Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6879766B2 - Path correction method and control device for multi-axis machine - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6879766B2 - Path correction method and control device for multi-axis machine - Google Patents

Path correction method and control device for multi-axis machine Download PDF

Info

Publication number
JP6879766B2
JP6879766B2 JP2017023394A JP2017023394A JP6879766B2 JP 6879766 B2 JP6879766 B2 JP 6879766B2 JP 2017023394 A JP2017023394 A JP 2017023394A JP 2017023394 A JP2017023394 A JP 2017023394A JP 6879766 B2 JP6879766 B2 JP 6879766B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
path
axis
correction
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017023394A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018128986A (en
Inventor
明 斉藤
明 斉藤
長谷川 雅信
雅信 長谷川
岩崎 孝行
孝行 岩崎
佐藤 隆太
隆太 佐藤
正悟 長谷川
正悟 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Kobe University NUC
Original Assignee
IHI Corp
Kobe University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp, Kobe University NUC filed Critical IHI Corp
Priority to JP2017023394A priority Critical patent/JP6879766B2/en
Publication of JP2018128986A publication Critical patent/JP2018128986A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6879766B2 publication Critical patent/JP6879766B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)

Description

本発明は、経路補正方法及び多軸加工機の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a path correction method and a control device for a multi-axis machine.

例えば、特許文献1には、NCデータの各ブロックの指令位置(目標経路)に対応する実際の加工位置(予測経路)を求め、指令位置と加工位置との差を補正量としてNCデータを修正する補正方法が開示されている。この特許文献1の補正方法においては、加工位置と指令位置との誤差に基づいて、補正量を算出している。 For example, in Patent Document 1, the actual machining position (predicted path) corresponding to the command position (target path) of each block of NC data is obtained, and the NC data is corrected by using the difference between the command position and the machining position as a correction amount. The correction method to be performed is disclosed. In the correction method of Patent Document 1, the correction amount is calculated based on the error between the processing position and the command position.

特開2012−254517号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-254517

ところで、多軸加工機に設けられたモータの特性によって、例えば曲率の大きい形状となるように加工を行う場合に、モータが指示された出力に追従しきれず、指令位置と加工位置との間に誤差が発生する場合がある。このような場合に、特許文献1に記載された手法により補正を実施しても、例えば曲率の大きな曲線状の加工を行う場合等に、実際の加工経路が、指令された経路から大きく外れ、所望の形状に加工できない場合がある。 By the way, due to the characteristics of the motor provided in the multi-axis machine, for example, when machining so as to have a shape with a large curvature, the motor cannot follow the instructed output, and it is between the command position and the machining position. An error may occur. In such a case, even if the correction is performed by the method described in Patent Document 1, the actual processing path deviates greatly from the commanded path, for example, when processing a curved shape having a large curvature. It may not be possible to process it into a desired shape.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、より正確に多軸加工機の加工経路を補正することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to more accurately correct a machining path of a multi-axis machine.

本発明は、上記課題を解決するための経路補正方法に係る第1の手段として、被加工物と接触する領域が曲面に設定されると共に長尺状の工具を複数の基準軸を基準として移動させることにより、上記被加工物を加工する経路補正方法であって、上記工具の先端よりも内側に設けられる基準点における予め記憶された予測経路と、上記被加工物を目標形状とするための上記基準点の目標経路との誤差に基づいて、上記工具の位置を補正する、という構成を採用する。 In the present invention, as a first means relating to a path correction method for solving the above problems, a region in contact with a work piece is set on a curved surface, and a long tool is moved with reference to a plurality of reference axes. This is a path correction method for machining the work piece, and is used to set a predicted path stored in advance at a reference point provided inside the tip of the tool and the work piece as a target shape. A configuration is adopted in which the position of the tool is corrected based on the error of the reference point from the target path.

経路補正方法に係る第2の手段として、上記第1の手段において、上記工具は、エンドミルとされ、上記基準点は、上記工具の工具中心である、という構成を採用する。 As a second means relating to the path correction method, in the first means, the tool is an end mill, and the reference point is the tool center of the tool.

経路補正方法に係る第3の手段として、上記第1または第2の手段において、上記予測経路は、予め上記工具の運動軌跡を測定することにより算出される、という構成を採用する。 As a third means according to the path correction method, in the first or second means, the predicted path is calculated by measuring the motion locus of the tool in advance.

経路補正方法に係る第4の手段として、上記第1または第2の手段において、上記予測経路は、予め上記工具の運動軌跡をシミュレーションすることにより算出される、という構成を採用する。 As a fourth means relating to the path correction method, in the first or second means, the predicted path is calculated in advance by simulating the motion locus of the tool.

