数控装置制造方法
【专利摘要】一种数控装置，能高精度地补偿轴移动的移动方向反转后产生的失位。数控装置包括补偿器。补偿器对失位的补偿量进行运算。失位是工作台的移动方向反转后、因工作台机构的弹性变形而产生的。补偿器判断工作台是处于移动过程中还是处于停止过程中(S1)，在判断为处于移动过程中时(S1：否)，利用(1)式对补偿量进行运算(S2)。(1)式是使与工作台(3)的移动量成比例的值和前次的补偿量相加来运算出补偿量的式子。在判断为处于停止过程中时(S1：是)，利用(2)式对补偿量进行运算(S5)。(2)式是基于转矩指令对补偿量进行运算的式子。所以，数控装置能根据工作台是处于移动过程中、反转时还是停止时，来高精度地补偿失位。
【专利说明】数控装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种数控装置。
【背景技术】
[0002]机床在驱动轴的移动方向反转时会因机构的弹性变形而产生迟滞。迟滞被称为失位，其是加工精度降低的原因。为了补偿失位，数控装置在移动方向反转时对与失位相当的量进行预测，并使其与指令位置相加。在日本专利特许公开1996年152910号公报中，利用以距反转位置的距离作为输入、以补偿量作为输出的函数，对失位进行补偿。在日本专利特许公开1998年154007号公报中，同样地，利用距反转位置的距离的函数对失位进行补偿，但利用exp函数(指数函数)来拟合失位的上升。上述公报中记载的手法能够良好地补偿反转时及移动过程中的失位，但在停止时则变为过补偿，存在加工精度降低这一技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种数控装置，其能根据是处于移动过程中、反转时还是停止时，来高精度地补偿失位。
[0004]技术方案I的数控装置包括:进给机构，该进给机构具有滚珠丝杠轴和套设于该滚珠丝杠轴的滚珠螺母，并使固定于该滚珠螺母的移动体移动；马达，该马达驱动上述滚珠丝杠轴旋转；位置检测机构，该位置检测机构基于上述马达的旋转量对利用上述马达移动后的上述移动体的位置进行检测；速度生成部，该速度生成部生成速度指令，以使上述位置检测机构检测出的上述移动体的位置与控制部生成的位置指令一致；速度检测机构，该速度检测机构对上述马达的速度进行检测；转矩生成部，该转矩生成部生成转矩指令，以使上述速度检测机构检测出的速度与上述速度生成部生成的速度指令一致；运算部，该运算部对上述移动体的移动方向反转后、因上述进给机构的弹性变形而产生的失位的补偿量进行运算；以及加法部，该加法部使上述运算部运算出的上述补偿量与上述位置指令相加，来对上述位置指令进行修正，其特征是，上述运算部包括:判断部，该判断部判断上述移动体是处于移动过程中还是处于停止过程中；第一运算部，该第一运算部在上述判断部判断为上述移动体处于移动过程中时，使基于上述移动体的移动量的值与前次的补偿量相加，来运算出上述补偿量；以及第二运算部，该第二运算部在上述判断部判断为上述移动体处于停止过程中时，基于上述转矩指令，运算出上述补偿量。在移动体的移动过程中，第一运算部使用移动量的函数对补偿量进行运算。在移动体的停止过程中，第二运算部使用转矩指令的函数对补偿量进行运算。运算部根据移动体是处于移动过程中还是处于停止过程中来区别使用函数。因此，数控装置在移动体的移动过程中及反转时能进行稳定的补偿，且在停止时能防止过补偿。所以，数控装置能根据是处于移动过程中、反转时还是停止时，来高精度地补偿失位。
[0005]技术方案2的数控装置除了技术方案I所记载的发明的结构以外，其特征是，将使上述移动体以规定速度朝一定方向移动时的转矩值作为基准转矩，上述第二运算部对上述补偿量进行运算，以与上述基准转矩和上述转矩指令的比率成比例。因此，第二运算部能对停止过程中产生的失位进行补偿。
[0006]技术方案3的数控装置除了技术方案2所记载的发明的结构以外，其特征是，将使上述移动体以上述规定速度朝上述一定方向移动时的最大的补偿量作为最大补偿量，上述第二运算部使上述最大补偿量与上述比率相乘来运算出上述补偿量。因此，第二运算部能对停止过程中产生的失位进行补偿。
