JPS6040342B2

JPS6040342B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JPS6040342B2
Application number: JP1587580A
Authority: JP
Inventors: 節三四宮; 光石垣
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1980-02-12
Publication date: 1985-09-10
Also published as: JPS56114643A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は数値制御工作機械における送り駆動軸のバック
ラッシュを自動的に補正する装置に関するものである。

数値制御工作機械は種々の長所を生かし一般に広く普及
しているところである。また汎用性に富んでいるので従
来の機械より稼動率が高いのが実情である。そのため送
り駆動系における被駆動体の位置決め動作は多額度のく
り返し動作となり精度の劣下が伴う。即ち送り駆動軸の
摩耗等により長時間機械を稼動している過程で、例えば
送り駆動軸と、該駆動軸と係合しているナットとの間に
ガタが生じ送り駆動軸により駆動される被駆動体は、前
進、後退をくり返すうちに所定の送り指令通りの寸法精
度を維持して位置決めすることは難しくなる。従って被
駆動体の位置決め工程の上で指令値と実際値との間に誤
差が生じ、この誤差も許容値の範囲内であれば問題ない
が、許容値を越えると加工精度に重大な影響を及ぼし不
良品の発生に結ぶつく。このようなことから機械の精度
を維持するため、機械横成の部品精度を高めさらに部品
に硬度をもたせ表面処理等の面でも種々の改善が施され
ているが完全に初期状態の精度を維持することは難しい
。また機械の精度努下は送り駆動系のみに限られるもの
ではなく摺動面の摩耗、カップリングのガタ等の諸要因
があげられるが従来の経験的な諸調査から送り駆動系の
精度劣下が最も暮るしい結果を示している。従って送り
駆動系の精度劣下、即ち特にバックラッシュによる誤差
の値を最小に維持することが精度向上に結びつくことに
なる。そのため従来から数値制御工作機械においては、
ダイヤルィンジケータ等の測定器を利用し、指令値に対
し実際の動きの量を定期的にチェックし、その測定結果
に基づいて指令値と実際値との差を補正値として数値制
御装置へ入力し、機械の動き量を指令値に合わせる方法
をとってきた。また旋盤等においては工作物の測定を自
動的に行い、その結果を自動的に数値制御装層へ送出し
自動補正を行う方法も行われている。しかし測定に要す
る時間と一定水準以上の技能を必要とし、また測定する
上での技術的困難さから高頻度に行い得るものではない
。前者においては人間的動作を生じることか測定管理の
上で誤差が生じ、正確で安定した寸法管理が行いえなか
った。また後者においては装置が高価になるなど不・具
合点があった。本発明は前述せる従来の欠点を解消し、
バックラッシュの量を自動的に算出し、且つ補正値とし
て自動的に数値制御装置へ投入し機械の精度を高精度に
維持する簡素で低コストの補正方法を提供するにある。

即ち送り駆動系のサーボモータの電流値は、起動する際
にバックラッシュがあると不安定な状態から正常な駆動
状態に入るまでの間に変化し、一定値に安定するまでの
時間を要する。

本発明では前記変化せる電流値が安定するまでの時間を
移動距離に換算し「この値を補正値として数値制御装
置へ投入することを主旨としている。また補正するバッ
クラッシュの量を自動的に数値としてとらえることがで
きるので計数管理がしやすく、従って機械のオーバーホ
ール等の再調整の時期を適確に判断することが可能とな
るなどの特徴を有している。

次に本発明の実施例を図に従って詳細に説明する。第１
図は本発明をマニシングセンターに適用したブロック図
である。このブロック線図に従って本発明の概要を説明
する。数値制御装置１からの指令により、各送り軸のサ
ーボモー夕、即ちＸ軸用サーボモータ２、Ｙ藤用サーボ
モー夕３、Ｚ軸用サーポモ−夕４、また付加軸用サーボ
モータ５は各指令値に応じて騒動される。各軸のサーボ
モータ２，３，４，５の駆動電流状態は各サーボモー外
こ対応した電流検出回路６，７９８，９により検出され
る。この電流状態の特性は第２図に示されている。Ａは
電流を示し、ｔは経過時間を示す。即ち軸移動方向変換
時の起動状態からｔ時間の経過とともに電流は立ち上り
、ある時点で一定し安定状態となる。図においてらがバ
ックラッシュのある範囲での経過時間を示しこの時の電
流値がＡｏとなる。この電流値Ａｏはバックラッシュと
想定される電流値として安定した定常の電流値以下で設
定されるものである。バックラッシュのある状態では無
負荷状態であり一定の負荷の伴うまでのら間の電流値は
不安定状態となっている。

またこのし‘ま該当軸への入力パルス数として考えても
同機である。前記電流検出回路においてはサーボ回路の
駆動電流から処理可能な電圧、即ちアィソレートされた
測定電圧として取り出す。