多軸加工機の制御装置に係る第1の手段として、被加工物と接触する領域が曲面に設定されると共に長尺状の工具を複数の基準軸を基準として移動させることにより、上記被加工物を加工する多軸加工機の制御装置であって、上記工具の先端よりも内側に設けられる基準点の運動軌跡の予測経路をシミュレーションにより算出する予測経路算出手段と上記予測経路と上記被加工物を目標形状とするための上記基準点の目標経路との誤差に基づいて、上記工具の運動量を補正する補正手段とを備える、という構成を採用する。 As the first means related to the control device of the multi-axis machine, the area in contact with the work piece is set to a curved surface, and the long tool is moved with reference to a plurality of reference axes to be machined. A control device for a multi-axis machine that processes an object, which is a predictive path calculating means for calculating a predictive path of a motion locus of a reference point provided inside the tip of the tool by simulation, the predictive path, and the work to be machined. A configuration is adopted in which a correction means for correcting the momentum of the tool is provided based on an error of the reference point with the target path for setting the object into the target shape.

本発明によれば、多軸加工機の工具の先端点よりも工具の内側に設けられる基準点に基づいて補正量を決定する。したがって、制御において、基準点の位置をより正確に把握することができ、より正確に多軸加工機の加工経路を補正することができる。 According to the present invention, the correction amount is determined based on a reference point provided inside the tool rather than the tip point of the tool of the multi-axis machine. Therefore, in the control, the position of the reference point can be grasped more accurately, and the machining path of the multi-axis machine can be corrected more accurately.

本発明の一実施形態における多軸加工機の模式図であり、(a)が全体図であり、(b)が工具の拡大図である。It is a schematic view of the multi-axis machine in one Embodiment of this invention, (a) is an overall view, and (b) is an enlarged view of a tool. 本発明の一実施形態における制御装置のX軸、Y軸及びC軸方向の制御ブロック図である。It is a control block diagram in the X-axis, Y-axis and C-axis directions of the control device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における制御装置のZ軸方向の制御ブロック図である。It is a control block diagram in the Z-axis direction of the control device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における制御装置のB軸方向の制御ブロック図である。It is a control block diagram in the B-axis direction of the control device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における多軸加工機の工具の被加工物に対する動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation with respect to the workpiece of the tool of the multi-axis machine in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the control device in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における多軸加工機の工具目標経路の補正を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the correction of the tool target path of the multi-axis machine in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における制御装置による補正の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the correction by the control device in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明における多軸加工機の制御装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of the control device for the multi-axis machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member recognizable.

まず、本実施形態において制御装置1により制御される多軸加工機100について説明する。なお、以下の説明においては、設置面に対して平行な一方向をX軸方向とし、設置面に対して平行かつX軸方向に垂直な方向をY軸方向とし、設置面に対して垂直な方向をZ軸方向としている。また、Y軸を中心として回転する方向をB軸方向、Z軸を中心として回転する方向をC軸方向としている。 First, the multi-axis machine 100 controlled by the control device 1 in the present embodiment will be described. In the following description, one direction parallel to the installation surface is defined as the X-axis direction, the direction parallel to the installation surface and perpendicular to the X-axis direction is defined as the Y-axis direction, and is perpendicular to the installation surface. The direction is the Z-axis direction. Further, the direction of rotation about the Y-axis is the B-axis direction, and the direction of rotation around the Z-axis is the C-axis direction.

多軸加工機100は、コラム110と、Y軸ベース部120と、Z軸ベース部130と、ヘッド部140と、テーブル部150と、旋回機構160とを備えている。 The multi-axis machine 100 includes a column 110, a Y-axis base portion 120, a Z-axis base portion 130, a head portion 140, a table portion 150, and a swivel mechanism 160.

コラム110は、上部にY軸ベース部120が設置された直方体状の部材であり、下部にY軸方向に突出したレール載置領域を有している。このレール載置領域の上面には、X軸方向に沿って2本のX軸方向レール111が形成されている。X軸方向レール111上には、テーブル部150が設置されている。X軸方向レール111に沿ってテーブル部150が移動されることにより、テーブル部150がX軸方向に移動可能とされている。Y軸ベース部120は、Z軸に垂直な平板状であり、上面にY軸方向に沿って2本のY軸方向レール121が形成されている。Y軸方向レール121上には、Z軸ベース部130が設置されている。Y軸方向レール121に沿ってZ軸ベース部130が移動されることにより、Z軸ベース部130がY軸方向に移動可能とされている。 The column 110 is a rectangular parallelepiped member having a Y-axis base portion 120 installed at the upper portion, and has a rail mounting area protruding in the Y-axis direction at the lower portion. Two X-axis direction rails 111 are formed along the X-axis direction on the upper surface of the rail mounting area. A table portion 150 is installed on the X-axis direction rail 111. By moving the table portion 150 along the X-axis direction rail 111, the table portion 150 can be moved in the X-axis direction. The Y-axis base portion 120 has a flat plate shape perpendicular to the Z-axis, and two Y-axis direction rails 121 are formed on the upper surface along the Y-axis direction. A Z-axis base portion 130 is installed on the Y-axis direction rail 121. By moving the Z-axis base portion 130 along the Y-axis direction rail 121, the Z-axis base portion 130 can be moved in the Y-axis direction.

Z軸ベース部130は、Y軸方向に沿って移動可能であると共に、Z軸に沿う方向の平面に、Z軸方向に沿って2本のZ軸方向レール131が設けられている。また、Z軸方向レール131上には、ヘッド部140が設置されている。Z軸方向レール131に沿ってヘッド部140が移動されることにより、ヘッド部140がX軸方向に移動可能とされている。ヘッド部140は、Z軸方向に移動可能とされ、Y軸方向及びZ軸方向下側に突出した刃物台141と、工具142を有している。 The Z-axis base portion 130 is movable along the Y-axis direction, and two Z-axis direction rails 131 are provided along the Z-axis direction on a plane in the direction along the Z-axis. Further, a head portion 140 is installed on the Z-axis direction rail 131. By moving the head portion 140 along the Z-axis direction rail 131, the head portion 140 can be moved in the X-axis direction. The head portion 140 is movable in the Z-axis direction, and has a tool post 141 protruding downward in the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a tool 142.

刃物台141は、下面に多軸加工機100が備える工具142が取り付けられており、工具142を回転可能に保持している。工具142は、図1(b)に示すように、回転軸O方向に長い長尺状であり、回転軸OがZ軸に沿うように刃物台141に設置されている。工具142は、先端部が球面状のボールエンドミルとされ、先端部の球面状の領域における中心点が工具中心点P1(基準点)とされている。また、工具142において、刃物第141から最も回転軸O方向に突出した点が作用点P2とされている。 A tool 142 included in the multi-axis machine 100 is attached to the lower surface of the tool post 141, and the tool 142 is rotatably held. As shown in FIG. 1B, the tool 142 has a long shape that is long in the rotation axis O direction, and is installed on the tool post 141 so that the rotation axis O is along the Z axis. The tip of the tool 142 is a spherical ball end mill, and the center point of the tip in the spherical region is the tool center point P1 (reference point). Further, in the tool 142, the point that protrudes most in the rotation axis O direction from the cutting tool 141 is defined as the action point P2.

テーブル部150は、X軸方向に沿って移動可能とされ、Y軸方向に向けて設けられる底部と、Z軸方向に向けて立設される側壁部とを有し、Y軸方向とZ軸方向とに向けて略L字状に屈曲された部材である。テーブル部150は、側壁部に旋回機構160が設けられている。旋回機構160は、パレット161を有し、パレット161をB軸方向及びC軸方向に回転可能としている。パレット161は、被加工物Wが載置され、固定される部材である。 The table portion 150 is movable along the X-axis direction, has a bottom portion provided in the Y-axis direction, and a side wall portion erected in the Z-axis direction, and has a Y-axis direction and a Z-axis. It is a member bent in a substantially L shape in the direction. The table portion 150 is provided with a swivel mechanism 160 on the side wall portion. The swivel mechanism 160 has a pallet 161 so that the pallet 161 can rotate in the B-axis direction and the C-axis direction. The pallet 161 is a member on which the workpiece W is placed and fixed.

制御装置1は、多軸加工機100の加工時における経路算出を行う装置であり、経路算出部1a(予測経路算出手段)と、経路補正部1b(補正手段)とを備えている。制御装置1は、例えばコンピュータとされ、不図示の出力手段及び入力手段を備えるものとしてもよい。経路算出部1aは、被加工物Wの目標形状から工具142の工具中心点P1が辿るべき目標経路を算出し、さらに、多軸加工機100のサーボ系の特性を模擬したシミュレーションにより得られた位置および角度、または多軸加工機の各移動軸が備える位置または角度センサにより測定され記録された位置および角度から、工具中心点P1の予測される経路である予測経路を算出する。なお、目標経路及び予測経路は、複数の座標値の集合であり、それぞれテーブルとして制御装置1に記憶される。経路補正部1bは、目標経路と予測経路とを取得し、目標経路と予測経路との差分値を算出し、目標経路に対して当該差分値の符号を反転させて加算する。 The control device 1 is a device that calculates a route at the time of machining of the multi-axis processing machine 100, and includes a route calculation unit 1a (prediction route calculation means) and a route correction unit 1b (correction means). The control device 1 may be, for example, a computer and may include output means and input means (not shown). The path calculation unit 1a calculates the target path to be followed by the tool center point P1 of the tool 142 from the target shape of the workpiece W, and further, it is obtained by a simulation simulating the characteristics of the servo system of the multi-axis machine 100. The predicted path, which is the predicted path of the tool center point P1, is calculated from the position and angle, or the position and angle measured and recorded by the position or angle sensor of each moving axis of the multi-axis machine. The target route and the predicted route are a set of a plurality of coordinate values, and each is stored in the control device 1 as a table. The route correction unit 1b acquires the target route and the predicted route, calculates the difference value between the target route and the predicted route, reverses the sign of the difference value with respect to the target route, and adds the difference value.

経路補正部1bの各基準軸における制御構成について、図2〜4を参照して説明する。
各基準軸のうち、X軸、Y軸及びC軸では、図2に示すように、Pコントローラaで指令値と積分器bの出力との差分値に比例演算処理を施し、PIコントローラcで当該Pコントローラaの出力と送り軸駆動部dの位置を示す制御量との差分値に比例積分処理を施している。また、Pコントローラaの出力に摩擦補償器eの出力を加算したものを操作量としてPIコントローラcに供給する。なお、上記積分器bは上記制御量を所定の時定数で積分処理して出力するものであり、上記摩擦補償器eは、上記送り軸駆動部dにおける駆動摩擦に対応する補正係数を上記制御量に乗算して出力する。
The control configuration of each reference axis of the route correction unit 1b will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
Of the reference axes, on the X-axis, Y-axis, and C-axis, as shown in FIG. 2, the P controller a performs proportional calculation processing on the difference value between the command value and the output of the integrator b, and the PI controller c performs proportional calculation processing. Proportional integration processing is performed on the difference value between the output of the P controller a and the control amount indicating the position of the feed shaft drive unit d. Further, the output obtained by adding the output of the friction compensator e to the output of the P controller a is supplied to the PI controller c as an operation amount. The integrator b integrates and outputs the control amount with a predetermined time constant, and the friction compensator e controls the correction coefficient corresponding to the drive friction in the feed shaft drive unit d. Multiply the quantity and output.

また、Z軸では、図3に示すように、Pコントローラaで指令値と積分器bの出力との差分値に比例演算処理を施し、PIコントローラcで当該Pコントローラaの出力と送り軸駆動部dの位置を示す制御量との差分値に比例積分処理を施している。さらに、PIコントローラcの出力に、重力による外乱力fを減算したものを操作量として送り軸駆動部dに供給する。また、Pコントローラaの出力に摩擦補償器eの出力を加算したものを操作量としてPIコントローラcに供給する。なお、上記積分器bは上記制御量を所定の時定数で積分処理して出力するものであり、上記摩擦補償器eは、上記送り軸駆動部dにおける駆動摩擦に対応する補正係数を上記制御量に乗算して出力する。 Further, on the Z axis, as shown in FIG. 3, the P controller a performs proportional calculation processing on the difference value between the command value and the output of the integrator b, and the PI controller c performs the output of the P controller a and the feed axis drive. Proportional integration processing is performed on the difference value from the control amount indicating the position of part d. Further, the output of the PI controller c minus the disturbance force f due to gravity is supplied to the feed shaft drive unit d as an operation amount. Further, the output obtained by adding the output of the friction compensator e to the output of the P controller a is supplied to the PI controller c as an operation amount. The integrator b integrates and outputs the control amount with a predetermined time constant, and the friction compensator e controls the correction coefficient corresponding to the drive friction in the feed shaft drive unit d. Multiply the quantity and output.

また、B軸では、図4に示すように、Pコントローラaで指令値と積分器bの出力との差分値に比例演算処理を施し、PIコントローラcで当該Pコントローラaの出力と送り軸駆動部dの位置を示す制御量との差分値に比例積分処理を施している。さらに、PIコントローラcの出力に、重力による外乱トルクgを減算したものを操作量として送り軸駆動部dに供給する。また、Pコントローラaの出力に摩擦補償器eの出力を加算したものを操作量としてPIコントローラcに供給する。なお、上記積分器bは上記制御量を所定の時定数で積分処理して出力するものであり、上記摩擦補償器eは、上記送り軸駆動部dにおける駆動摩擦に対応する補正係数を上記制御量に乗算して出力する。 Further, on the B axis, as shown in FIG. 4, the P controller a performs proportional calculation processing on the difference value between the command value and the output of the integrator b, and the PI controller c performs the output of the P controller a and the feed axis drive. Proportional integration processing is performed on the difference value from the control amount indicating the position of part d. Further, the output of the PI controller c minus the disturbance torque g due to gravity is supplied to the feed shaft drive unit d as an operation amount. Further, the output obtained by adding the output of the friction compensator e to the output of the P controller a is supplied to the PI controller c as an operation amount. The integrator b integrates and outputs the control amount with a predetermined time constant, and the friction compensator e controls the correction coefficient corresponding to the drive friction in the feed shaft drive unit d. Multiply the quantity and output.

多軸加工機100は、工具142をY軸方向及びZ軸方向に移動可能であり、被加工物WをX軸方向、B軸方向及びC軸方向に移動可能である5軸加工機である。多軸加工機100は、加工時において、図5に示すように、作用点P2が常に被加工物Wに接触しながら被加工物Wの周りを回る。この際、工具142及び被加工物Wは、工具142の回転軸Oが常に被加工物Wの法線方向となるように移動される。これにより、工具142は、常に曲面状の領域において被加工物Wと接触することとなる。 The multi-axis machine 100 is a 5-axis machine capable of moving the tool 142 in the Y-axis direction and the Z-axis direction and moving the workpiece W in the X-axis direction, the B-axis direction, and the C-axis direction. .. During machining, the multi-axis machine 100 orbits around the workpiece W while the point of action P2 is constantly in contact with the workpiece W, as shown in FIG. At this time, the tool 142 and the workpiece W are moved so that the rotation axis O of the tool 142 is always in the normal direction of the workpiece W. As a result, the tool 142 always comes into contact with the workpiece W in the curved surface region.

続いて、本実施形態における制御装置1の経路補正方法を図6を参照して説明する。 Subsequently, the route correction method of the control device 1 in the present embodiment will be described with reference to FIG.

初めに、制御装置1は、目標経路を算出する(ステップS1)。ステップS1では、経路算出部1aが、被加工物Wの目標形状を取得し、目標形状から、被加工物Wに対して工具142の工具中心点P1が辿るべき目標経路を算出する。さらに、制御装置1は、予測経路を算出する(ステップS2)。ステップS2では、経路算出部1aが、数値計算シミュレーションにより、目標経路上に沿って工具142を移動させた場合の工具142の辿る経路を算出する。 First, the control device 1 calculates the target route (step S1). In step S1, the path calculation unit 1a acquires the target shape of the workpiece W, and calculates the target path to be followed by the tool center point P1 of the tool 142 with respect to the workpiece W from the target shape. Further, the control device 1 calculates the prediction route (step S2). In step S2, the path calculation unit 1a calculates the path to be followed by the tool 142 when the tool 142 is moved along the target path by numerical calculation simulation.

次に、制御装置1は、目標経路と予測経路との差分を算出する(ステップS3)。ステップS3では、経路補正部1bが、工具中心点P1が辿ると予測される予測経路上の座標と、対応する目標経路上の座標との差分値を算出し、記憶する。さらに、制御装置1は、経路補正を実施する(ステップS4)。ステップS4では、図7に示すように、差分値の符号を反転させ、目標経路上の座標に加算した補正経路を算出し、算出した補正経路を新たな目標経路とし、新たな目標経路上の座標値を多軸加工機100に出力する。なお、該差分値のベクトル方向は、図7における目標経路の法線方向と同一または略同一となる。 Next, the control device 1 calculates the difference between the target route and the predicted route (step S3). In step S3, the path correction unit 1b calculates and stores the difference value between the coordinates on the predicted path predicted to be followed by the tool center point P1 and the coordinates on the corresponding target path. Further, the control device 1 performs the route correction (step S4). In step S4, as shown in FIG. 7, the sign of the difference value is inverted, a correction path added to the coordinates on the target path is calculated, and the calculated correction path is set as a new target path on the new target path. The coordinate values are output to the multi-axis processing machine 100. The vector direction of the difference value is the same as or substantially the same as the normal direction of the target path in FIG. 7.

図8は、本実施形態に係る被加工物Wの目標形状と、補正を行わない場合、従来手法による補正を行った場合、および本発明による補正を行った場合における作用点(先端点)の運動軌跡を比較する図である。
被加工物Wの目標形状は、Y軸方向に長く、Y軸方向における中央領域においてX軸方向の厚みが最大となる扁平形状とされており、Y軸方向の両端部が曲率の大きな曲線状とされている。また、被加工物Wは、Y軸方向の一端よりも他端の曲率が大きく設定されている。
FIG. 8 shows the target shape of the workpiece W according to the present embodiment, and the points of action (tip points) when the correction is not performed, when the correction is performed by the conventional method, and when the correction is performed according to the present invention. It is a figure which compares the motion locus.
The target shape of the workpiece W is a flat shape that is long in the Y-axis direction and has the maximum thickness in the X-axis direction in the central region in the Y-axis direction. It is said that. Further, the curvature of the other end of the workpiece W is set to be larger than that of one end in the Y-axis direction.

図8の(a)に示す補正を行わない場合では、被加工物WのY軸方向の端部では、破線で示す目標形状から内側に大きくずれている。そして、図8の(b)に示す従来手法による補正を行った場合の結果では、補正を行わない場合よりも破線で示す目標形状に近づいているものの、曲率が大きい側の端部では、工具と実際の加工経路の軌跡がなす角度が変化するため、誤差量が正しく算出できず、目標系上よりも形状が外側にずれている。これに対して、図8の(c)に示す本実施形態における補正形状は、工具と加工経路の軌跡とがなす角度が変化する影響を受けないため、図8における上端及び下端において目標形状と略同一となっている。 When the correction shown in FIG. 8A is not performed, the end portion of the workpiece W in the Y-axis direction is largely deviated inward from the target shape shown by the broken line. Then, in the result when the correction by the conventional method shown in FIG. 8 (b) is performed, the target shape shown by the broken line is closer than that when the correction is not performed, but at the end portion on the side where the curvature is large, the tool is used. Since the angle formed by the trajectory of the actual machining path changes, the amount of error cannot be calculated correctly, and the shape is shifted outward from the target system. On the other hand, the corrected shape in the present embodiment shown in FIG. 8 (c) is not affected by the change in the angle formed by the locus of the tool and the machining path. It is almost the same.

制御装置1に記憶された多軸加工機100の加工プログラムであるCAM(computer aided manufacturing)において、設定上の工具の作用点は、工具位置情報であるCLデータに記され、上述した作用点P2とされている。実際の加工時には、加工経路の軌跡が運動誤差を持つことにより、工具142と加工経路の軌跡とがなす角度が、工具姿勢が同じ場合でも変化する。したがって、作用点P2を基準点として誤差補正を行う従来手法は、目標形状と加工経路の軌跡との誤差量を正しく算出できないという課題を有していた。本実施形態に係る制御装置1においては、工具142の先端よりも内側に設けられる基準点(工具中心点P1)に着目しており、工具142と加工経路の軌跡とがなす角度が変化しても、影響を受けずに正確に誤差を算出できる。 In CAM (computer aided manufacturing), which is a machining program of the multi-axis machine 100 stored in the control device 1, the action point of the tool on the setting is described in the CL data which is the tool position information, and the action point P2 described above is described. It is said that. During actual machining, the locus of the machining path has a motion error, so that the angle formed by the tool 142 and the locus of the machining path changes even if the tool postures are the same. Therefore, the conventional method of performing error correction using the point of action P2 as a reference point has a problem that the amount of error between the target shape and the locus of the processing path cannot be calculated correctly. In the control device 1 according to the present embodiment, attention is paid to a reference point (tool center point P1) provided inside the tip of the tool 142, and the angle formed by the tool 142 and the locus of the machining path changes. However, the error can be calculated accurately without being affected.

このような本実施形態における多軸加工機100の制御装置1によれば、工具142の工具中心点P1の目標経路と予測経路との差分に基づいて補正経路を算出している。このため、運動誤差による軌跡の傾き等により加工プログラムにおいて設定された作用点P2の軌跡と実際に辿る作用点P2の軌跡とが異なっている場合においても、制御装置1は、多軸加工機100の工具中心点P1の位置に基づいて誤差量を正確に算出し、補正を実施することができる。したがって、図8の結果に示すように、より正確に多軸加工機100の加工経路を補正することができる。 According to the control device 1 of the multi-axis machine 100 in the present embodiment, the correction path is calculated based on the difference between the target path and the predicted path of the tool center point P1 of the tool 142. Therefore, even if the locus of the action point P2 set in the machining program and the locus of the action point P2 actually traced are different due to the inclination of the locus due to the motion error or the like, the control device 1 is the multi-axis machine 100. The amount of error can be accurately calculated based on the position of the tool center point P1 of the above, and correction can be performed. Therefore, as shown in the result of FIG. 8, the machining path of the multi-axis machine 100 can be corrected more accurately.

また、本実施形態における制御装置1によれば、基準点が工具中心点P1とされている。工具中心点P1は、工具142の先端部における被加工物Wとの当接位置が変化した場合にも、いずれの当接位置に対しても等距離となる。したがって、工具142の当接姿勢によって基準点を変更することなく誤差を算出し、補正を行うことができる。 Further, according to the control device 1 in the present embodiment, the reference point is the tool center point P1. The tool center point P1 is equidistant to any contact position even when the contact position with the workpiece W at the tip of the tool 142 changes. Therefore, the error can be calculated and corrected without changing the reference point depending on the contact posture of the tool 142.

また、本実施形態における多軸加工機100は、シミュレーションにより予測経路を算出する。したがって、実際に多軸加工機100により加工することなく、容易に予測経路を算出することができる。 Further, the multi-axis machine 100 in the present embodiment calculates a predicted path by simulation. Therefore, the prediction path can be easily calculated without actually processing by the multi-axis processing machine 100.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiment. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.

(1)上記実施形態においては、予測経路をシミュレーションにより算出するものとしたが、本発明はこれに限定されない。予測経路は、実際に多軸加工機100を動かすことにより測定されるものとしてもよい。この場合、制御装置1は、多軸加工機100の実際のサーボ系の特性を取得することができるため、より正確な補正を行うことができ、実機を使った結果においても、形状誤差がほぼ無くなる。 (1) In the above embodiment, the predicted path is calculated by simulation, but the present invention is not limited to this. The predicted path may be measured by actually moving the multi-axis machine 100. In this case, since the control device 1 can acquire the characteristics of the actual servo system of the multi-axis machine 100, more accurate correction can be performed, and even in the result of using the actual machine, the shape error is almost the same. It disappears.

(2)上記実施形態においては、工具142がボールエンドミルとしたが、本発明はこれに限定されない。工具142としては、ラジアスエンドミル、スクエアエンドミルやバレル工具等とすることも可能である。なお、バレル工具の場合にも、基準点がバレル工具の先端よりも内側に設けられ、被加工物Wとの当接位置が側周面であるものとする。工具の形状(種類)は上記例示したものに特に限定されるものではなく、工具中心位置P1と作用点P2等を使って予め使用する工具の運動軌跡をシミュレーション可能あれば、本発明は適用可能である。 (2) In the above embodiment, the tool 142 is a ball end mill, but the present invention is not limited to this. The tool 142 may be a radius end mill, a square end mill, a barrel tool, or the like. In the case of the barrel tool as well, it is assumed that the reference point is provided inside the tip of the barrel tool and the contact position with the workpiece W is the side peripheral surface. The shape (type) of the tool is not particularly limited to the above-exemplified one, and the present invention can be applied as long as the motion locus of the tool to be used in advance can be simulated using the tool center position P1 and the action point P2 and the like. Is.

(3)また、上記実施形態においては、制御装置1が経路算出部1aにより、予測経路を算出するものとしたが、制御装置1が予測経路を算出せず、別個のコンピュータ等により、予測経路を算出するものとしてもよい。 (3) Further, in the above embodiment, the control device 1 calculates the predicted route by the route calculation unit 1a, but the control device 1 does not calculate the predicted route, and the predicted route is calculated by a separate computer or the like. May be calculated.