[0007]技术方案4的数控装置除了技术方案I至3中任一项所记载的发明的结构以外，其特征是，上述第一运算部在上述移动体从停止过程中开始移动时，将停止过程中的上述补偿量作为上述前次的补偿量。因此，数控装置能对从停止开始转移到移动时的失位的变化良好地进行补偿。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是工作台机构20的立体图。
[0009]图2是表示数控装置I的电气结构的图。
[0010]图3是表示移动过程中的补偿量的图。
[0011]图4是表示停止过程中的补偿量的图。
[0012]图5是表示从停止转移到移动时的补偿开始位置的图。
[0013]图6是表示从移动转移到停止时的补偿量的图。
[0014]图7是补偿处理的流程图。
[0015]图8是工作台机构40的结构图。
[0016]图9是表示利用第一手法计算补偿量而得到的结果的图。
[0017]图10是表示利用第二手法计算补偿量而得到的结果的图。
[0018]图11是表示利用第三手法计算补偿量而得到的结果的图。
【具体实施方式】
[0019]以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。在以下的说明中，使用图中箭头所表示的上下、左右、前后。工作台机构20的左右方向、前后方向、上下方向分别为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。图1所示的工作台机构20设于机床(未图示)。工作台机构20将工作台3支撑成能在X轴方向和Y轴方向上移动。机床的主轴(未图示)能在Z轴方向上升降。数控装置I按照NC(数控)程序所指定的路径，对主轴和工作台机构20的动作进行控制，并对利用夹具固定在工作台3上的工件(未图示)进行切削加工。
[0020]参照图1对工作台机构20的结构进行说明。工作台机构20包括基座2、中间工作台50、工作台3。基座2在其上表面将中间工作台50支撑成能在Y轴方向上移动。中间工作台50在其上表面将工作台3支撑成能在X轴方向上移动。因此，工作台3能以基座2为基准在X轴方向和Y轴方向上移动。基座2在其上表面具有一对直线引导件6A、滚珠丝杠轴4A、马达2A等。直线引导件6A在Y轴方向上延伸。直线引导件6A在Y轴方向上对中间工作台50进行引导。滚珠丝杠轴4A在一对直线引导件6A之间与Y轴方向平行地设置。中间工作台50在其下表面固定有滚珠螺母(未图示)。滚珠丝杠轴4A插入滚珠螺母。马达2A使滚珠丝杠轴4A旋转。当使滚珠丝杠轴4A旋转时，中间工作台50通过滚珠螺母在Y轴方向上移动。中间工作台50呈X轴方向较长的板状，在其上表面设有一对直线引导件6B、滚珠丝杠轴4B、马达2B等。直线引导件6B在X轴方向上延伸。直线引导件6B在X轴方向上对工作台3进行引导。滚珠丝杠轴4B在一对直线引导件6B之间与X轴方向平行地设置。工作台3在其下表面固定有滚珠螺母5 (参照图8)。滚珠丝杠轴4B插入滚珠螺母5。马达2B使滚珠丝杠轴4B旋转。当使滚珠丝杠轴4B旋转时，工作台3通过滚珠螺母5在X轴方向上移动。因此，工作台机构20能使工作台3在X轴方向和Y轴方向上移动。
[0021]数控装置I与马达2A、2B分别连接。数控装置I使马达2A、2B驱动，从而使工作台3在X轴方向和Y轴方向上移动。滚珠丝杠轴4A、4B和安装于滚珠丝杠轴4A的滚珠螺母、滚珠螺母5将马达2A、2B的旋转运动转换为工作台3在两轴方向(X轴方向和Y轴方向)上的直进运动。数控装置I对马达2A、2B进行控制，以对工作台3的位置、速度和加速度进行控制。旋转编码器60 (以下称为编码器60)分别安装于马达2A、2B。各编码器60对马达2A、2B的各位置(旋转角)进行检测。数控装置I基于马达2A、2B的各位置、滚珠丝杠轴4A、4B的节距(螺纹牙的间隔)来计算出工作台3的位置。