電流検出器としてはトＤＣ−ＤＣコンバータ等が使用さ
れる。切襖回路１０‘ま各送り軸のサーボモー夕の電流
を切換える回路で切り換えられた電流値即ちアィソレー
トされた測定電圧値は一鞄分ずつ処理回路１川こ送出さ
れる。前処理回路１１では切り換えられた各送り軸サー
ボモータの電流値艮０ちアィソレートされた測定電圧値
を判断しバックラッシュにより不安定状態にある時間ら
を被駆動距離に換算処理する。例えば単位移動距離０．
０１肋当り０．０６秒等と設定する。前述の如く時間ｔ
ｏを移動距離に換算した値は各機械によって電流値の変
化の割合し、が異なるので各機械に応じた特性を実機で
確認し、そのデータに基づいて設定することにより正確
な補正を行うことが可能である。前記処理回路１１には
アラーム回路１２が設けられ、補正値が限界値を越えた
場合にアラーム信号を出すようにしている。また補正値
は前記処理回路１１よりフィードバック信号１３として
数値制御装置へ投与される。次に第３図により前述の内
容を具体的に説明する。先ず図の記号について、ＣＴは
指令テープ等の加工情報、ＣＣは加工情報を取込む制御
回路、瓜Ｔは制御回路からの駆動体移動指令情報を受け
る桶間回路、ＥＲは前記移動指令位置と実際の移動位置
との差をフィードパルス（分配パルス）とフィードバッ
クパルスとから求めて記億する誤差レジスタ、ＤＡはデ
ィジタル量をアナログ量に変換するディジタルアナログ
変換器、ＡＭ円は前記ＰＡ変換器からのアナログ量を増
中する増中器、ＭＸは増中器からの直流電流で回転する
Ｘ軸用送りサーボモータ、ＥＮＣはサーボモータの回転
でフィードバックパルスを発生するパルスェンコーダ、
ＲＸは抵抗器、ＤＥＴは前記サーボモータＭＸの電流値
を電圧値として取り出す電流検出器、ＡＤは電流検出器
ＤＥＴのアナログ電圧値をディジタルに変換するアナロ
グーディジタル変換器、ＲＸＡは最初に試みられたバッ
クラッシュがなくなった時のサーボモータの定常電流値
に相当する前記ＡＤ変換器の電圧値を記憶するレジスタ
、（以下定常電流レジスタと呼ぶ）、ＣＭＰＸは２回目
以降に試みられた電流検出器ＤＥＴの検出値と前記定常
電流レジスタＲＸＡとの値を比較し、一致した時信号を
出す比較器、ＧＸは制御回路ＣＣからの測定指令ＴＢＸ
で開き、フィードパルス（分配パルス）を通しまた前記
比較器ＣＭＰＸからの出力信号で閉じフィードパルスを
通さないゲート、ＣＸＢは前記ゲート回路からのフィー
ドパルスを計数するカウンタ、ＤＢＸはカウンタＣＸＢ
からの補正データ、ＲＸＢは前記補正データを記憶する
バックラッシュ補正レジスタ、ＲＸＬはバックラッシュ
限界レジスタ、ＣＭＰＡは前記カウンタの値と前記バッ
クラッシュ限界レジス夕の値とを比較しカゥン夕の値が
限界レジス夕の値を越した時信号を出す比較器、ＡＬＭ
は前記比較器ＣＭＰＡの出力信号で警報を出すアラーム
を示す。制御回路ＣＣは指令テープＣＴから与られた送
り指令データに基づき送り指令を楠間回路ＩＮＴに与え
パルス分配を行わせる。分配パルスは各軸にわたるが、
信号入出関係は各藤共通であるのでここでは×軸のみに
ついて詳述する。分配パルスＰＸはサーボ回路に投入さ
れ送り軸の駆動を行う。