(4)また、上記実施形態における制御装置1は、多軸加工機100に備えられるものとしてもよい。 (4) Further, the control device 1 in the above embodiment may be provided in the multi-axis processing machine 100.

(5)さらに、本実施形態においては、一例として、2次元における経路補正方法について説明したが、本発明は3次元的な経路補正においても適用可能である。 (5) Further, in the present embodiment, the two-dimensional path correction method has been described as an example, but the present invention is also applicable to the three-dimensional path correction.

(6)また、上記実施形態においては、制御装置1は、工具中心点P1を基準点として用いるものとしたが、本発明はこれに限定されず、工具142において作用点P2よりも工具142の内側であれば、基準点の位置は限定されない。なお、工具中心点P1以外を基準点として用いる場合には、基準点と工具中心点P1との座標の差分を加算または減算することにより、工具中心点P1を基準点として用いる場合と同様に誤差を算出し、補正することができる。 (6) Further, in the above embodiment, the control device 1 uses the tool center point P1 as a reference point, but the present invention is not limited to this, and the tool 142 has a tool 142 rather than an action point P2. If it is inside, the position of the reference point is not limited. When a tool center point other than the tool center point P1 is used as a reference point, an error is obtained by adding or subtracting the difference between the coordinates of the reference point and the tool center point P1 as in the case of using the tool center point P1 as a reference point. Can be calculated and corrected.

1 制御装置
1a 経路算出部
1b 経路補正部
100 多軸加工機
110 コラム
111 X軸方向レール
120 Y軸ベース部
121 Y軸方向レール
130 Z軸ベース部
131 Z軸方向レール
140 ヘッド部
141 刃物台
142 工具
150 テーブル部
160 旋回機構
161 パレット
a コントローラ
b 積分器
c コントローラ
d 軸駆動部
e 摩擦補償器
f 外乱力
g 外乱トルク
O 回転軸
P1 工具中心点
P2 作用点
W 被加工物
1 Control device 1a Path calculation unit 1b Route correction unit 100 Multi-axis machine 110 Column 111 X-axis direction rail 120 Y-axis base part 121 Y-axis direction rail 130 Z-axis base part 131 Z-axis direction rail 140 Head part 141 Tool base 142 Tool 150 Table part 160 Swivel mechanism 161 Pallet a Controller b Integrator c Controller d Axis drive unit e Friction compensator f Disturbance force g Disturbance torque O Rotation axis P1 Tool center point P2 Action point W Work piece

Claims (5)

被加工物と接触する領域が曲面に設定されると共に長尺状の工具を複数の基準軸を基準として移動させることにより、前記被加工物を加工する経路補正方法であって、
前記工具の先端よりも内側に設けられる基準点における予め記憶された予測経路と、前記被加工物を目標形状とするための前記基準点の目標経路との誤差に基づいて、前記工具の位置を補正し、
前記基準軸の駆動摩擦に対応する補正係数を加味して前記基準軸を駆動する送り軸駆動部を制御し、
前記複数の基準軸のうち、前記被加工物の設置面に垂直な方向であるZ軸については重力による外乱力をフィードフォワード補正して駆動するように前記送り軸駆動部を制御し、また前記設置面に平行な軸周り回転するB軸について前記外乱トルクをフィードバック補正して駆動するように前記送り軸駆動部を制御することを特徴とする経路補正方法。
A path correction method for machining the work piece by setting a curved surface in contact with the work piece and moving a long tool with reference to a plurality of reference axes.
The position of the tool is determined based on the error between the predicted path stored in advance at the reference point provided inside the tip of the tool and the target path of the reference point for setting the workpiece into the target shape. Correct and
The feed shaft drive unit that drives the reference shaft is controlled by adding a correction coefficient corresponding to the drive friction of the reference shaft.
Among the plurality of reference axes, the Z-axis, which is a direction perpendicular to the installation surface of the workpiece, is controlled to drive the feed shaft drive unit so as to feedforward-correct and drive the disturbance force due to gravity. A path correction method characterized in that the feed shaft drive unit is controlled so as to feedback-correct and drive the disturbance torque for the B-axis that rotates around an axis parallel to the installation surface.
前記工具は、エンドミルとされ、
前記基準点は、前記工具の工具中心であることを特徴とする請求項1記載の経路補正方法。
The tool is an end mill.
The path correction method according to claim 1, wherein the reference point is the center of the tool.
前記予測経路は、予め前記工具の運動軌跡を測定することにより算出されることを特徴とする請求項1または2記載の経路補正方法。 The path correction method according to claim 1 or 2, wherein the predicted path is calculated in advance by measuring the motion locus of the tool. 前記予測経路は、予め前記工具の運動軌跡をシミュレーションすることにより算出されることを特徴とする請求項1または2記載の経路補正方法。 The path correction method according to claim 1 or 2, wherein the predicted path is calculated in advance by simulating the motion locus of the tool. 被加工物と接触する領域が曲面に設定されると共に長尺状の工具を複数の基準軸を基準として移動させることにより、前記被加工物を加工する多軸加工機の制御装置であって、
前記工具の先端よりも内側に設けられる基準点の運動軌跡の予測経路をシミュレーションにより算出する予測経路算出手段と
前記予測経路と前記被加工物を目標形状とするための前記基準点の目標経路との誤差に基づいて、前記工具の位置を補正する補正手段とを備え、
前記補正手段は、前記基準軸の駆動摩擦に対応する補正係数を加味して前記基準軸を駆動する送り軸駆動部を制御し、前記複数の基準軸のうち、前記被加工物の設置面に垂直な方向であるZ軸については重力による外乱力をフィードフォワード補正して駆動するように前記送り軸駆動部を制御し、また前記設置面に平行な軸周り回転するB軸については前記外乱トルクをフィードバック補正して駆動するように前記送り軸駆動部を制御することを特徴とする多軸加工機の制御装置。
A control device for a multi-axis machine that processes a work piece by setting a curved surface in contact with the work piece and moving a long tool with reference to a plurality of reference axes.
Prediction path calculation means for calculating the prediction path of the motion locus of the reference point provided inside the tip of the tool by simulation, the prediction path, and the target path of the reference point for setting the workpiece as the target shape. With a correction means for correcting the position of the tool based on the error of
The correction means controls a feed shaft drive unit that drives the reference shaft in consideration of a correction coefficient corresponding to the drive friction of the reference shaft, and among the plurality of reference shafts, on the installation surface of the work piece. The feed shaft drive unit is controlled so as to feedforward-correct and drive the disturbance force due to gravity for the Z axis in the vertical direction, and the disturbance torque for the B axis rotating around the axis parallel to the installation surface. A control device for a multi-axis machine, characterized in that the feed shaft drive unit is controlled so as to drive the feed shaft with feedback correction.
JP2017023394A 2017-02-10 2017-02-10 Path correction method and control device for multi-axis machine Active JP6879766B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017023394A JP6879766B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Path correction method and control device for multi-axis machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017023394A JP6879766B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Path correction method and control device for multi-axis machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018128986A JP2018128986A (en) 2018-08-16
JP6879766B2 true JP6879766B2 (en) 2021-06-02

