進行控制，以產(chǎn)生盡可能忠實于轉(zhuǎn)矩指令信號的轉(zhuǎn)矩。
[0024]參照圖3~圖6，對補償器13進行的失位補償方法進行說明。失位的特性因工作臺3的狀態(tài)而不同。所謂工作臺3的狀態(tài)，至少包含移動狀態(tài)和停止狀態(tài)。機床為了對工件進行加工，使工作臺3交替地反復移動和停止。因此，數(shù)控裝置I需要針對移動狀態(tài)和停止狀態(tài)來分別改變補償量的計算方法。此外，數(shù)控裝置I需要設定從移動狀態(tài)轉(zhuǎn)移到停止狀態(tài)時、從停止狀態(tài)轉(zhuǎn)移到移動狀態(tài)時的補償量。因此，在本實施方式中，根據(jù)工作臺3的狀態(tài)如下所述對補償量進行計算。補償器13利用下述(I)式對移動狀態(tài)的補償量進行計算。LcnS補償器輸出，Lclri為前次補償器輸出，Pc為最大補償量，Ap為斜率系數(shù)，Λχ*位置指令的增量。Pls為脈沖。

【權利要求】
1.一種數(shù)控裝置(1)，包括:進給機構(20)，該進給機構具有滾珠絲杠軸(4A、4B)和套設于該滾珠絲杠軸的滾珠螺母(5)，并使固定于該滾珠螺母的移動體(3)移動；馬達(2A、2B)，該馬達驅(qū)動所述滾珠絲杠軸旋轉(zhuǎn)；位置檢測機構(60)，該位置檢測機構基于所述馬達的旋轉(zhuǎn)量對利用所述馬達移動后的所述移動體的位置進行檢測；速度生成部(11)，該速度生成部生成速度指令，以使所述位置檢測機構檢測出的所述移動體的位置與控制部(10)生成的位置指令一致；速度檢測機構(16)，該速度檢測機構對所述馬達的速度進行檢測；轉(zhuǎn)矩生成部(12)，該轉(zhuǎn)矩生成部生成轉(zhuǎn)矩指令，以使所述速度檢測機構檢測出的速度與所述速度生成部生成的速度指令一致；運算部(13)，該運算部對所述移動體的移動方向反轉(zhuǎn)后、因所述進給機構的彈性變形而產(chǎn)生的失位的補償量進行運算；以及加法部(17)，該加法部使所述運算部運算出的所述補償量與所述位置指令相加，來對所述位置指令進行修正，其特征在于， 所述運算部包括: 判斷部(13)，該判斷部判斷所述移動體是處于移動過程中還是處于停止過程中； 第一運算部(13)，該第一運算部在所述判斷部判斷為所述移動體處于移動過程中時，使基于所述移動體的移動量的值與前次的補償量相加，來運算出所述補償量；以及 第二運算部(13)，該第二運算部在所述判斷部判斷為所述移動體處于停止過程中時，基于所述轉(zhuǎn)矩指令，運算出所述補償量。
2.如權利要求1所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 將使所述移動體以規(guī)定速度朝一定方向移動時的轉(zhuǎn)矩值作為基準轉(zhuǎn)矩， 所述第二運算部對所述補償量進行運算，以與所述基準轉(zhuǎn)矩和所述轉(zhuǎn)矩指令的比率成比例。
3.如權利要求2所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 將使所述移動體以所述規(guī)定速度朝所述一定方向移動時的最大的補償量作為最大補償量， 所述第二運算部使所述最大補償量與所述比率相乘來運算出所述補償量。
4.如權利要求1至3中任一項所述的數(shù)控裝置，其特征在于， 所述第一運算部在所述移動體從停止過程中開始移動時，將停止過程中的所述補償量作為所述前次的補償量。
【文檔編號】G05B19/404GK104076740SQ201410035270
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權日:2013年3月27日
【發(fā)明者】寺田弦, 小島輝久 申請人:兄弟工業(yè)株式會社