JPH03287341A - 送りユニットの位置決め補正方法並びに真直度補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械において高精度な直線送りが要求さ
れるテーブル等の加工点を基準とした位置決め補正方法
並びに真直度補正方法に関するものである。

従来の技術 従来、工作機械例えば高精度加工が要求される超精密旋
盤又は研削盤等では、送りユニットのテーブルの位置決
め精度を改善するために、第９図。

第１０図に示すようにテーブル１０１位置をリニアスケ
ール１０２又はレーザ干渉測長器１０３等を使用して直
接検出する方法が採用されている。また送りユニットの
直線案内面の真直度が工作物の加工精度に直接影響を与
えるので、この案内面の真直度を熟練と多大な時間を要
するラップ修正等の手作業にたよって作り出していた。

しかし、近年の超精密加工に要求される加工精度は手作
業による案内面の真直度作りの限界を越えたものとなっ
ている。このため第１１図に示すようにテーブル案内面
と平行に直定規１０４を仮設して、テーブル上のレーザ
干渉測長器１０５等により直定規までの距離を計測して
、並進誤差データを記憶し、２軸同時送り機能によりテ
ーブル移動軸に対する直交軸方向の補正を行って相対的
な真直度補正を行う方法が採用されている。

発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べた、前者のリニアスケール又はレーザ
干渉測長器等により直接位置を検出する方法は、第５図
に示すように直線案内面が曲がっていることにより発生
する。テーブル移動時のテーブル姿勢の角度変化（ヨー
イング誤差）により、例えばテーブル軸心点ａより直交
軸方向の１３又は１ｂ離れた位置に刃先がある場合、刃
先は！。

又はＸ！だけテーブル移動軸方向に誤差を生し、加工点
を基準にすればそれだけ位置決め誤差が発生することに
なる。このためリニアスケール又はレーザ干渉測長器等
にて正確にテーブル位置を検出をしても、ヨーイング誤
差からくるテーブル移動軸方向の刃先位置の誤差はカバ
ーできず正確な位置決めができないという問題点を有し
ている。

また後者の真直度補正方法は、テーブル軸心が移動軸に
対してずれる並進誤差のみを補正するものであって、例
えば第８図に示すように、直線案内面が曲がっているこ
とにより発生するテーブル移動時のヨーイング誤差によ
り、例えばくし形刃動台に取付けられた２本の工具のよ
うに、刃先位置がテーブル左端から移動軸方向にＬａ又
はＬｂ離れた位置に刃先がある場合、テーブルが移動し
てヨーイング誤差がα、からα８に変化すると、直交軸
方向の刃先位置は、Ｌａ位置の刃先はｄｌだけ変化し、
Ｌｂ位置の刃先はｄ、だけ変化する。

このようにいかに並進誤差を補正してもヨーイング誤差
からくる直交軸方向の刃先位置の変化はカバーすること
ができないという問題点を有している。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
なされたものであり、その目的とするところは、刃先位
置（加工点）がテーブル軸心点から離れた場合の、加工
点を基準とした送りユニットの位置決め補正方法並びに
真直度補正方法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明における送りユニッ
トの位置決め補正方法並びに真直度補正方法は、テーブ
ル上の移動軸心点より直交軸方向に離れた位置に加工点
を有する送りユニットの前記加工点を基準とする位置決
め補正方法において、前記送りユニットのテーブル移動
時に発生する前記テーブルの姿勢角度の変化を計測して
テーブル移動位置に対応したデータとして記憶し、前記
データにより前記テーブル上の任意の加工点のテーブル
移動軸方向の誤差を算出し、前記誤差をテーブル移動軸
指令値に加減算して自動補正するものである。

またテーブル上の移動軸心点より直交軸方向かつ移動軸
方向に離れた位置又は移動軸方向に離れた位置に加工点
を有する送りユニットの前記加工点を基準とする真直度
補正方法において、前記送りユニットのテーブルの移動
時に発生する前記テーブルの姿勢角度の変化及びテーブ
ル移動軸に対する直交軸方向の並進誤差の変化を計測し
てテーブル移動位置に対応したデータとして記憶し、こ
のデータの姿勢角度の変化によりテーブル上の任意の加
工点の直交軸方向の誤差を算出し、前記並進誤差に算出
した誤差を加減算して補正値を求め、求めた補正値を直
交軸指令値に加減算して自動補正するものである。