[0022]参照图2，对数控装置I的结构进行说明。数控装置I包括上位控制部10、位置控制器11、速度控制器12、补偿器13、电流控制增幅器15、微分器16、加法器17等。上位控制部10基于NC程序，将位置指令信号输出到位置控制器11。各编码器60将马达2A、2B的位置检测信号输出到位置控制器11。位置控制器11以使位置指令信号与位置检测信号一致的方式生成速度指令信号，并将其输出到速度控制器12。微分器16将位置检测信号转换为速度检测信号，并将其输出到速度控制器12。速度控制器12以使速度指令信号与速度检测信号一致的方式生成转矩指令信号，并将其分别输出到电流控制增幅器15和补偿器13。
[0023]补偿器13根据工作台3的状态，基于来自上位控制部10的位置指令信号或来自速度控制器12的转矩指令信号，计算出失位补偿量(以下称为补偿量)，并生成失位补偿信号，然后将其输出到加法器17。加法器17使失位补偿信号与上位控制部10输出到位置控制器11的位置指令信号相加。因此，位置控制器11以使对失位进行了补偿的位置指令信号与位置检测信号一致的方式，生成转矩指令信号。速度控制器12生成对失位进行了补偿的转矩指令信号。电流控制增幅器15对马达2A、2B的电流进行控制，以产生尽可能忠实于转矩指令信号的转矩。
[0024]参照图3~图6，对补偿器13进行的失位补偿方法进行说明。失位的特性因工作台3的状态而不同。所谓工作台3的状态，至少包含移动状态和停止状态。机床为了对工件进行加工，使工作台3交替地反复移动和停止。因此，数控装置I需要针对移动状态和停止状态来分别改变补偿量的计算方法。此外，数控装置I需要设定从移动状态转移到停止状态时、从停止状态转移到移动状态时的补偿量。因此，在本实施方式中，根据工作台3的状态如下所述对补偿量进行计算。补偿器13利用下述(I)式对移动状态的补偿量进行计算。LcnS补偿器输出，Lclri为前次补偿器输出，Pc为最大补偿量，Ap为斜率系数，Λχ*位置指令的增量。Pls为脉冲。
【权利要求】
1.一种数控装置(1)，包括:进给机构(20)，该进给机构具有滚珠丝杠轴(4A、4B)和套设于该滚珠丝杠轴的滚珠螺母(5)，并使固定于该滚珠螺母的移动体(3)移动；马达(2A、2B)，该马达驱动所述滚珠丝杠轴旋转；位置检测机构(60)，该位置检测机构基于所述马达的旋转量对利用所述马达移动后的所述移动体的位置进行检测；速度生成部(11)，该速度生成部生成速度指令，以使所述位置检测机构检测出的所述移动体的位置与控制部(10)生成的位置指令一致；速度检测机构(16)，该速度检测机构对所述马达的速度进行检测；转矩生成部(12)，该转矩生成部生成转矩指令，以使所述速度检测机构检测出的速度与所述速度生成部生成的速度指令一致；运算部(13)，该运算部对所述移动体的移动方向反转后、因所述进给机构的弹性变形而产生的失位的补偿量进行运算；以及加法部(17)，该加法部使所述运算部运算出的所述补偿量与所述位置指令相加，来对所述位置指令进行修正，其特征在于， 所述运算部包括: 判断部(13)，该判断部判断所述移动体是处于移动过程中还是处于停止过程中； 第一运算部(13)，该第一运算部在所述判断部判断为所述移动体处于移动过程中时，使基于所述移动体的移动量的值与前次的补偿量相加，来运算出所述补偿量；以及 第二运算部(13)，该第二运算部在所述判断部判断为所述移动体处于停止过程中时，基于所述转矩指令，运算出所述补偿量。
2.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于， 将使所述移动体以规定速度朝一定方向移动时的转矩值作为基准转矩， 所述第二运算部对所述补偿量进行运算，以与所述基准转矩和所述转矩指令的比率成比例。
3.如权利要求2所述的数控装置，其特征在于， 将使所述移动体以所述规定速度朝所述一定方向移动时的最大的补偿量作为最大补偿量， 所述第二运算部使所述最大补偿量与所述比率相乘来运算出所述补偿量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的数控装置，其特征在于， 所述第一运算部在所述移动体从停止过程中开始移动时，将停止过程中的所述补偿量作为所述前次的补偿量。
【文档编号】G05B19/404GK104076740SQ201410035270
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】寺田弦, 小岛辉久 申请人:兄弟工业株式会社