×軸の分配パルスＰＸは誤差レジスタＥＲに送出され、
さらにディジタルーアナログ変換器ＤＡ、増中器ＡＭＰ
を経てサーボモータＭ×を回転させ送り軸を駆動する。
サーボモータＭＫの電流値は電流検出器ＤＥＴで電圧値
として変換されて取り出される。取り出された電圧値は
アナログーディジタル変換器ＡＤによりディジタル化さ
れる。一定速度にて軸移動を開始しサーボモータ電流が
定常値となったときの電流値に相当する前記ディジタル
量は定常電流値を示す値としてレジスターＲＸＡに記憶
する。このレジスタを以下定常電流値しジスタＲＸＡと
呼ぶ。次に反対方向に軸移動を行い機械を原位瞳に戻す
。再び同速度にて藤移動を開始する。このとき同時に測
定指令ＴＢＸが送出される。測定指令ＴＢＸが出される
とゲートＧＸが開きサーボモータ電流と定常電流値しジ
スタＲＸＡの比較を開始しサーボモータ電流が一定の割
合（例えば７０％）に達したときに比較器にＭＰＸより
信号が送出されゲートＧＸが閉じる。このときの測定指
令ＴＢＸが送出されてから比較器ＣＭＰＸよりの信号が
上るまでの時間、即ち、ゲートが開いてから閉じるまで
の時間ｔｏに相当するパルスがカウンターＣＸＢに入る
。この例では時間らをパルスで把握するため、バックラ
ッシュによるお〈れ時間を移動距離に換算するためにゲ
ートＣＸおよびカウンタ−ＣＸＢが設けられる。前記分
配パルスＰＸは橘間回路ＩＮＴよりサーボ回路に送出さ
れると同時に測定指令ＴＢＸにより開き比較器ＣＭＰＸ
よりの信号によりゲートＧＸが閉じられるまでのフイー
ドパルスがカウンターＣＸＢによりカウントされる。こ
のパルス数即ちバックラッシュ量に相応した信号値はフ
ィードバック信号としてＸ軸バックラッシュレジスタＲ
ＸＢに投与される。投与されたバックラッシュ量は補正
の必要があれば制御回路ＣＣに送出し×鞠サーボ回路を
介して×軸の補正を行う。一方比較器ＣＭＰＡにおいて
はカウントされた分配パルス数則ちバックラッシュ相当
量の数値をＸ軸バックラッシュ限界値しジス夕ＲＸＬの
限界値と比較し、もしこの限界値をオーバーしていると
、アラーム信号ＡＬＭを出すようになっている。前記ア
ラーム信号は例えば制御回路ＣＣに送出して機械の動作
を停止するようにする。以上の構成は前述の如くＹ軸、
Ｚ軸、その他付加軸についても同様のことが成立する。

本発明の効果は次の通りである。

１駆動系の最大のバックラッシュ状態からバックラッ
シュがなくなるまでの距離を、サーボモータの変化する
電流値が安定するまでの時間換算で求め、このバックラ
ッシュ補正量で工作機械の駆動系の位置補正を行ない、
更に自動運転中に補正をくり返すことができるので、従
釆のように工数のかかる計測作業や、ミスを伴う入力作
業が不要になる。

２補正するバックラッシュ量を自動的に数値として検
出することができるので、この限界値をオ−バーホール
等に適した値に設定しておけば、最適なオーバーホール
時期を自動的に知ることができる。

また加工中に何等かの理由は機械をぶつけた時、任意の
複数の位置のバックラッシュ量をチェックすることによ
り機械の損傷度合いを知ることができる。以上述べた如
く、本発明は実施例に示された構成に限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載された本発明の技術思想を逸
脱しない範囲内での変更は予期されるところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示すブロック図、第２
図はサーボモータの電流特性図、第３図は本発明の実施
例を示すブロック図、図において、１…数値制御装置、
２・・・×軸サ−ボモータ、１１・・・処理回路、Ｃ
〇・・制御回路、ＤＥＴ・・。電流検出器、ＡＤ・・・アナログーディジタル変換器、
ＣＭＰＸ…比較器。弟１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】１送り駆動系を数値制御するため数値制御手段とサー
ボ駆動手段とを有する数値制御装置において、駆動系を
作動するサーボモータの電流値を検出する検出手段と、
駆動系のバツクラツシユがなくなつた時のサーボモータ
の負荷電流値を設定する記憶手段と、駆動系のバツクラ
ツシユが最大の状態からバツクラツシユが減少する方向
に駆動系を作動させた時のパルスをカウントする計数手
段と、前記記憶手段と検出手段との値を比較し検出手段
の値が記憶手段の値に達した時前記計数手段にカウント
停止命令を出す比較手段とからなり、前記計数手段のバ
ツクラツシユ補正データを前記制御手段に取込み駆動系
にバツクラツシユ補正をかけることを特徴とする数値制
御装置。２送り駆動系を数値制御するための数値制御手段とサ
ーボ駆動手段とを有する数値制御装置において、駆動系
を作動するサーボモータの電流値を検出する検出手段と
、駆動系のバツクラツシユがなくなつた時のサーボモー
タの負荷電流値を設定する第１の記憶手段と、駆動系の
バツクラツシユが最大の状態からバツクラツシユが減少
する方向に駆動系を作動させた時のパルスをカウントす
る計数手段と、前記第１の記憶手段と検出手段との値を
比較し検出手段の値が記憶手段の値に達した時前記計数
手段にカウント停止命令を出す第１の比較手段と、バツ
クラツシユの許容値を設定する第２の記憶手段と、前記
計数手段の値と前記第２の記憶手段の値とを比較し前記
計数手段の値が第２の記憶手段の値を起した時アラーム
を発するようにしたことを特徴とする数値制御装置。