数控装置和失动补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能高精度地补偿失动的数控装置和失动补偿方法。在工作台的移动方向反转后会产生失动。失动是由工作台机构的弹性变形引起的，出现该弹性变形的主要原因混杂。数控装置假定两个失动并使用两个近似式。两个近似式依据的是各个失动的各个补偿量、各个补偿量相对于工作台变位量的斜率、工作台的移动方向反转时上次的最终补偿量P

Numerical control device and method for compensating motion

The invention relates to a numerical control device and a method for compensating for loss of motion that can compensate for loss of motion with high accuracy. The actuator reverses when it is reversed in the direction of movement. The failure is caused by the elastic deformation of the worktable mechanism, and the main cause of the elastic deformation is the mixing. The numerical control device assumes two movements and uses two approximations. The two approximation is based on the amount of compensation for each movement, the slope of the amount of compensation relative to the displacement of the worktable, and the final compensation P for the reversal of the moving direction of the table

【技术实现步骤摘要】
数控装置和失动补偿方法
本专利技术涉及数控装置和失动(lostmotion)补偿方法。
技术介绍
图1所示的工作台机构20是机床的一部分。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。数控装置对工作台机构20的动作进行控制。工作台3的移动方向反转时，工作台机构20产生失动。失动是因机构的弹性变形而引起的延迟，是工件的加工精度下降的原因。因此，数控装置需要对失动进行补偿。现有的数控装置大多通过半闭环控制，在移动方向反转时预先在位置指令上叠加相当于失动的量。半闭环控制是通过编码器的反馈来对驱动轴的位置进行控制的控制方法。在图1上部的由近似的圆包围的部分示出了测定图，该测定图是利用网格编码器(二维坐标测定器)对使工具在XY平面内以100mm/min沿半径为10mm的圆弧移动时的工具端部位置进行测定而得到的。失动并非在移动方向反转的瞬间达到最大值，而是在反转之后延迟达到最大值。在工具处于0°、90°、180°、270°的位置，平缓地产生失动(参照图1中的Q1～Q4部分)。因此，工作台3会越过目标位置，导致加工精度变差。现有公报公开了这样的方法：使用将输入设为离开反转位置的距离并将输出设为补偿量的函数，来逼近反转后的失动的前沿。日本专利特许公开1996年152910号公报(现有公报1)公开了根据反转后的距离来改变线性近似式的斜率的方法。日本专利特许公开1998年154007号公报(现有公报2)公开了使用指数函数来逼近前沿形状的方法。现有公报1由于是将线性近似式加以组合的方式，因此存在无法平滑地逼近前沿形状的问题。现有公报2由于使用指数函数，因此能平滑地逼近前沿形状，但存在随着反转后距离的变长，偏离幅度变大而无法逼近的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能高精度地对移动体的移动方向反转后产生的失动进行补偿的数控装置和失动补偿方法。技术方案1的数控装置包括：控制部，该控制部对于具有滚珠丝杠轴、与该滚珠丝杠轴螺合的滚珠螺母和固定于该滚珠螺母的移动体的移动机构，生成指定所述移动体的位置的位置指令；电动机控制部，该电动机控制部根据所述控制部生成的位置指令，对驱动所述滚珠丝杠轴旋转的电动机进行控制；运算部，该运算部对在所述移动体的移动方向反转后因所述移动机构的弹性变形而产生的失动进行补偿的补偿量进行运算；以及修正部，该修正部在所述位置指令上叠加所述运算部运算出的补偿量来修正位置指令，其特征在于，包括：实际位置推断部，该实际位置推断部推断出与所述位置指令相对应的所述移动体实际的位置即实际位置；以及计算部，该计算部将所述实际位置推断部推断出的实际位置作为所述移动体的移动方向反转后的变位量加以计算出，所述运算部使用多个近似式来运算补偿量，其中，所述多个近似式将所述计算部计算出的变位量作为变量，且所述多个近似式依据的是：为了对所述移动体的移动方向反转后到下次反转为止产生的多个失动分别进行补偿而设定的多个补偿量；所述多个补偿量相对于变位量的各个斜率；所述移动体的移动方向反转时由所述运算部运算出的上次的最终补偿量；以及所述移动体的移动方向反转时所述移动体的上次的变位量。