作用 請求項１の送りユニットの位置決め補正方法は、予めテ
ーブル移動時に発生する送りユニットの直線案内面の曲
がり等に起因するテーブルの姿勢角度変化（ヨーイング
量）を計測してテーブル移動位置に対応させたデータと
して記憶させ、テーブル軸心点から直交方向の加工点ま
での距離から演算により加工点の移動軸方向の誤差を算
出し、これを補正値として移動軸指令値に加減算して加
工点を基準とした位置決め補正を行う。

請求項２の送りユニットの真直度補正方法は、予めテー
ブル移動時に発生するヨーイング量と並進誤差とを計測
して、テーブル移動位置に対応させたデータとして記憶
させ、テーブル軸心点から移動軸方向及び直交軸方向の
加工点までの距離から演算により加工点の直交軸方向の
誤差を纂出し、並進誤差にこの算出した誤差を加減算し
て補正値を求め、この補正値を直交軸指令値に加減算し
て加工点を基準とした真直度補正を行う。

実施例 第１実施例について第１図〜第５図を参照して説明する
。

超精密ＮＣ旋盤のベツド上に取付けられている送りユニ
ットは、左右（Ｘ軸〉方向の直ｖＡ案内面を有するベー
スｌ上に、Ｘ軸テーブル２が摺動可能に１！２置され、
ＮＣ装Ｗ３の指令で駆動される送りモータ４で連結され
た図示しない送りねしにより移動制御され、位置検出器
５によってテーブル２の現在位置がＮＣ装置３に送られ
る。そしてベース１の直＆！案内面には切粉、塵埃の付
着を防ぐため蛇腹６が取付けられている。テーブル２上
にくし形刃物置７が取付けられ、刃物台７にバイト８が
着脱可能に取付けられている。

次にＮＣ装置３の計測データ記憶部９に予め入力されて
記憶されているテーブル２の移動位置に対応するテーブ
ルのヨーイング誤差及び後述の第２実施例に必要な並進
誤差の計測方法を第３図により説明すると、Ｘ軸と平行
かつバイト８の刃先高さ（加工芯高）に真直度測定の基
準となる直定規１１が設けられ、テーブル２上に少なく
とも２個（本例では３個）の非接触形微小変位計のセン
サ１２Ａ−１２Ｃが直定規１１に対向してテーブル上右
端の原点位置からｌ、〜１．の位置に等間隔に取付けら
れている。そしてテーブルスタート時点での各変位計１
２Ａ−１２Ｃにより計測した変位計アンプ部ｌＯの出力
を基準として、例えば距離ΔＤだけテーブルを移動した
ときの変位計アンプ部１０より出力される変化量と、変
位計１２Ａ〜１２Ｃの取付位置ｌ、〜ｌ、との関係は、
第４図のグラフに示すような傾いた直線を示す、この直
線の傾きがテーブル姿勢角度変化のヨーイング量を示し
、グラフの基点（ゼロ点）より上側の距離は、Ｘ軸方向
の並進誤差の値を示す、この測定をテーブル２のスター
ト点からストロークエンド点まで連続的かつ繰り返し行
い、測定データ処理部１３にて平均値を求めて、テーブ
ル２のＸ軸移動位置に対応させたヨーイング誤差の変化
と並進誤差の変化のデータとして、計測データ記憶部９
に記憶させる。

ＮＣ装置３内の位置決め誤差演算部１４は検出器５から
の現在位置信号に対応するヨーイング量を計測データ記
憶部９から読み取って、予め入力されているＸ軸方向の
テーブル軸心点ａから刃先位置までの距離に対応するＸ
軸方向の刃先位置の誤差を算出する部分、Ｘ軸制御部１
５はこの誤差をＸ軸指令値に加減算して補正を行う部分
である。

続いて第１実施例の作用について説明する。

第５図に示すように、テーブル２がＸ軸方向に移動され
、位置決め誤差演算部１４に検出器５よりＸ軸現在位置
ΔＤ１の信号が入力されると、計測データ記憶部９から
このΔＤ１に対応するヨーイング量が読み出され、予め
記憶するテーブル軸心点ａからＸ軸方向の刃先位置まで
の距離Ｒａ又はｚｂと読み出されたヨーイング量から演
算により刃先のＸ軸方向の誤差Ｘ、又はＸ、が求められ
る。そしてＸ軸制御部１５にてこの誤差を補正値として
Ｘ軸指令値に加減算して位置決め補正が行われる。

