[发明专利]轨迹控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及在控制NC工作机械、NC激光加工机等的NC控制装置中管理工具轨迹的轨迹控制装置，特别涉及不论指令路径的形状如何，都抑制轨迹误差来实现高速高精度加工的轨迹控制装置。

背景技术

在使用NC工作机械、NC激光加工机等机械来进行加工的情况下，以使工具（立铣刀等刃物）相对工作物的位置沿着指令的路径上的方式进行控制。该控制被称为轨迹控制，一般通过以使机械的各可动轴的实际的位置追踪根据指令路径求出的各可动轴的位置指令的方式执行伺服控制来进行。

作为进行轨迹控制的问题，以往存在起因于各可动轴的控制系的应答延迟等而实际的轨迹偏离所指令的路径的问题。通常，针对机械的各可动轴的每一个进行控制，所以由于各轴的控制系的应答延迟等所致的误差，各可动轴的伺服系应答比位置指令延迟地移动。在如直线那样指令路径的移动方向不变化的情况下，即使各轴延迟移动，作为伺服系应答的轨迹也不会从指令路径上脱离。即，虽然在指令路径的切线方向上出现误差，但不会出现指令路径的法线方向的误差。另一方面，在指令路径的移动方向如曲线、角形状等那样变化的情况下，由于各轴的伺服控制系的延迟，而在指令路径的法线方向上出现误差。

以下，将伺服系应答位置相对位置指令的误差中的、指令路径的切线方向的分量称为追踪误差，将指令路径的法线方向的分量称为轨迹误差。一般，如果有轨迹误差，则加工形状与本来的形状不一致，所以不优选。另一方面，追踪误差不会对加工形状直接造成影响，所以相比于轨迹误差，被容许的情况较多，但如果追踪误差过大，则加工时间延迟，而不优选。

作为用于抑制这些轨迹误差、追踪误差的方案，例如在下述的专利文献1中，公开了在机器人的卡抓位置的控制中，推测规定的采样时间前方的卡抓的位置，按照从所推测出的卡抓位置落入目标轨道上的垂线矢量的量，校正位置指令，从而容许时间延迟，同时使卡抓位置位于目标轨道上来抑制轨迹误差的方法。即，通过推测在进行多个可动轴的控制的情况下产生的误差中的、与目标轨道即指令路径垂直的方向的误差即轨迹误差，并按照该推测出的轨迹误差的量逆向地校正指令路径，而校正轨迹误差，抑制在移动路径中产生的轨迹误差。

专利文献1：日本特开2006－015431号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1公开那样的方法中，虽然在如简单的圆或者圆弧那样稳定地产生相同量的轨迹误差的情况下，能够有效地校正轨迹误差，但在从直线切换为圆弧那样的指令路径的情况下，存在如下问题：在其边界的部分无法充分校正轨迹误差，在校正后的移动路径中也仍残留轨迹误差。即，在直线部分中不产生轨迹误差，所以不发生用于校正轨迹误差的校正量，但在圆弧那样的曲线部分中，如上所述发生指令路径的法线方向的误差、即轨迹误差，所以发生用于校正轨迹误差的校正量。另外，在直线部分与圆弧部分的边界部分中，轨迹误差的大小、朝向过渡性地大幅变化，其结果，用于校正轨迹误差的校正量也过渡性地变化。在这样的情况下，如果原样地使用所推测出的轨迹误差来校正指令路径，则边界部分中的校正量与理想的校正量不同，而无法充分校正轨迹误差。

例如，考虑在沿着XY平面上的指令路径移动的情况下，在X轴方向上直线移动之后，成为圆弧指令的情况。此时，设为直线和圆弧入口的切线的朝向一致，并设为在圆弧部分中Y轴向正的方向移动。在该情况下，为了校正在圆弧的部分中发生的轨迹误差，在与指令路径垂直的方向上加上校正量，校正后的指令路径成为圆弧部分向外侧鼓起来的路径。在这样的情况下，在转移到圆弧指令并经过了一定的时间之后，校正后的路径与指令路径一致，但在刚刚转移到圆弧指令之后，校正后的移动路径相对指令路径过冲（overshoot），而成为向外侧鼓起来的路径。即，在刚刚转移到圆弧指令之后，Y轴暂时向负方向移动，之后向正方向移动。其原因为，为了向相对指令路径垂直的方向校正指令，成为指令路径的圆弧部分向外侧鼓起来的路径，此时由于校正后的指令路径的Y轴分量进行暂时向负方向移动之后向正方向移动那样的变化的原因而产生。

在工作机械中，工具（刃物）的移动路径的形状被转印到加工面，所以如上述例子那样，如果从直线在圆弧的边界本来轨迹平滑地连接的部分中移动路径向外侧鼓起来，则其影响在加工面中引起突起、折痕这样的加工不良而被表现，使加工面的质量降低，所以不优选。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种轨迹控制装置，即使在提供了直线和曲线连续那样的指令路径的情况下，也能够进行还包括直线与曲线的边界部分那样的轨迹误差的大小、朝向过渡性地变化的部位而将轨迹误差抑制得充分小的校正。