Family

ID=63173465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017023394A Active JP6879766B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Path correction method and control device for multi-axis machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6879766B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7061013B2 (en) * 2018-05-08 2022-04-27 株式会社Ihi Path correction method and control device for multi-axis machine
JP7088872B2 (en) * 2019-04-03 2022-06-21 ファナック株式会社 Evaluation workpiece and machining program
JP7436174B2 (en) * 2019-10-07 2024-02-21 ファナック株式会社 Machine Tools
CN116039264B (en) * 2022-10-31 2023-09-22 季华实验室 Control method, device, terminal equipment and storage medium of multi-axis motion platform

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4038805B2 (en) * 1997-11-11 2008-01-30 株式会社安川電機 Motor friction compensation method
JP6243260B2 (en) * 2013-12-16 2017-12-06 国立大学法人 東京大学 Spindle motor control device
JP6177705B2 (en) * 2014-02-21 2017-08-09 三菱重工業株式会社 Control device of mechanical device and gain determination method for friction compensation
US10836038B2 (en) * 2014-05-21 2020-11-17 Fanuc America Corporation Learning path control

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018128986A (en) 2018-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7096288B2 (en) How to control a robot
CN101842189B (en) Error map generation method and device, and numerical control machine tool with error map generation function
JP6879766B2 (en) Path correction method and control device for multi-axis machine
CN107088878B (en) Simulation device for robot for calculating scanning space
JP6585666B2 (en) Robot for performing learning control in an application that requires constant speed and its control method
Lee et al. A robust trajectory tracking control of a polishing robot system based on CAM data
US11003177B2 (en) Apparatus and method for generating robot program
US20140100688A1 (en) Tool trajectory display device having function for displaying inversion position of servo axis
JP6684962B2 (en) Tool path generation method and device
JP7061013B2 (en) Path correction method and control device for multi-axis machine
JP2014075031A (en) Geometrical error identification method and numerical control method, numerical control device, and machining center using the same
JP5355037B2 (en) Accuracy measuring method, error control method for numerically controlled machine tool, and numerically controlled machine tool having error correcting function
CN109997086A (en) The measurement of the kinematic axis of robot
US11654562B2 (en) Apparatus, robot control device, robot system, and method of setting robot coordinate system
JP5963792B2 (en) Error map creation method and apparatus, and numerically controlled machine tool having error map creation function
JP2016002628A (en) Working track formation device and method
JP2012104153A (en) Method and device for creating error map, and numerically controlled machine tool having error map creating function
CN111796557A (en) Workpiece for evaluation, computer readable medium for recording machining program and data structure
JP2020097101A (en) Robot device, robot system, robot device control method, article manufacturing method using robot device, control program, and recording medium
CN104756025B (en) Workpiece mount message annunciator
JP2016064497A (en) Data correction device, data correction method and processing device
JP2019181664A (en) Robot control device and robot control method
JP7466801B1 (en) CONTROL DEVICE, MACHINE TOOL SYSTEM, AND MACHINING METHOD
JP2012079358A (en) Error map creation method, device, and numerical control machine tool with an error map creation function
JP7761657B2 (en) Simulation Equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170316

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20181130

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210312

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6879766

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250