数控装置使用多个近似式来对移动体的移动方向反转后平缓产生的失动进行补偿。因此，数控装置能高精度地补偿失动。技术方案2的数控装置是在技术方案1所述专利技术的结构的基础上，其特征在于，所述多个近似式包含使用tanh函数的近似式。数控装置通过使用利用了tanh函数的近似式，能以更高的精度对移动体的移动方向反转后平缓产生的失动进行补偿。技术方案3的数控装置是在技术方案2所述专利技术的结构的基础上，其特征在于，所述移动体能朝着负方向和正方向往复移动，所述运算部包括作为第一近似式的P1和作为第二近似式的P2，还有，将所述计算部所计算的所述变位量设为x’t，将对从所述移动体的移动方向反转时起产生的第一失动进行补偿的第一补偿量设为Pc1，将对从作为所述变位量的x’t达到规定量b2时起产生的第二失动进行补偿的第二补偿量设为Pc2，将作为所述第一补偿量的Pc1相对于x’t的斜率的前沿系数设为a1，将作为所述第二补偿量的Pc2相对于x’t的斜率的前沿系数设为a2，将所述上次的最终补偿量设为Pbm，将所述上次的变位量设为xbm，并设若b2＝0，则x’t＝x’，若b2＞xbm，则x’t＝x’(b2/xbm)，若b2≤xbm，则x’t＝x’，在此基础上，在所述移动体的移动方向从负方向朝正方向反转时，若｜Pbm｜＜Pc2时，则根据P1＝Pc1＋Pc2－｜Pbm｜、P2＝｜Pbm｜tanh(x’t/a2)，将用P1计算出的值和用P2计算出的值相加而得到的值作为所述补偿量加以运算。因此，在移动体的移动方向从负方向朝正方向反转时，在｜Pbm｜＜Pc2的情况下，数控装置能高精度地运算出失动。技术方案4的数控装置是在技术方案3所述专利技术的结构的基础上，其特征在于，在所述移动体的移动方向从负方向朝正方向反转时，若｜Pbm｜＞Pc2，则所述运算部在x’t超过b2之前，将用P1＝(｜Pbm｜－Pc2)tanh(x’t/a1)计算出的值作为所述补偿量，在x’t超过b2时，将在用P1计算出的值上叠加用P2＝Pc2tanh｛(x’t－b2)/a2｝计算出的值而得到的值作为所述补偿量加以运算出。因此，在移动体的移动方向从负方向朝正方向反转时，在｜Pbm｜＞Pc2的情况下，数控装置能高精度地运算出失动。技术方案5的数控装置是在技术方案3或4所述专利技术的结构的基础上，其特征在于，在所述移动体的移动方向从正方向朝负方向反转时，若｜Pbm｜＞Pc2，则所述运算部在x’t超过b2之前，将用P1＝－(｜Pbm｜－Pc2)tanh(x’t/a1)计算出的值作为所述补偿量，在x’t超过b2时，将在用P1计算出的值上叠加用P2＝－Pc2tanh｛(x’t－b2)/a2｝计算出的值而得到的值作为所述补偿量加以运算出。因此，在移动体的移动方向从正方向朝负方向反转时，在｜Pbm｜＞Pc2的情况下，数控装置能高精度地运算出失动。技术方案6的数控装置是在技术方案5所述专利技术的结构的基础上，其特征在于，在所述移动体的移动方向从正方向朝负方向反转时，若｜Pbm｜＜Pc2，则所述运算部根据P1＝－Pc1－Pc2＋｜Pbm｜、P2＝－｜Pbm｜tanh(x’t/a2)，将在用P2计算出的值上叠加用P1计算出的值而得到的值作为所述补偿量加以运算出。因此，在移动体的移动方向从正方向朝负方向反转时，在｜Pbm｜＜Pc2的情况下，数控装置能高精度地运算出失动。技术方案7的失动补偿方法包括：控制工序，在该控制工序中，对具有滚珠丝杠轴、与该滚珠丝杠轴螺合的滚珠螺母和固定于该滚珠螺母的移动体的移动机构，生成指定所述移动体的位置的位置指令；电动机控制工序，在该电动机控制工序中，根据在所述控制工序中生成的位置指令，对驱动所述滚珠丝杠轴旋转的电动机进行控制；运算工序，在该运算工序中，对在所述移动体的移动方向反转后因所述移动机构的弹性变形而产生的失动进行补偿的补偿量进行运算；以及修正工序，在该修正工序中，在所述位置指令上叠加在所述运算工序中运算出的补偿量来修正位置指令，其特征在于，包括：实际位置推断工序，在该实际位置推断工序中，推断出与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控装置，包括：控制部，该控制部对于具有滚珠丝杠轴、与该滚珠丝杠轴螺合的滚珠螺母和固定于该滚珠螺母的移动体的移动机构，生成指定所述移动体的位置的位置指令；电动机控制部，该电动机控制部根据所述控制部生成的位置指令，对驱动所述滚珠丝杠轴旋转的电动机进行控制；运算部，该运算部对在所述移动体的移动方向反转后因所述移动机构的弹性变形而产生的失动进行补偿的补偿量进行运算；以及修正部，该修正部在所述位置指令上叠加所述运算部运算出的补偿量来修正位置指令，其特征在于，包括：实际位置推断部，该实际位置推断部推断出与所述位置指令相对应的所述移动体实际的位置即实际位置；以及计算部，该计算部将所述实际位置推断部推断出的实际位置作为所述移动体的移动方向反转后的变位量加以计算出，所述运算部使用多个近似式来运算补偿量，其中，所述多个近似式将所述计算部计算出的变位量作为变量，且所述多个近似式依据的是：为了对从所述移动体的移动方向反转后到下次反转为止产生的多个失动分别进行补偿而与所述多个失动分别对应设定的多个补偿量；所述多个补偿量相对于变位量的各个斜率；所述移动体的移动方向反转时由所述运算部运算出的上次的最终补偿量；以及所述移动体的移动方向反转时所述移动体的上次的变位量，所述多个近似式包含使用tanh函数的近似式，所述移动体能朝着负方向和正方向往复移动，所述运算部包括作为第一近似式的P...

