JPH04240044A - 加工誤差補正方法及び工作機械 - Google Patents
加工誤差補正方法及び工作機械Info
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- JPH04240044A JPH04240044A JP253791A JP253791A JPH04240044A JP H04240044 A JPH04240044 A JP H04240044A JP 253791 A JP253791 A JP 253791A JP 253791 A JP253791 A JP 253791A JP H04240044 A JPH04240044 A JP H04240044A
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- straightness
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２軸同時制御可能な工作
機械及びその加工誤差補正方法に関する。
機械及びその加工誤差補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高加工精度が要求される多軸同時制御工
作機械の一つに超精密旋盤が挙げられる。
作機械の一つに超精密旋盤が挙げられる。
【０００３】図１は超精密旋盤の実施例である。Ｘ、Ｚ
軸各テーブルは石定盤（１６）上に直交して配置されて
いる。Ｘ軸テーブル（１３）は刃物台（１２）を搭載し
主軸回転半径方向に直進し、Ｚ軸テーブル（１４）は工
作物（１５）を回転させる主軸スピンドル（１０）を搭
載し主軸回転軸方向に直進する。夫々のテーブルの位置
をＮＣ装置（２０）によってＮＣデータに従い同時２軸
制御し、工作物（１５）を球面・非球面の回転形状に旋
削加工することが可能である。
軸各テーブルは石定盤（１６）上に直交して配置されて
いる。Ｘ軸テーブル（１３）は刃物台（１２）を搭載し
主軸回転半径方向に直進し、Ｚ軸テーブル（１４）は工
作物（１５）を回転させる主軸スピンドル（１０）を搭
載し主軸回転軸方向に直進する。夫々のテーブルの位置
をＮＣ装置（２０）によってＮＣデータに従い同時２軸
制御し、工作物（１５）を球面・非球面の回転形状に旋
削加工することが可能である。
【０００４】図５はこの超精密旋盤のテーブルの位置決
め制御にレーザ干渉位置フィードバックシステムを用い
た例である。石定盤（５６）上に設置されたレーザ発振
器（５７）から出たレーザ光はビームスプリッタ（５８
）で直交する２本のレーザ光に分けられ、レーザ干渉計
（５９）に入射して夫々のテーブルの直進方向に曲げら
れ、各テーブル上にある反射鏡（６０）に入射する。レ
ーザ光は反射鏡（６０）とレーザ干渉計（５９）の間を
往復してレーザ干渉計（５９）に再入射し干渉光を形成
する。干渉光はレシーバ（６１）に入射し内蔵された光
電素子により各テーブルの位置を検出する。得られた位
置信号を各テーブルの位置制御部にフィードバックする
ことにより夫々のテーブルは位置決めされる。
め制御にレーザ干渉位置フィードバックシステムを用い
た例である。石定盤（５６）上に設置されたレーザ発振
器（５７）から出たレーザ光はビームスプリッタ（５８
）で直交する２本のレーザ光に分けられ、レーザ干渉計
（５９）に入射して夫々のテーブルの直進方向に曲げら
れ、各テーブル上にある反射鏡（６０）に入射する。レ
ーザ光は反射鏡（６０）とレーザ干渉計（５９）の間を
往復してレーザ干渉計（５９）に再入射し干渉光を形成
する。干渉光はレシーバ（６１）に入射し内蔵された光
電素子により各テーブルの位置を検出する。得られた位
置信号を各テーブルの位置制御部にフィードバックする
ことにより夫々のテーブルは位置決めされる。
【０００５】このような超精密旋盤におけるＸ、Ｚ軸両
テーブルの直進運動は真直度が要求される。しかし、実
際にはテーブル案内面の方式、テーブルの加工精度、工
作物やテーブルへの外乱のため真直度誤差を有する。例
えば図４及び図６で示すように、刃先をＰ点に位置制御
した場合、上記の理由によりＸ軸テーブルがＺ軸方向に
ΔＺ、Ｚ軸テーブルがＸ軸方向にΔＸだけの真直度誤差
を生ずるとすれば、実際にはＰ点から
テーブルの直進運動は真直度が要求される。しかし、実
際にはテーブル案内面の方式、テーブルの加工精度、工
作物やテーブルへの外乱のため真直度誤差を有する。例
えば図４及び図６で示すように、刃先をＰ点に位置制御
した場合、上記の理由によりＸ軸テーブルがＺ軸方向に
ΔＺ、Ｚ軸テーブルがＸ軸方向にΔＸだけの真直度誤差
を生ずるとすれば、実際にはＰ点から
【０００６】だけ離れたＱ点に刃先は位置決めされる。
このような真直度誤差を放置すれば、図７において点線
で示す理想形状（ＮＣ指令）に対し実線で示すような誤
差を有する形状に加工されることになってしまう。即ち
、レーザ干渉位置フィードバックシステム等を用いて夫
々のテーブルの位置決め精度を向上するだけでは、テー
ブルの真直度誤差に伴う位置決め誤差が残存するので、
高精度加工を行うことはできない。
で示す理想形状（ＮＣ指令）に対し実線で示すような誤
差を有する形状に加工されることになってしまう。即ち
、レーザ干渉位置フィードバックシステム等を用いて夫
々のテーブルの位置決め精度を向上するだけでは、テー
ブルの真直度誤差に伴う位置決め誤差が残存するので、
高精度加工を行うことはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｘ、Ｚ軸各
テーブルの加工中における真直度誤差をリアルタイムで
補正することにより理想形状の加工を可能とする加工誤
差補正方法及びその方法を具備する工作機械を提供する
ことを目的とする。
テーブルの加工中における真直度誤差をリアルタイムで
補正することにより理想形状の加工を可能とする加工誤
差補正方法及びその方法を具備する工作機械を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ、Ｚ軸夫々
のテーブルに他方の軸方向の真直度誤差を、その誤差量
だけ対向するテーブルのＮＣ指令に重畳することによっ
て真直度誤差を補償し、上記目的を達成しようとする加
工誤差補正方法である。
のテーブルに他方の軸方向の真直度誤差を、その誤差量
だけ対向するテーブルのＮＣ指令に重畳することによっ
て真直度誤差を補償し、上記目的を達成しようとする加
工誤差補正方法である。
【０００９】また本発明は、Ｘ軸テーブルのＺ軸方向の
変位を測定する第１の真直度誤差検出器とＺ軸テーブル
のＸ軸方向の変位を測定する第２の真直度誤差検出器を
設け、加工中に得られた夫々の真直度誤差信号をＮＣ装
置に伝達し、インターフェースを介して他方のテーブル
のＮＣ指令に重畳することによって上記目的を達成しよ
うとする工作機械である。
変位を測定する第１の真直度誤差検出器とＺ軸テーブル
のＸ軸方向の変位を測定する第２の真直度誤差検出器を
設け、加工中に得られた夫々の真直度誤差信号をＮＣ装
置に伝達し、インターフェースを介して他方のテーブル
のＮＣ指令に重畳することによって上記目的を達成しよ
うとする工作機械である。
【００１０】
【作用】このような加工誤差補正方法を採用することに
より、加工中のＸ、Ｚ両軸テーブルの真直度誤差をリア
ルタイムで補正でき、従って工作機械はＮＣ指令に対し
理想形状の加工が可能となる。
より、加工中のＸ、Ｚ両軸テーブルの真直度誤差をリア
ルタイムで補正でき、従って工作機械はＮＣ指令に対し
理想形状の加工が可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１２】図２は図１の超精密旋盤に真直度誤差検出
器を設置した一実施例である。Ｘ軸テーブル（２３）の
刃物台（２２）にはＸ軸テーブル（２３）のストローク
以上の長さのターゲット（２６）が長手方向がＺ軸と直
交するように固定されている。Ｘ軸テーブル（２３）の
直進運動中の真直度誤差ΔＺはターゲット（２６）に対
向して石定盤上に設置された真直度誤差検出器（２７）
によってＸ軸からの変位として検出される。同様にＺ軸
テーブル（２４）にはＺ軸テーブル（２４）のストロー
ク以上の長さのターゲット（２８）が長手方向がＸ軸と
直交するように固定されており、Ｚ軸テーブル（２４）
の真直度誤差ΔＸはターゲット（２８）に対向して設置
された真直度誤差検出器（２９）により検出される。真
直度誤差検出器（２７、２９）には例えばレーザ干渉測
長系を用い、ターゲット（２６、２８）として反射鏡を
各テーブル上に軸と平行に固定すれば、高精度真直度誤
差測定が可能である。これらの真直度誤差検出器（２７
、２９）はその測定値ΔＸ、ΔＺを加工中にリアルタイ
ムで出力する機能を有する。
器を設置した一実施例である。Ｘ軸テーブル（２３）の
刃物台（２２）にはＸ軸テーブル（２３）のストローク
以上の長さのターゲット（２６）が長手方向がＺ軸と直
交するように固定されている。Ｘ軸テーブル（２３）の
直進運動中の真直度誤差ΔＺはターゲット（２６）に対
向して石定盤上に設置された真直度誤差検出器（２７）
によってＸ軸からの変位として検出される。同様にＺ軸
テーブル（２４）にはＺ軸テーブル（２４）のストロー
ク以上の長さのターゲット（２８）が長手方向がＸ軸と
直交するように固定されており、Ｚ軸テーブル（２４）
の真直度誤差ΔＸはターゲット（２８）に対向して設置
された真直度誤差検出器（２９）により検出される。真
直度誤差検出器（２７、２９）には例えばレーザ干渉測
長系を用い、ターゲット（２６、２８）として反射鏡を
各テーブル上に軸と平行に固定すれば、高精度真直度誤
差測定が可能である。これらの真直度誤差検出器（２７
、２９）はその測定値ΔＸ、ΔＺを加工中にリアルタイ
ムで出力する機能を有する。
【００１３】図３は本実施例の誤差補正システムのブロ
ック図である。破線内は一般のＮＣ装置の構成であり、
これは位置指令部（３１）からの命令をＸ、Ｚ軸テーブ
ル各位置制御部に分配することにより２軸を同時制御し
、各テーブルの位置を測定する位置検出器（３６）から
の位置信号を各軸の位置制御部（３３，３４）にフィー
ドバックして位置制御する。本実施例では、これに対し
さらに各テーブルの真直度誤差検出器と、得られた真直
度誤差信号をＮＣ装置（３０）に伝達するインターフェ
ース（３８）を有する。いま、加工プログラムを紙テー
プあるいは内部メモリ等より与えると、ＮＣ装置（３０
）はこれに応じた位置指令をＸ軸、Ｚ軸の各位置制御部
（３３，３４）に伝達して各々のテーブルの駆動モータ
（３５）を駆動する。ここで、位置検出器（３６）によ
って得られた各テーブルの位置検出信号を各々の位置制
御部（３３，３４）にフィードバックして連続的に位置
制御する。このとき、刃物台上のターゲットに対向する
真直度誤差検出器（３７）により測定されるＸ軸テーブ
ルのＺ軸方向真直度誤差ΔＺ、及びＺ軸テーブル上のタ
ーゲットに対向する真直度誤差検出器（３７）により測
定されるＺ軸テーブルのＸ軸方向真直度誤差ΔＸはイン
ターフェース（３８）に伝達される。インターフェース
（３８）からは、Ｘ軸テーブルへの位置指令に対し−Δ
Ｘ、Ｚ軸テーブルへの位置指令に対し−ΔＺなる補正信
号が伝達される。従って、補正信号と位置指令とが重畳
された指令値が各テーブルの位置制御部に入力される。
ック図である。破線内は一般のＮＣ装置の構成であり、
これは位置指令部（３１）からの命令をＸ、Ｚ軸テーブ
ル各位置制御部に分配することにより２軸を同時制御し
、各テーブルの位置を測定する位置検出器（３６）から
の位置信号を各軸の位置制御部（３３，３４）にフィー
ドバックして位置制御する。本実施例では、これに対し
さらに各テーブルの真直度誤差検出器と、得られた真直
度誤差信号をＮＣ装置（３０）に伝達するインターフェ
ース（３８）を有する。いま、加工プログラムを紙テー
プあるいは内部メモリ等より与えると、ＮＣ装置（３０
）はこれに応じた位置指令をＸ軸、Ｚ軸の各位置制御部
（３３，３４）に伝達して各々のテーブルの駆動モータ
（３５）を駆動する。ここで、位置検出器（３６）によ
って得られた各テーブルの位置検出信号を各々の位置制
御部（３３，３４）にフィードバックして連続的に位置
制御する。このとき、刃物台上のターゲットに対向する
真直度誤差検出器（３７）により測定されるＸ軸テーブ
ルのＺ軸方向真直度誤差ΔＺ、及びＺ軸テーブル上のタ
ーゲットに対向する真直度誤差検出器（３７）により測
定されるＺ軸テーブルのＸ軸方向真直度誤差ΔＸはイン
ターフェース（３８）に伝達される。インターフェース
（３８）からは、Ｘ軸テーブルへの位置指令に対し−Δ
Ｘ、Ｚ軸テーブルへの位置指令に対し−ΔＺなる補正信
号が伝達される。従って、補正信号と位置指令とが重畳
された指令値が各テーブルの位置制御部に入力される。
【００１４】図４は本実施例による刃先の軌跡を示す図
である。位置指令部からは破線で示す理想面の命令を位
置制御部に伝達する。Ｘ、Ｚ軸各テーブルは上述のごと
く真直度誤差を有するため、各々のテーブルの位置制御
を行うのみでは、刃先は実線で示す誤差を有する軌跡を
描いてしまう。そこで本発明では、各テーブルの位置指
令（Ｘ，Ｚ）に真直度誤差（−ΔＸ，−ΔＺ）を重畳す
ることにより刃先位置を理想面に補償する。この結果超
精密旋削加工が可能となる。
である。位置指令部からは破線で示す理想面の命令を位
置制御部に伝達する。Ｘ、Ｚ軸各テーブルは上述のごと
く真直度誤差を有するため、各々のテーブルの位置制御
を行うのみでは、刃先は実線で示す誤差を有する軌跡を
描いてしまう。そこで本発明では、各テーブルの位置指
令（Ｘ，Ｚ）に真直度誤差（−ΔＸ，−ΔＺ）を重畳す
ることにより刃先位置を理想面に補償する。この結果超
精密旋削加工が可能となる。
【００１５】本実施例は同時２軸制御の超精密旋盤の加
工誤差補正方法に係るものであるが、直交する２軸テー
ブル（コラムヘッド）を同時制御する工作機械であれば
、同様の効果が得られる。
工誤差補正方法に係るものであるが、直交する２軸テー
ブル（コラムヘッド）を同時制御する工作機械であれば
、同様の効果が得られる。
【００１６】また、テーブルの位置決め誤差の検出器に
はレーザ干渉位置フィードバックシステムを用いたが、
高精度の測定が可能な測定装置であれば、接触式・非接
触式を問わず適用可能である。例えば静電容量形、差動
トランス形、渦電流形変位計であってもよい。
はレーザ干渉位置フィードバックシステムを用いたが、
高精度の測定が可能な測定装置であれば、接触式・非接
触式を問わず適用可能である。例えば静電容量形、差動
トランス形、渦電流形変位計であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、Ｘ
、Ｚ軸各テーブルの真直度誤差をリアルタイムで補正可
能な加工誤差補正方法及び高形状精度加工が可能な工作
機械を提供できる。
、Ｚ軸各テーブルの真直度誤差をリアルタイムで補正可
能な加工誤差補正方法及び高形状精度加工が可能な工作
機械を提供できる。
【図１】超精密旋盤の概略図（斜視図）である。
【図２】本発明の実施例の加工誤差検出系を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例の誤差補正システムのブロック
図である。
図である。
【図４】加工誤差ベクトルのＸ、Ｚ成分及びそれらの合
成ベクトルを示す図である。
成ベクトルを示す図である。
【図５】超精密旋盤上にレーザ干渉位置フィードバック
システムを設置した概略図（上面図）である。
システムを設置した概略図（上面図）である。
【図６】Ｘ、Ｚ軸テーブルの真直度誤差発生を示す図で
ある。
ある。
【図７】真直度誤差により生ずる工作物の加工誤差を示
す図である。
す図である。
１０…主軸スピンドル、１１…刃物、１２…刃物台、１
３…Ｘ軸テーブル、１４…Ｚ軸テーブル、１５…工作物
、１６…石定盤、１７…ＮＣ装置、１８…除振台、２０
…主軸スピンドル、２１…刃物、２３…Ｘ軸テーブル、
２４…Ｚ軸テーブル、２５…工作物、２６…ターゲット
、２７…真直度誤差検出器、２８…ターゲット、２９…
真直度誤差検出器、３０…ＮＣ装置、３１…位置指令部
、３２…パルス分配部、３３…Ｘ軸位置制御部、３４…
Ｚ軸位置制御部、３５…テーブル駆動モータ、３６…位
置検出器、３７…真直度誤差検出器、３８…インターフ
ェース、５０…主軸スピンドル、５１…刃物、５３…Ｘ
軸テーブル、５４…Ｚ軸テーブル、５５…工作物、５６
…石定盤、５７…レーザ発振器、５８…ビームスプリッ
タ、５９…レーザ干渉計、６０…反射鏡、６１…レシー
バ。
３…Ｘ軸テーブル、１４…Ｚ軸テーブル、１５…工作物
、１６…石定盤、１７…ＮＣ装置、１８…除振台、２０
…主軸スピンドル、２１…刃物、２３…Ｘ軸テーブル、
２４…Ｚ軸テーブル、２５…工作物、２６…ターゲット
、２７…真直度誤差検出器、２８…ターゲット、２９…
真直度誤差検出器、３０…ＮＣ装置、３１…位置指令部
、３２…パルス分配部、３３…Ｘ軸位置制御部、３４…
Ｚ軸位置制御部、３５…テーブル駆動モータ、３６…位
置検出器、３７…真直度誤差検出器、３８…インターフ
ェース、５０…主軸スピンドル、５１…刃物、５３…Ｘ
軸テーブル、５４…Ｚ軸テーブル、５５…工作物、５６
…石定盤、５７…レーザ発振器、５８…ビームスプリッ
タ、５９…レーザ干渉計、６０…反射鏡、６１…レシー
バ。
Claims (2)
- 【請求項１】 直交する２軸テーブルを同時制御する
工作機械の加工誤差補正方法において、一方のテーブル
の他方のテーブルの直進方向に対する真直度誤差を測定
し、その真直度誤差量だけ他方のテーブルの位置指令に
重畳することによって補償することを特徴とする加工誤
差補正方法。 - 【請求項２】 工作物を回転させる主軸を載せ主軸の
回転方向に直進するＺ軸テーブルと前記Ｚ軸テーブルと
直交して設置され刃物を固定し主軸の回転半径方向に直
進するＸ軸テーブルとを同時ＮＣ制御することにより回
転形状に旋削加工することが可能な工作機械において、
Ｘ軸テーブルのＺ軸方向に対する真直度誤差を検出する
第１の真直度誤差検出器と、Ｚ軸テーブルのＸ軸方向に
対する真直度誤差を検出する第２の真直度誤差検出器と
、上記各検出器によって検出された真直度誤差信号をＮ
Ｃ装置へ伝達するインターフェースと、このインターフ
ェースからの真直度誤差信号を各テーブルの位置指令に
重畳させる手段とを有することを特徴とする工作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002537A JP2539097B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 加工誤差補正方法及び工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002537A JP2539097B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 加工誤差補正方法及び工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240044A true JPH04240044A (ja) | 1992-08-27 |
| JP2539097B2 JP2539097B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=11532130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3002537A Expired - Lifetime JP2539097B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 加工誤差補正方法及び工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539097B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116194850A (zh) * | 2020-07-28 | 2023-05-30 | 芝浦机械株式会社 | 加工机、加工系统及被加工物的制造方法 |
| CN117161821A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 南通海鹰机电集团有限公司 | 一种数控钻床主轴自适应进给控制方法及系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59124546A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-18 | Hitachi Ltd | 要位置決め物の位置決め装置 |
| JPS6224226A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示用基板の垂直配向処理方法 |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP3002537A patent/JP2539097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59124546A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-18 | Hitachi Ltd | 要位置決め物の位置決め装置 |
| JPS6224226A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示用基板の垂直配向処理方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116194850A (zh) * | 2020-07-28 | 2023-05-30 | 芝浦机械株式会社 | 加工机、加工系统及被加工物的制造方法 |
| US12434342B2 (en) | 2020-07-28 | 2025-10-07 | Shibaura Machine Co., Ltd. | Processing machine, processing system, and method for manufacturing processed object |
| CN117161821A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 南通海鹰机电集团有限公司 | 一种数控钻床主轴自适应进给控制方法及系统 |
| CN117161821B (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-26 | 南通海鹰机电集团有限公司 | 一种数控钻床主轴自适应进给控制方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2539097B2 (ja) | 1996-10-02 |
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