次に第２実施例について第６図、第７図を参照して説明
する。

なお、第１実施例と同一の個所は同一符号を付して説明
を省略又は簡単にする。

超精密ＮＣ旋盤の図示しないベツド上後側に取付けられ
ている送りユニットは、前後（Ｚ軸）方向の直＆Ｉ！案
内面を有するベース１７上にＺ軸テーブル１８が摺動可
能に載置され、ＮＣ装置３の指令で駆動されるＺ軸送り
モータ１９で連結された図示しない送りねじにより移動
制御され、検出器２１によりＺ軸テーブル１８の現在位
置がＮＣ装置３に送られる。テーブル１８上に主軸台２
２が固着され、主軸台２２に主軸２３が図示しない複数
の輪受により回転可能に支持され、主軸２３の先端に装
着されるバキュームチャックにより工作物Ｗが着脱可能
に取付けられている。

ベツド上前側に第１実施例と同様のＸ軸方向の送りユニ
ットが取付けられており、この送りユニットのテーブル
２上に、所定の間隔を有して２個のくし形刃動台７Ａ、
７Ｂが取付けられ、刃物台７Ａ、７Ｂにそれぞれパイ）
８Ａ、８Ｂが着脱可能に取付けられている。

ＮＣ装置３内の計測データ記憶部９に記憶されるテーブ
ル２の移動位置に対応するテーブルのヨーイング量及び
並進誤差の計測方法は、第１実施例にて説明ずみのため
省略する。

Ｘ軸テーブル案内誤差演算部２４は、検出器５からのテ
ーブル現在位置信号に対応するヨーイング量と並進誤差
量を計測データ記憶部９から読み取り、予め入力されて
いるバイト８Ａ、８Ｂのテーブル上の刃先位置からヨー
イング量によりＸ軸方向の誤差を算出するとともに、こ
の誤差を並進誤差に加減算してＺ軸補正値を求める部分
、２輪制御部２５は、この補正値をＺ軸指令値に加減算
して補正を行う部分である。またＸ軸制御部２６はプロ
グラムのＸ軸指令値にもとづいて送りモータ４を駆動制
御する部分である。

続いて本実施例の作用について説明する。

第７図に示すように、テーブル２がＸ軸方向に移動され
、Ｘ軸テーブル案内誤差演算部２４に検出器５よりテー
ブルのＸ軸現在位置信号ΔＤ２が入力されると、計測デ
ータ記憶部９からこのＸ軸位置ΔＤ２に対応するヨーイ
ング量α、と並進誤差Ｚ、が読み出される。そして入力
されているバイト８Ａ又は８Ｂの刃先のテーブル２左端
からの距１１［Ｌａ又はＬｂを、予め基本数値として入
力されているテーブル軸心点ａからのＸ軸方向の距離Ｘ
ａ又はｘｂを求め、予め入力されているテーブル軸心点
ａから刃先位置までのＸ軸方向の距ＷＩＺａとこの求め
たＸａ又はｘｂＯ値と、読み取ったヨーイング量α１か
らＸ軸方向の誤差ｄａ又はｄｂを算出する。そしてこの
算出された誤差ｄａ又はｄｂを並進誤差Ｚ１に減算７．
、−ｄａ又は加算Ｚ、＋ｄｂして補正値が算出されてＺ
軸制御部２５に送られ、Ｚ軸指令値に加減算されて主軸
台２２のＸ軸方向の位置補正が行われる。このように連
続的にＺ軸補正を行いながらテーブル２が移動して、検
出器５よりテーブルの現在位置信号ΔＤ３がＸ軸テーブ
ル案内誤差演算部２４に入力されると、ヨーイング量α
、と並進誤差Ｚ２が計測データ記憶部９より読み出され
、前述の刃先の位置Ｚａ及びＸａ又はｘｂからヨーイン
グ量α、により誤差ｄｃ又はｄｄが求められ、並進誤差
Ｚ２に加算又は減算されて補正値が算出され、Ｚ軸補正
が行われる。

尚、第２実施例はテーブル２上に２個のバイト８Ａ、８
Ｂを並設した一例により説明したが、バイトの数に関係
なくバイト刃先位置に関係するものである。

また、第２実施例の送りユニットの真直度補正方法は、
くし形刃動台を有するＸ軸テーブルの真直度補正に限定
されるものではなく、主軸台を有するＺ軸テーブルの真
直度補正にも適応可能なことは勿論である。

発明の効果 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

請求項１の送りユニットの位置決め補正方法は、テーブ
ル移動位置に対応したテーブルの姿勢角度の変化をデー
タとして記憶し、テーブル上の任意の加工点のテーブル
移動軸方向の誤差を算出して加工点を基準にしたテーブ
ル移動軸の自動位置決め補正を行うようになしたので、
常に加工点の位置決め精度が確保され、加工時の工作物
寸法精度が向上する。

また請求項２の送りユニットの真直度補正方法は、テー
ブル移動値ｌに対応したテーブルの姿勢角度の変化と並
進誤差の変化をデータとして記憶し、テーブル上の任意
の加工点の真交軸方向の演算を算出し、これを並進誤差
に加減算して補正値を求め、この補正値を直交軸指令値
に加減算して自動的に真直度補正するようになしたので
、送りユニ７）の直線案内面のラップ修正等面倒な案内
面作りを簡素化することができ、案内面精度を超えて加
工時の工作物の平面度１円筒度に代表される形状精度が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例の送りユニットの斜視図、第２図
は一部制御回路のブロック線図を含む第１図の上視図、
第３図は予め記憶すべきデータを求めるための計測装置
の説明図、第４図は第３図の計測装置により求めたテー
ブル移動位置１儒所のヨーイング量と並進誤差量を表す
グラフ図、第５図はテーブル上の刃先位置とＸ軸方向の
誤差との関係を表す説明図、第６図は一部制御回路のブ
ロック線図を示す第２実施例のＸ軸送りユニット及びＸ
軸送りユニットの上視図、第７図は第２実施例のテーブ
ル上の刃先位置とＸ軸方向の誤差との関係を表す説明図
、第８図は従来の技術の問題点の説明に引用した図で、
テーブル上の刃先位置でヨーイング量の変化によりＸ軸
方向の誤差が変わることを示す説明図、第９図はテーブ
ル案内面にリニアスケールを貼り付は直接テーブル移動
位置を検出する従来の技術の説明図、第１０図はレーザ
干渉測長器を固定部に設けて直接テーブル移動位置を検
出する従来の技術の説明図、第１１図はテーブル上にレ
ーザ干渉測長器を設け、テーブル案内面と平行に直定規
を設けて並進誤差を検出する従来の技術の説明図である
。 ２・・テーブル ７．７Ａ、７Ｂ・・くし形刃吻合 ８．８Ａ、８Ｂ・・バイト １８−　°ＺＸ軸−ブル　２３・・主軸３図 第 ９ 図 第 １０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テーブル上の移動軸心点より直交軸方向に離れた
   位置に加工点を有する送りユニットの前記加工点を基準
   とする位置決め補正方法において、前記送りユニットの
   テーブル移動時に発生する前記テーブルの姿勢角度の変
   化を計測してテーブル移動位置に対応したデータとして
   記憶し、前記データにより前記テーブル上の任意の加工
   点のテーブル移動軸方向の誤差を算出し、前記誤差をテ
   ーブル移動軸指令値に加減算して自動補正することを特
   徴とする送りユニットの位置決め補正方法。
2. （２）テーブル上の移動軸心点より直交軸方向かつ移動
   軸方向に離れた位置又は移動軸方向のみに離れた位置に
   加工点を有する送りユニットの前記加工点を基準とする
   真直度補正方法において、前記送りユニットのテーブル
   移動時に発生する前記テーブルの姿勢角度の変化及びテ
   ーブル移動軸に対する直交軸方向の並進誤差の変化を計
   測してテーブル移動位置に対応したデータとして記憶し
   、このデータの姿勢角度の変化によりテーブル上の任意
   の加工点の直交軸方向の誤差を算出し、前記並進誤差に
   算出した誤差を加減算して補正値を求め、求めた補正値
   を直交軸指令値に加減算して自動補正することを特徴と
   する送りユニットの真直度補正方法。