【技术特征摘要】
2013.01.31 JP 2013-0166171.一种数控装置，包括：控制部，该控制部对于具有滚珠丝杠轴、与该滚珠丝杠轴螺合的滚珠螺母和固定于该滚珠螺母的移动体的移动机构，生成指定所述移动体的位置的位置指令；电动机控制部，该电动机控制部根据所述控制部生成的位置指令，对驱动所述滚珠丝杠轴旋转的电动机进行控制；运算部，该运算部对在所述移动体的移动方向反转后因所述移动机构的弹性变形而产生的失动进行补偿的补偿量进行运算；以及修正部，该修正部在所述位置指令上叠加所述运算部运算出的补偿量来修正位置指令，其特征在于，包括：实际位置推断部，该实际位置推断部推断出与所述位置指令相对应的所述移动体实际的位置即实际位置；以及计算部，该计算部将所述实际位置推断部推断出的实际位置作为所述移动体的移动方向反转后的变位量加以计算出，所述运算部使用多个近似式来运算补偿量，其中，所述多个近似式将所述计算部计算出的变位量作为变量，且所述多个近似式依据的是：为了对从所述移动体的移动方向反转后到下次反转为止产生的多个失动分别进行补偿而与所述多个失动分别对应设定的多个补偿量；所述多个补偿量相对于变位量的各个斜率；所述移动体的移动方向反转时由所述运算部运算出的上次的最终补偿量；以及所述移动体的移动方向反转时所述移动体的上次的变位量，所述多个近似式包含使用tanh函数的近似式，所述移动体能朝着负方向和正方向往复移动，所述运算部包括作为第一近似式的P1和作为第二近似式的P2，将所述计算部所计算的所述变位量设为x’t，将对从所述移动体的移动方向反转时起产生的第一失动进行补偿的第一补偿量设为Pc1，将对从作为所述变位量的x’t达到规定量b2时起产生的第二失动进行补偿的第二补偿量设为Pc2，将作为所述第一补偿量的Pc1相对于x’t的斜率的前沿系数设为a1，将作为所述第二补偿量的Pc2相对于x’t的斜率的前沿系数设为a2，将所述上次的最终补偿量设为Pbm，将所述上次的变位量设为xbm，并设若b2＝0，则x’t＝x’，若b2＞xbm，则x’t＝x’(b2/xbm)，若b2≤xbm，则x’t＝x’，在此基础上，在所述移动体的移动方向从负方向朝正方向反转时，在|Pbm|＜Pc2的情况下，根据P1＝Pc1+Pc2－|Pbm|、P2＝|Pbm|tanh(x’t/a2)，将用P1计算出的值和用P2计算出的值相加而得到的值作为所述补偿量加以运算出。2.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，在所述移动体的移动方向从负方向朝正方向反转时，若|Pbm|＞Pc2，则所述运算部在x’t超过b2之前，将用P1＝(|Pbm|－Pc2)tanh(x’t/a1)计算出的值作为所述补偿量，在x’t超过b2时，将在用P1计算出的值上叠加用P2＝Pc2tanh{(x’t－b2)/a2}计算出的值而得到的值作为所述补偿量加以运算出。3.如权利要求1或2所述的数控装置，其特征在于，在所述移动体的移动方向从正方向朝负方向反转时，若|Pbm|＞Pc2，则所述运算部在x’t超过b2之前，...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺田弦，小岛辉久，阿久泽智规，
申请(专利权)人：兄弟工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP