JPH11783A

JPH11783A - インデックス装置等およびその制御方法

Info

Publication number: JPH11783A
Application number: JP9322817A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamamoto; 吉明山本; Toshiaki Moriya; 利明守谷; Hideyuki Hozoji; 秀幸宝蔵寺; Hitoshi Kinoshita; 仁志木下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JP3651548B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インデックス装置の作動精度の向上とコスト
ダウンとを図る。【解決手段】架台10にＸ軸ガイドレール20を固定す
る。Ｘ軸ガイドレール20に対し移動自在なＸ軸スライダ
22に、Ｙ軸ガイドレール12を固定する。Ｙ軸ガイドレー
ルに対し移動自在なＹ軸スライダ14に、架台３を取付け
る。そして、架台３にテーブル28を設ける。テーブル28
はＸ軸、Ｙ軸双方に直交するθ軸回りに回転自在であ
る。さらに、テーブル28上には、揺動機構30を介してヘ
ッド保持治具32を設けている。Ｘ軸ガイドレール20およ
びＸ軸スライダ22は、Ｘ軸駆動手段である。また、Ｙ軸
ガイドレール12およびＹ軸スライダ14は、Ｙ軸駆動手段
である。このように、Ｘ軸駆動手段上にＹ軸駆動手段を
設けることにより、Ｙ軸駆動手段の動力性能を小さく設
定することができる。よって小型軽量化、作動精度の向
上、コストダウンを図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークに特定運動
をさせる為のインデックス装置とそれを用いたレーザク
ラッド加工装置に関する。また、インデックス装置の改
善された制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークに加工を施すにあたり、加工条
件、加工環境等によって、ワークを固定して工具のみを
移動させる場合、工具を固定し又は工具と共にワークを
移動させる場合等を適宜選択する。そして後者を選択す
る場合に、ワークの移動手段として後述するインデック
ス装置を用いることがある。以下に、このインデックス
装置を用いる装置として、レーザクラッド加工装置を例
に挙げて説明する。

【０００３】レーザクラッド加工装置は、例えばシリン
ダヘッドのバルブシート部の表面処理に用いられる。シ
リンダヘッドの地金にはアルミ合金がよく用いられる
が、アルミ合金はバルブシート部に要求される耐熱性、
耐久性等の条件を十分に満足しない場合が多い。そこ
で、バルブシート部の表面に銅系材料からなる粉末を供
給し、該粉末にレーザビームを照射することにより、バ
ルブシート部の表面に粉末を溶着する。この加工方法が
いわゆるレーザクラッド加工法である。同様の目的で、
アルミニウム青銅等の銅系焼結合金をバルブシート部に
圧入する等の対策を施すこともあったが、レーザクラッ
ド加工法によると、銅系焼結合金の圧入代が不要とな
り、シリンダヘッドの設計の自由度が広がるという利点
がある。本発明者らは、レーザクラッド加工法に係る装
置の一例を、特開平7-185866号公報等に開示している。

【０００４】ところで、レーザ発振器から発射されるレ
ーザビーム１の断面形状は、ビームの軸に対して軸対象
とならず、図20（ａ）のごとく楕円形をなしている。こ
のことが、下記のごとくレーザ照射による加工を困難に
している。

【０００５】さて、ビームの照射位置を高精度に維持し
たまま移動させるためには、レーザ発振器自体を固定
し、ここから発射されたレーザビームを複数のミラーで
構成される反射経路に導いて、該反射経路のミラーを回
転させることにより行う手法を取ることが一般的であ
る。そして、図20（ｂ）に示すように、バルブシート２
に対するレーザビームの照射位置を、矢印Ａで示す方向
に周回させつつ矢印Ｂで示す方向に走査させることによ
り、バルブシート２の全周に渡って所望の照射幅を確保
する。ところがこの手法によると、例えば矢印Ｃで示す
走査位置と矢印Ｄで示す走査位置とで、図20（ｃ）、
（ｄ）に示すような照射条件の違いが生じてしまう。

【０００６】矢印Ｃで示す照射位置では、図20（ｃ）に
示すように走査方向と楕円の長径が一致するが、矢印Ｄ
で示す照射位置では、図20（ｄ）に示すように走査方向
と楕円の長径が交差する。このため、図20（ｃ）の場合
には入射エネルギが走査範囲の中心付近に集中してしま
うが、図20（ｄ）の場合には入射エネルギが比較的均一
となる。このように、バルブシート２の位置によって入
射エネルギが不均一となり、バルブシート２の全周に対
して均一な加工を行うことが困難であった。

【０００７】この問題を回避するために、レーザビーム
の照射位置は固定とし、図21に示すインデックス装置で
シリンダヘッドを回転させる逆転の発想が生まれた。こ
こで用いられるインデックス装置は、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸
の各軸方向に関する駆動手段を有している。ところで、
Ｘ軸は水平方向の軸である。また、Ｙ軸はＸ軸と直交す
る軸である。また、θ軸はＸ軸およびＹ軸の各々に直交
する軸である。

【０００８】Ｙ軸ガイドレール12は、ベース10によって
水平面に対し45°の傾斜角度をなすよう支持されてい
る。このＹ軸ガイドレール12上には、これに沿って摺動
可能なＹ軸スライダ14が配置されている。Ｙ軸スライダ
14は、Ｙ軸駆動モータ16によって回転駆動されるＹ軸ボ
ールねじ18に案内され、Ｙ軸ガイドレール12上を昇降す
ることができる。以上説明したＹ軸ガイドレール12ない
しＹ軸ボールねじ18の構成により、Ｙ軸駆動手段が構成
されている。

【０００９】また、Ｙ軸スライダ14には、Ｙ軸と直交す
る方向にＸ軸ガイドレール20が設けられている。このＸ
軸ガイドレール20上に、これに沿って摺動可能なＸ軸ス
ライダ22が配置されている。Ｘ軸スライダ22は、Ｘ軸駆
動モータ24に回転駆動されるＸ軸ボールねじ26に案内さ
れ、Ｘ軸ガイドレール20上を移動することができる。以
上説明したＸ軸ガイドレール20ないしＸ軸ボールねじ26
の構成により、Ｘ軸駆動手段が構成されている。

【００１０】さらに、Ｘ軸スライダ22には、θ軸回りに
回転可能に、テーブル28が設けられている。また、Ｘ軸
スライダ22には、テーブル28の動力源としてθ軸駆動モ
ータ42が設けられている。そして、θ軸駆動モータ28の
駆動力を、減速機40、ギア38，36を介してテーブル28に
伝達している。このギア36ないしθ軸駆動モータ42の構
成により、θ軸駆動手段が構成されている。

【００１１】また、テーブル28上には、揺動機構30によ
ってヘッド保持治具32を支持している。揺動機構30はヘ
ッド保持治具32をθ軸に対して揺動させるものである。
したがって、ヘッド保持治具32に保持されるシリンダヘ
ッド34は、テーブル28上でθ軸に対し揺動自在となる。

【００１２】これらＸ軸、Ｙ軸、θ軸駆動手段とテーブ
ル28の揺動機構30とを各々制御することにより、シリン
ダヘッド34の所定のポートの中心軸を回転中心として、
回転させることができる。そして、図21の真上方向から
所定のポートのバルブシート部に対してレーザビームを
照射することにより、レーザクラッド加工を行う。以上
の構成をなすインデックス装置を有するレーザクラッド
加工装置については、本出願人により特開平9-155583号
公報にその詳細が開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、Ｘ軸、
Ｙ軸、θ軸の各軸方向に関する駆動手段を備える従来の
インデックス装置は、ワークを自在に移動させ、かつ位
置決めすることができるものであったが、本発明は該イ
ンデックス装置の更なる作動精度の向上とコストダウン
とを図ることを課題とする。

【００１４】また、上記のごとくＸ軸、Ｙ軸、θ軸の各
軸を同時制御することにより、ワークに所望の運動軌跡
を描かせるインデックス装置においては、その作動精度
をフィードバック制御によって確保しているが、作動指
令に対する実際の装置の作動に反応遅れが生じていた。
そこで、この反応遅れを解消し、さらに高精度な制御を
可能とするための作動制御方法を提供することを、本発
明の課題とする。さらに、機構上の運動軌跡の中心点と
制御装置上の運動軌跡の中心点とに誤差を生じた場合
に、制御装置上の運動軌跡の中心点を移動することによ
って前記誤差を解消し、作動精度を向上させることを本
発明の課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の請求項１に係るインデックス装置は、ワー
クを保持するテーブルの駆動手段として、水平方向に直
線移動するＸ軸駆動手段と、該Ｘ軸と直交する方向に直
線移動するＹ軸駆動手段と、前記Ｘ軸およびＹ軸の各々
に直交する軸回りに回転駆動するθ軸駆動手段とを有
し、前記Ｘ軸駆動手段上に前記Ｙ軸駆動手段を傾倒配置
し、該Ｙ軸駆動手段上に前記θ軸駆動手段を固定し、さ
らに、該θ軸駆動手段上に前記テーブルを固定してなる
ことを特徴とする。

【００１６】上記構成によると、水平方向に直線移動す
るＸ軸駆動手段は、その移動方向に鉛直方向成分を含ま
ない。これに対し、Ｙ軸駆動手段はＸ軸駆動手段上に傾
倒配置されているので、その移動方向には鉛直方向成分
が含まれる。Ｙ軸駆動手段のように、その移動方向に鉛
直方向成分を含む場合、負担する荷重の大きさが駆動手
段の動力性能の決定に大きく影響する。本発明において
は、Ｙ軸駆動手段にはＸ軸駆動手段の荷重はかからず、
テーブルおよびθ軸駆動手段の合計荷重のみを負担す
る。したがって、Ｘ軸駆動手段の重量を考慮しないでＹ
軸駆動手段の動力性能を決めることができる。Ｘ軸駆動
手段にはテーブル、θ軸駆動手段およびＹ軸駆動手段の
合計荷重がかかるが、その移動方向に鉛直方向成分を含
まないので、負担する荷重の大きさが動力性能の決定に
大きな影響を及ぼすことがない。

【００１７】また、本発明の請求項２に係るインデック
ス装置によると、前記テーブルは、θ軸に対してワーク
の保持角度を変更可能であることから、前記Ｘ軸、Ｙ
軸、θ軸の各駆動手段の動作と合わせて、ワークを支持
する角度の選択幅をより広げる。

【００１８】さらに、本発明の請求項３に係るレーザク
ラッド加工装置は、請求項１または２記載のインデック
ス装置と、前記テーブルに保持されたワークの所定位置
にレーザを照射するレーザ照射装置と、前記テーブルに
特定運動をさせるべく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸駆動手段
を各々制御する制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によると、制御手段によってワークを支持するテ
ーブルに特定運動をさせ、かつ、ワークの所定位置にレ
ーザを照射することにより、ワークにレーザクラッド加
工を施す。

【００１９】また、上記課題を解決するための、本発明
の請求項４に係るインデックス装置の制御方法は、テー
ブルの駆動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ軸を有し、各
軸同期制御によって前記テーブルに所望の運動軌跡を描
かせるインデックス装置の作動制御方法であって、各軸
の駆動手段の制御データを作成する際に、現在のθ値を
共通のパラメータとして用いることを特徴とする。

【００２０】すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ軸の各軸の
作動制御の基準となるパラメータを共通化することによ
って、各軸駆動手段の制御データ間の同期状態の把握を
容易とし、作動精度を高める。また、パラメータの共通
化により、同期制御を行うために必要となる演算量を減
少させる。

【００２１】また、本発明の請求項５に係るインデック
ス装置の制御方法において、θ軸の電子カムデータに基
づき駆動されるθ軸駆動モータの実際のθ値をＰＩ制御
手段にフィードバックし、該ＰＩ制御手段で作動遅延を
解消するための補足指令を作成してθ軸駆動モータを制
御し、かつ、前記θ軸の電子カムデータに沿ってＸ，Ｙ
軸の制御データを演算し、該制御データに基づき駆動さ
れるＸ、Ｙ軸駆動モータの実際のＸ、Ｙ値を予測制御手
段にフィードバックし、該予測制御手段で作動遅延を解
消するための補足指令を作成してＸ、Ｙ軸駆動モータを
制御することにより、各軸同期制御を行うことが望まし
い。

【００２２】この構成によると、θ軸駆動モータの実際
のθ値に基づき、ＰＩ（比例積分）制御手段で作動遅延
を解消するための補足指令を作成してθ軸駆動モータを
制御することにより、θ軸駆動モータの動作の遅延を解
消する。また、Ｘ、Ｙ軸駆動モータの実際のＸ、Ｙ値に
基づき、予測制御手段で作動遅延を解消するための補足
指令を作成してＸ、Ｙ軸駆動モータを制御することによ
り、遅延が解消されたθ軸駆動モータの動作に、Ｘ、Ｙ
軸駆動モータの動作を同期させる。

【００２３】さらに、本発明の請求項６に係るインデッ
クス装置の制御方法において、θ軸駆動モータからフィ
ードバックした実際のθ値および該θ値から演算した
Ｘ、Ｙ値と、Ｘ、Ｙ軸駆動モータからフィードバックし
た実際のＸ、Ｙ値および該Ｘ、Ｙ値から演算したθ値と
を各軸毎に比較し、その差を解消する補足指令を、Ｘ、
Ｙ軸駆動モータの制御データに反映させることにより、
各軸同期制御を行うことが望ましい。

【００２４】すなわち、θ軸駆動モータからフィードバ
ックした実際のθ値と、Ｘ、Ｙ軸駆動モータからフィー
ドバックした実際のＸ、Ｙ値より演算したθ値とを比較
することにより、現在のθ軸の作動状態を基準とした現
在のＸ、Ｙ軸駆動モータの遅延状態を把握する。また、
Ｘ、Ｙ軸駆動モータからフィードバックした実際のＸ、
Ｙ値と、実際のθ値から演算したＸ、Ｙ値とを比較する
ことによっても、現在のθ軸の作動状態を基準とした現
在のＸ、Ｙ軸駆動モータの遅延状態を把握する。そし
て、上記手法により各軸の同期状態を把握し、これを解
消する補足指令を、Ｘ、Ｙ軸駆動モータの制御データに
反映させることにより、各軸同期制御を行う。

【００２５】また、上記課題を解決するための、本発明
の請求項７に係るインデックス装置の制御方法は、テー
ブルの駆動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ軸を有し、各
軸同期制御によって前記テーブルに所望の運動軌跡を描
かせるインデックス装置の作動制御方法であって、機構
上の前記運動軌跡の中心点と、制御装置上の前記運動軌
跡の中心点との差を検出し、該差を解消するように、制
御装置上の運動軌跡の中心点を再設定することを特徴と
する。

【００２６】本発明によると、テーブルおよび前記各軸
の駆動手段の部品精度および組立精度の影響により、機
構上の運動軌跡の中心点と制御装置上の運動軌跡の中心
点に誤差を生じた場合に、制御装置上の運動軌跡の中心
点を移動することによって、前記誤差を解消し、前記両
運動軌跡の中心点を一致させる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、従来例と同一部分若
しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい
説明を省略する。

【００２８】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
レーザクラッド装置のインデックス装置を示している。
本実施の形態に係るインデックス装置は、水平面に対し
45°に傾斜したベース10に、図21に示す従来例と同様の
構成を有するＸ軸駆動手段を直接的に設けている。した
がって、Ｘ軸駆動手段のＸ軸ガイドレール20およびＸ軸
スライダ22は、その前端部が後端部よりも低い状態でベ
ース10に固定されている。そして、Ｘ軸スライダ22の上
に、図21に示す従来例と同様の構成を有するＹ軸駆動手
段を設けている。よって、Ｙ軸の移動方向は水平面に対
して45°の角度をなす。

【００２９】Ｙ軸スライダ14の上には架台３を設け、架
台３にθ軸駆動モータ42を取付けている。θ軸はＸ軸お
よびＹ軸の各々に直交する軸であり、水平面に対し45°
の角度をなしている。θ軸駆動モータ42の駆動力は、減
速機40を介してテーブル28に伝達される。減速機40は作
動歯車減速機であり、例えば図２に示すようにθ軸駆動
モータ42の駆動軸42ａに太陽歯車４を設け、減速機40に
支持された遊星歯車５を駆動するいわゆる遊星歯車機構
を有している。テーブル28とθ軸駆動モータ42との間に
介在する減速手段は、この減速機40のみである。そし
て、テーブル28上には、図１に示すように、揺動機構30
によってヘッド保持治具32を支持している。

【００３０】ところで、各軸の駆動モータ16，24，42
は、後述する制御装置（図11参照）により統一的に制御
することが可能であり、よってテーブル28（すなわちシ
リンダヘッド34）をＸＹ平面内で任意の位置に、また、
任意の向きに移動させることができる。

【００３１】図３には、揺動機構30およびヘッド保持治
具32と、これらに保持されるシリンダヘッド34を示して
いる。図示の状態では、排気バルブ軸Ｅ_A とθ軸θ_A と
が平行となっているが、揺動機構30を作動させることに
より、吸気バルブ軸Ｉ_A がθ軸θ_A に対して平行となる
よう調節することも可能である。

【００３２】図４および図５には、吸気側バルブシート
部に対しクラッド加工を行っているときの様子が示され
ている。この場合には、吸気バルブ軸Ｉ_A がθ軸θ_A と
平行（水平面に対し45°の角度をなす）となるよう位置
決めされている。燃焼室48に開口する吸気ポート44の入
口部分には、吸気バルブ軸Ｉ_A と約45°の角度をなすよ
うに、環状のバルブシート面50が形成されている。言い
換えれば、吸気バルブ軸Ｉ_A を中心軸とする頂角90°の
円錐の一部がバルブシート面50である。バルブシート面
50の最下端部はほぼ水平となっており、この上にクラッ
ド材料の粉末52が供給される。

【００３３】また、バルブシート面50に対するレーザー
ビーム１の照射位置は、バルブシート面50の回転方向を
考慮に入れて、粉末52の供給位置の後方に位置するよう
に設定されている。よって、粉末52が供給済となった部
分にレーザービーム１を照射することができる。さら
に、レーザービーム１の照射位置には、シールドガスノ
ズル７を向け、シールドガスの供給を行っている。そし
てレーザビーム１が照射されると、粉末52およびシリン
ダヘッド34の一部が溶け、粉末52がバルブシート面50に
溶着される。さらに、吸気バルブ軸Ｉ_A を回転中心とし
て、シリンダヘッド34を回転させることにより、バルブ
シート面50の全周に渡って粉末52を溶着することができ
る。

【００３４】なお、吸気バルブ軸Ｉ_A 回りの回転動作を
行うにあたり、シリンダヘッド34、テーブル28等および
θ軸駆動手段によって駆動される部材の慣性重量や、θ
軸駆動モータ40の時定数等の影響で、回転を開始してか
らの一定時間と停止するまでの一定時間は、正確な回転
制御が困難である。また、粉末52の供給開始、終了時点
における粉末供給量を正確に制御することも困難であ
る。この対策として、吸気バルブ軸Ｉ_A 回りのバルブシ
ート面50の回転角度を 360°よりも大きく、例えば 490
°に設定し、回転制御および粉末供給量が安定する期間
に、レーザークラッド加工を行うようにしている。

【００３５】ここで、シリンダヘッド34に複数存在する
給排気ポート44，46（４バルブ４気筒ヘッドの場合には
各８個づづ存在する）の、各中心軸を回転中心としてシ
リンダヘッド34を回転させるために、Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸
駆動手段を制御する手法を、図６〜図８に基づいて説明
する。尚、図６〜図８には、テーブル28のヘッド保持治
具32によって保持されたシリンダヘッド34を、θ軸θ_A
の上方から下方に向けて見た状態を示している。また、
ここでは、１番シリンダの吸気バルブ48ａの、バルブシ
ートに対して加工を行う場合についてを説明する。

【００３６】さて、テーブル28に求められる運動（特定
運動）は、図８に示すように、吸気バルブ48ａの中心軸
Ｉ_A を中心として、シリンダヘッド34を回転させるもの
である。この運動を生み出す際に、θ軸駆動手段には図
６に示す運動を、Ｘ軸、Ｙ軸駆動手段には図７に示す運
動をさせ、双方の運動を合成させる。

【００３７】ところで、図６に示すθ軸駆動手段の運動
は、θ軸θ_A を中心として、テーブル28（図１）を角速
度ωで回転させるものである。このとき、吸気バルブ48
ａの軸Ｉ_A とθ軸θ_A との距離をＲとすると、θ軸θ_A
は、吸気バルブ48ａの軸Ｉ_Aを回転中心として半径Ｒの
円弧を描きつつ、角速度ωで周回する。

【００３８】また、図７に示すＸ軸、Ｙ軸駆動手段の運
動は以下の通りである。Ｘ軸、Ｙ軸駆動手段は夫々直線
移動するものであり、双方を連動させることにより、シ
リンダヘッド34が図示の状態を保ったまま図７の上下左
右方向に移動させることができる。そこで、吸気バルブ
48ａの加工開始位置における軸Ｉ_A を中心として、θ軸
θ_A が半径Ｒの円弧を角速度ωで描くように、Ｘ軸、Ｙ
軸駆動手段を制御する。このとき、θ軸θ_A 、吸気バル
ブ48ａの軸Ｉ_A は、各々半径Ｒの円弧Ｔ₁ ，Ｔ ₂ を描
く。

【００３９】さらに、吸気バルブ48ａ以外のバルブシー
トに対して加工を行う場合には、まず最初に各軸駆動手
段を制御して、加工対象となるバルブシート面がレーザ
ビーム１の照射位置となるように位置合わせを行う。続
いて図６〜図８で説明した制御を行うことにより、全て
のバルブにおいて、その中心軸Ｉ_A を中心としてシリン
ダヘッド34を回転させることができる。このとき、バル
ブシート部の加工開始位置は、シリンダヘッド34の加工
部分の肉厚等を考慮し、かつ、移動に要する作動量を最
小にすることが可能となる、最も好ましい位置に設定す
る。したがって、加工開始時のシリンダヘッド34の向き
は、図６の状態（シリンダ並列方向とＸ軸方向とが一致
する状態）に限定されるものではない。この、加工開始
時のシリンダヘッド34の向きの設定と、レーザビームの
照射位置に加工対象となるバルブシート面を位置合わせ
する作業とを同時に行うことにより、各加工開始位置の
割り出しを迅速に行うことができる。

【００４０】上記構成をなす本発明の第１の実施の形態
により得られる作用効果は、以下の通りである。水平方
向に直線移動するＸ軸駆動手段は、その移動方向に鉛直
方向成分を含まない。これに対し、Ｙ軸駆動手段はＸ軸
駆動手段上に傾倒配置され、その移動方向は水平面に対
し45°をなす。よって、Ｙ軸駆動手段の移動方向には鉛
直方向成分が含まれる。このように、移動方向に鉛直方
向成分を含む場合、負担する荷重の大きさがその駆動モ
ータの動力性能の決定に大きく影響する。

【００４１】本実施の形態では、ベース10にＸ軸駆動手
段を直接的に設け、該Ｘ軸駆動手段のＸ軸スライダ22の
上に、Ｙ軸駆動手段を設けている。さらに、Ｙ軸駆動手
段のＹ軸スライダ14の上に、θ軸駆動手段を設けてい
る。したがって、Ｙ軸駆動手段はＸ軸駆動手段の荷重は
負担せず、テーブル28およびθ軸駆動手段の合計荷重を
負担する。すなわち、移動方向に鉛直方向成分を含むＹ
軸駆動手段において、Ｘ軸駆動手段の重量を考慮しない
でＹ軸駆動モータ16の動力性能を決定することができ
る。よって、図21に示す従来例に比べ、Ｙ軸駆動モータ
16の設定容量を小さくすることができる。同時にＹ軸駆
動手段の小型軽量化を図ることが可能となり、制御系に
対するメカ系の追従性を向上させることができるので、
Ｘ軸、Ｙ軸駆動手段による円弧補間精度（円弧状の動作
を行う精度）も向上させることができる。

【００４２】さて、Ｙ軸駆動手段の負担する荷重が減っ
た分、Ｘ軸駆動手段にはテーブル28、θ軸駆動手段およ
びＹ軸駆動手段の合計荷重がかかる。しかし、Ｘ軸駆動
手段の移動方向には鉛直方向成分を含まないので、負担
する荷重の大きさが動力性能の決定に大きな影響を及ぼ
すことがない。よって、Ｘ軸駆動モータ16の設定容量
は、図21に示す従来例と同等とすることが可能である。
さらに、テーブル28とθ軸駆動モータ42との間を減速機
40のみで接続していることから、図21に示す従来例に存
在した２つのギア36，38間のバックラッシを無くすこと
が可能となる。したがって、テーブル28をθ軸回りに正
逆転させる際の回転精度は、前記バックラッシを無くし
た分だけ向上する。以上のごとく、本発明の実施の形態
に係るインデックス装置によると、作動精度の向上とコ
ストダウンとを両立させることが可能となる。

【００４３】さて、図９には、図１に示す本発明の第１
の実施の形態に係るインデックス装置の応用例を示して
いる。ここで、図１の例と同一部分若しくは相当する部
分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１の例と異なる部分は、テーブル28とθ軸駆動モータ
42との間を減速機40で接続する手法に変えて、テーブル
28をダイレクトドライブモータ６で直接的に駆動する点
にある。この例によると、θ軸駆動手段の構造を簡素化
することが可能となり、更なるコストダウンを図ること
ができる。また、θ軸駆動手段におけるメカ系の作動誤
差が無くなり、更なる作動精度の向上を図ることができ
る。

【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態を添付図
面に基づいて説明する。ここで、第１の実施の形態と同
一部分若しくは相当する部分については同一符号で示
し、詳しい説明を省略する。

【００４５】本発明の第２の実施の形態は、テーブルの
駆動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ軸を有し、各軸同期
制御によって前記テーブルに所望の運動軌跡を描かせる
インデックス装置において、作動精度の更なる向上を目
的とするものである。図10には、本実施の形態に適した
レーザクラッド装置のインデックス装置を示している。
図示のごとく、Ｙ軸駆動手段およびＸ軸駆動手段は、夫
々蛇腹８，９で覆われている。また、蛇腹８，９内にエ
アパージ穴８ａ，９ａからエアを送り込み、内部圧力を
高めている。レーザクラッド加工時には、 100％の粉体
が溶着されるわけではなく、一部がヘッド保持治具32か
らこぼれ落ちる。この粉体のＸ軸、Ｙ軸駆動手段への侵
入を、加圧された蛇腹８，９によって防止することがで
きる。よって、各駆動手段の寿命の向上を図ることがで
きる。さらに、Ｘ軸駆動手段にのみ図示しているが、各
駆動手段を構成するボールねじやガイドレール等にも、
蛇腹９’，９”を設けることにより、更に密閉性を高
め、該駆動手段の寿命向上を図ることができる。また、
このインデックス装置には、後述する理由から、Ｙ軸駆
動手段に、エアシリンダー等を用いたＹ軸バランサー82
を設けている。図中、符号82ａで示す部分は、エアシリ
ンダーへのエア供給口である。なお、特に説明しない部
分については、図１に示すインデックステーブルと同様
の構造をなしている。

【００４６】図11には、本実施の形態に係るインデック
ス装置において、各軸同期制御を行うための構成を摸式
的に示している。制御装置60のθ軸制御手段61では、θ
軸駆動手段に関する電子カムデータ（所望のカム動作を
カムの幾何学的形状によらず、電子制御により行うため
の指令データ）に基づき、所望の回転数を実現するため
の時間軸に対する速度および角度（現在のθ値）を演算
し、θ軸サーボアンプ62へと作動指令を出力する。そし
て、θ軸サーボアンプ62によりθ軸駆動モータ42（θ軸
ＡＣサーボモータ）を駆動することにより、θ軸駆動手
段は所望の作動をする。

【００４７】この際、θ軸サーボアンプ62では、θ軸駆
動モータ42に振動（いわゆるハンチング音）が発生しな
い限りにおいて内部パラメータ（速度ループゲイン）を
増加させ、電子カムデータに基づく指令に対する応答性
を高めている。さらに、θ軸駆動モータ42におけるθ値
を検出し、制御装置60のＰＩ制御手段63（比例積分制御
手段）にフィードバックする。そして、ＰＩ制御手段63
において、電子カムデータに基づく指令に対するθ軸駆
動モータ42の作動遅延を解消するための、補足指令を作
成する。そして、該補足指令に基づきθ軸駆動モータ42
を制御する。このようにして、θ軸駆動モータ42の応答
性を向上させている。

【００４８】また、制御装置60のＸ，Ｙ軸制御手段64で
は、θ軸制御手段61から現在のθ値に関する情報を受け
取る。そして、現在のθ値に基づいてＸ，Ｙ軸の位置を
幾何学的に演算し、制御装置60の予測制御手段65（後述
する）を介して、Ｘ軸サーボアンプ66、Ｙ軸サーボアン
プ67へと作動指令を出力する。そしてＸ軸サーボアンプ
66によりＸ軸駆動モータ24（Ｘ軸ＡＣサーボモータ）
を、Ｙ軸サーボアンプ67（Ｙ軸ＡＣサーボモータ）によ
りＹ軸駆動モータ16を駆動する。さらに、Ｘ，Ｙ軸駆動
モータ24，16におけるＸ，Ｙ値を検出し、予測制御手段
65において、θ値に対するＸ，Ｙ軸駆動モータ24，16の
作動遅延を解消するための、補足指令を作成する。そし
て、該補足指令に基づきＸ，Ｙ軸駆動モータ24，16を制
御する。以上の手法により、各軸同期制御を行う。

【００４９】尚、Ｘ軸サーボアンプ66、Ｙ軸サーボアン
プ67においても、θ軸サーボアンプ62と同様に、Ｘ軸駆
動モータ24、Ｙ軸駆動モータ16に振動が発生しない限り
において内部パラメータを増加させ、電子カムデータに
基づく指令に対する応答性を高めている。（参考まで
に、制御装置60および予測制御手段65におけるデータス
キャンタイムは、４msec程度に設定し、３スキャンタイ
ム先までの位置を予測して、補足指令を作成する。）

【００５０】すなわち、本実施の形態では、各軸の駆動
手段の制御データを作成する際に、現在のθ値を共通パ
ラメータとして用いている。ここで、各軸同期制御手段
について、さらに詳しく説明する。図12には、テーブル
28によって回転駆動されるシリンダヘッド34の被加工面
を、摸式的に示している。なお、第１の実施の形態で説
明したように、吸気バルブ軸Ｉ_A は、θ軸θ_A と平行と
なるように、揺動機構30（図10）による角度調節がなさ
れている。

【００５１】さて、シリンダヘッド34の、吸気バルブ48
ａのバルブシート面にレーザークラッド加工を行う場合
には、吸気バルブ軸Ｉ_A 回りにシリンダヘッド34を回転
させる必要がある。そして、この回転動作は、各軸同期
制御によって実現されるものである。本実施の形態で
は、この各軸同期制御を行うにあたり、θ軸θ_A を原点
とするＸＹ座標系とは別に、吸気バルブ軸Ｉ_A を原点と
するＸ₁ Ｙ₁ 座標系（Ｘ ₁ およびＹ₁ は直交する）を設
定している。このＸ₁ Ｙ₁ 座標系でθ軸θ_A の位置を考
えると、θ軸θ_A は、各軸同期制御によって半径Ｒの円
弧軌跡Ｌ_A 上を移動する。尚、図12に示されるθ軸θ_A
の位置（加工開始位置）では、Ｘ₁ 軸に対するθ軸θ_A
のオフセット角度はθ₁ で表される。

【００５２】そして、各軸同期制御によりθ軸θ_A が円
弧軌跡Ｌ_A 上を移動しているときに、図13に示すように
各軸の駆動モータ42，24，16から実際のθ値、Ｘ値、Ｙ
値を制御装置60にフィードバックする。この際、データ
収集装置68によって、例えば２msec程度のスキャンタイ
ムでθ値、Ｘ値、Ｙ値を収集する。そして、これらの値
をパソコン等のデータ解析手段69に読み込む。データ解
析手段69では、解析手順70に基づき解析を行う。ここ
で、解析手順70でなされる演算手順を、図14、図15、図
16に基づいて説明する。

【００５３】図14には、データ解析手段69に読み込まれ
たθ値に関する解析手順を示している。ところで、デー
タ収集装置68において収集される実際のθ値は、実際に
はエンコーダ等から読み取られるパルスのカウント数で
ある。そこで、このパルスのカウント数として読み込ま
れたθ値を、ブロック71において、角度としての値（図
12に示すθ軸θ_A の加工開始位置からの、回転運動角
度）に変換する。

【００５４】この変換には、下記の数式（１）が用いら
れれる。 θ＝〔パルスのカウント数／（8192×53）〕× 360 ……（１）なお、数式（１）に用いられている定数（8192及び53）
は一例であり、採用されるエンコーダや減速機の減速比
によって変わる値である。参考までに、「定数8192」は
エンコーダの１回転当りのパルス発生数を示し、「定数
53」は、減速比53：１の減速機を用いていることを示し
ている。

【００５５】次に、ブロック72において、Ｘ₁ Ｙ₁ 座標
系でのθ軸θ_A の位置する角度θ₂を求める。θ₂ を求
める数式（２）は、以下の通りである。 θ₂ ＝（θ₁ ＋θ）− 360 ……（２）ここで、θ₁ は、図12で説明したように、Ｘ₁ 軸に対す
るθ軸θ_A の加工開始位置のオフセット角度を示してい
る。

【００５６】さらに、θ₂ から下記の数式（３）、
（４）を用いて、Ｘ₁ Ｙ₁ 座標系におけるθ軸θ_A の座
標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を演算する。ｘ₁ ＝Ｒ×COS θ₂ ……（３）ｙ₁ ＝Ｒ×SIN θ₂ ……（４）数式（３）、（４）中のＲは、図12で説明したように、
吸気バルブ48ａの軸Ｉ_Aを中心とし、θ軸θ_A が描く円
弧の半径を示している。以上の手順によりデータ解析手
段69に読み込まれたθ値に関する解析が終了し、後述す
るブロック73へと移行する。

【００５７】続いて、データ解析手段69に読み込まれた
Ｘ，Ｙ値に関する解析手順を、図15を参照しながら説明
する。さて、データ収集装置68において収集される実際
のＸ，Ｙ値もθ値と同様に、エンコーダ等から読み取ら
れるパルスのカウント数である。そこで、このパルスの
カウント数として読み込まれたＸ，Ｙ値を、ブロック74
において、長さの値（θ軸θ_A の、原位置からの距離
ｘ，ｙ）に変換する。

【００５８】この変換には、下記の数式（５）が用いら
れれる。ｘ，ｙ＝〔パルスのカウント数／（8192／10）〕 ……（５）なお、数式（５）に用いられている定数（8192及び10）
もあくまでも一例である。参考までに「定数10」は、Ｘ
軸、Ｙ軸駆動手段に用いられるボールねじピッチを示し
ている。

【００５９】次に、ブロック75においてＸ₁ Ｙ₁ 座標系
でのθ軸θ_A の座標（ｘ₂ ，ｙ₂ ）を求める。ｘ₂ ，ｙ
₂ を求める数式（６）及び数式（７）は、以下の通りで
ある。ｘ₂ ＝ｘ−α ……（６）ｙ₂ ＝ｙ−β ……（７）ここで、αはＸ軸方向の原位置から軸Ｉ_A （同期回転中
心）までの距離を示し、βはＹ軸方向の原位置から軸Ｉ
_A までの距離を示している。

【００６０】さらに、ｘ₂ ，ｙ₂ の値から、下記の数式
（８）を用いて、Ｘ₁ Ｙ₁ 座標系でのθ軸θ_A の位置す
る角度θ₃ を演算する。 θ₃ ＝TAN^-1 （ｘ₂ ／ｙ₂ ） ……（８）以上の手順によりデータ解析手段69に読み込まれたＸ，
Ｙ値に関する解析が終了し、後述するブロック73へと移
行する。

【００６１】ブロック73では、図16に示すように、θ軸
駆動モータからフィードバックした実際のθ値であるθ
₂ と、現在のＸ、Ｙ軸駆動モータからフィードバックし
たＸ、Ｙ値より演算したθ₃ とを、下記の数式（９）の
ごとく比較する。 θ₄ ＝θ₂ −θ₃ ……（９）こうして求めたθ₄ の値が、θ軸駆動手段に対するＸ、
Ｙ軸駆手段の遅延量（誤差）である。また、同様にし
て、Ｘ、Ｙ軸駆動モータからフィードバックした現在の
Ｘ、Ｙ値ｘ₂ ，ｙ₂ と、実際のθ値から演算したＸ、Ｙ
値ｘ₁ ，ｙ₁ とを、下記の数式（10），（11）のごとく
比較する。ｘ₃ ＝ｘ₁ −ｘ₂ ……（10）ｙ₃ ＝ｙ₁ −ｙ₂ ……（11）このように、ＸＹ座標上からも、θ軸駆動手段に対する
Ｘ、Ｙ軸駆手段の遅延量（誤差）を把握することが可能
となる。

【００６２】制御装置60の予測制御手段65では、以上説
明した手順で誤差を求め、該誤差を解消するべく、図11
で説明したＸ，Ｙ軸制御手段64における幾何学的演算式
を、図17に示すように誤差θ₄ を考慮した式に改める。
この図17に示す演算式に基づきＸ軸サーボアンプ66、Ｙ
軸サーボアンプ67へと作動指令を出力する。そしてＸ軸
駆動モータ24、Ｙ軸駆動モータ16を夫々駆動することに
より、各軸同期制御を行う。

【００６３】上記構成をなす本発明の第２の実施の形態
から得られる作用効果は、以下の通りである。本実施の
形態ではＸ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、θ軸駆動手段の
各々を同期制御するにあたり、各駆動手段の制御データ
を作成する際に、電子カムデータに基づく現在のθ値を
共通パラメータとして用いることから、各軸駆動手段の
制御データ間の同期状態を、θ値で比較検討することが
できる。したがって、同期状態の把握が容易となり、か
つ、同期制御を行うために必要となる演算量を減少させ
ることにもつながる。よって、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動
手段、θ軸駆動手段を備えるインデックス装置の作動精
度を高めることが容易となる。

【００６４】また、θ軸駆動モータからフィードバック
した実際のθ値であるθ₂ と、現在のＸ、Ｙ軸駆動モー
タからフィードバックしたＸ、Ｙ値より演算したθ値で
あるθ₃ とを数式（９）のごとく比較することにより、
θ軸駆動手段に対するＸ、Ｙ軸駆手段の遅延量（誤差）
であるθ₄ を容易に求めることが可能となる。そして、
このθ₄ を考慮に入れてＸ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段の
制御データを作成することにより、各軸の動作を高精度
に同期させることが可能となる。

【００６５】尚、本実施の形態に係るインデックス装置
の制御方法は、従来のインデックス装置（図21参照）に
採用することも可能であるが、前述のごとく図10に示す
インデックス装置により適したものである。この図10に
示すインデックス装置は、前述のごとくθ軸サーボアン
プ62、Ｘ軸サーボアンプ66、Ｙ軸サーボアンプ67におい
て、Ｘ軸駆動モータ24、Ｙ軸駆動モータ16に振動が発生
しない限りにおいて内部パラメータを増加させ、電子カ
ムデータに基づく指令に対する応答性を高めている。ま
た、応答性向上に伴うＸ軸、Ｙ軸の各駆動手段にかかる
負荷変動の増加に対応するため、各構成部材に十分な補
強を施し、剛性の向上を図っている。また、Ｘ軸駆動手
段およびＹ軸駆動手段の各々に、エアシリンダー等を用
いたＹ軸バランサー82を設けている。さらに、各軸の駆
動モータの容量増加を図り、応答性の向上に適切に対応
している。したがって、本実施の形態に係る制御方法の
効果をより大きなものとすることができる。

【００６６】続いて、本発明の第３の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、第１、第２の実施の
形態と同一部分若しくは相当する部分については同一符
号で示し、詳しい説明を省略する。

【００６７】本発明の第３の実施の形態も、テーブルの
駆動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ軸を有し、各軸同期
制御によって前記テーブルに所望の運動軌跡を描かせる
インデックス装置において、作動精度の更なる向上を目
的とするものである。

【００６８】さて、インデックス装置は、メカニズム上
の運動軌跡の中心点（装置に保持されたワークの実際の
運動軌跡の中心点）と、制御装置上の運動軌跡の中心点
（制御装置上で認識されている運動軌跡の中心点）との
間に差が生じた場合には、所望の作動精度を得ることが
できない。当然ながら、インデックス装置には前記ずれ
が生じないように設計されているが、実際には、テーブ
ルおよび前記各軸の駆動手段の部品精度および組立精度
等の影響を受けて、ずれの防止は困難である。以下に、
この前記ずれによる影響とその解消方法について説明を
する。なお、以下の説明でも、本発明の第２の実施の形
態と同様に、シリンダヘッド34の吸気バルブ48ａのバル
ブシート面にレーザークラッド加工を行う場合を例に挙
げて説明する。

【００６９】図18には、メカニズム上の運動軌跡の中心
点Ｉ_A （＝吸気バルブ軸Ｉ_A ）と、制御装置上の運動軌
跡の中心点Ｃ₁ との間に差が生じた状態を示している。
各軸同期制御による運動軌跡の中心点は、制御装置上の
運動軌跡の中心点Ｃ₁ であることから、この状態で回転
を行うと、吸気バルブ48ａおよび吸気バルブ軸Ｉ_A は、
軌跡Ｓを描くことになる。

【００７０】ところが、レーザービーム１は、各軸同期
制御による運動軌跡の中心点が、メカニズム上の運動軌
跡の中心点Ｉ_A と一致しているという前提の基に、Ｉ_A
を基準にその焦点を合わせている。よって、吸気バルブ
48ａが軌跡Ｓ上を移動すると、レーザービーム１の焦点
はバルブシート面から外れ、レーザークラッド加工が不
可能となる。

【００７１】この問題を解決するため、中心点Ｉ_A ，Ｃ
₁ のずれ量を正確に把握し、これを解消する必要があ
る。そこで、当該インデックス装置を設置する際に、も
しくは製品に不良が発生した際に、図19に示す中心点Ｉ
_A ，Ｃ₁ のずれ量を把握する手段を用い、前記ずれ量の
測定を行う。

【００７２】まず、吸気バルブ軸Ｉ_A と平行をなすよう
に、マスターピン76（断面が真円をなす円柱である）を
吸気バルブ48ａに挿入する。このマスターピン76の挿入
を容易かつ正確に行うために、シリンダーヘッドの吸気
バルブ48ａの穴を加工する場合もある。また、マスター
ピン76の中心に検出方向の軸を一致させて、Ｘ軸方向の
（隙間の）変化量を検出する変位センサ77と，Ｙ軸方向
の（隙間の）変化量を検出する変位センサ78とを設置す
る。各変位センサ77，78の検出信号は、アンプユニット
79で増幅され、データ収集手段80および多機能デジタル
メータリレー81に送られる。データ収集手段80からは、
パソコン等のデータ解析手段にその検出信号が送られ、
変化量のデータとして蓄積される。また、多機能デジタ
ルメータリレー81では検出信号をデジタル表示する。

【００７３】さて、図19に示す手段により、中心点Ｉ
_A ，Ｃ₁ のずれ量を把握する際に、次のような手順で作
業を行う。 (1) まず、図19に示す多機能デジタルメータリレー81の
表示値を零にリセットする。 (2) 図18に示すように、中心点Ｉ_A ，Ｃ₁ のずれ量がｘ
₃ ，ｙ₃ であった場合に、各軸同期制御を行いθ軸θ_A
を回転させると、θ軸θ_A はＣ₁ を中心とした半径Ｒの
円弧軌跡Ｌ_A 上を移動する。このとき、吸気バルブ48ａ
すなわちマスターピン76は軌跡Ｓ上を移動する。 (3) そして、回転角度が 180°の位置（図中θ_A'で示さ
れる位置）では、吸気バルブ48ａすなわちマスターピン
76は点線で示す位置に移動する。このとき、変位センサ
77，78には、夫々変化量の最大値として２ｘ₃ ，２ｙ₃
が検出される。すなわち、変位センサ77，78によって検
出される変化量の最大値の１／２の値が、中心点Ｉ_A ，
Ｃ₁ のずれ量である。

【００７４】(4) そこで、θ軸θ_A の加工開始位置から
Ｃ₁ までの距離ｘ₄ ，ｙ₄ に２ｘ₃／２＝ｘ₃ ，２ｙ₃
／２＝ｙ₃ の値を加え、新たな中心点Ｉ_A ＝Ｃ₁ とする
ための距離ｘ₅ ，ｙ₅ を求める．ｘ₅ ＝ｘ₃ ＋ｘ₄ ｙ₅ ＝ｙ₃ ＋ｙ₄ そして、θ軸θ_A の加工開始位置からＣ₁ までの距離を
ｘ₅ ，ｙ₅ に再設定する。 (5) ここで、再設定された距離ｘ₅ ，ｙ₅ に基づき幾何
学的計算を行い、θ軸θ _A の円弧軌跡の半径Ｒ’を算出
する。同様に、オフセット角度θ₁ ^'を算出する。

【００７５】(6) ステップ(5) で算出した半径Ｒ’およ
びオフセット角度θ₁ ^'を、図17に示す予測制御手段65の
演算式に当てはめる。 (7) そして、ステップ(1) 〜(6) を数回繰り返す。（こ
の繰り返し工程においては、ステップ(3) の回転角度が
180°のときのθ軸θ_A は、図18中θ_A"で示される位置
となる。） (8) そして、多機能デジタルメータリレー81の表示値が
所望の値（例えば、0.005mm ）を下回った時点で、作業
を終了する。なお、レーザクラッド加工を行う際のθ軸
θ_A の回転角度を 490°とする場合には、ステップ(3)
における回転動作も 490°とし（図18中θ_A"' で示され
る位置まで回転させる）、この間で検出される最大変化
量の１／２の値を、中心点Ｉ_A，Ｃ₁ のずれ量として判
断する。

【００７６】上記構成をなす本発明の第３の実施の形態
によって、機構上の運動軌跡の中心点Ｉ_A と、制御装置
上の運動軌跡の中心点Ｃのずれ量を把握し、これを、補
正して新たな制御データを作成することにより、インデ
ックス装置の作動精度の更なる向上を図ることができ
る。

【００７７】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明の請求項１に係るインデ
ックス装置によると、移動方向に鉛直方向成分を含むＹ
軸駆動手段をＸ軸駆動手段の上に設けることにより、Ｙ
軸駆動手段の動力性能を小さく設定することができる。
よって、従来のインデックス装置に比べ、小型軽量化、
作動精度の向上およびコストダウンを図ることが可能と
なる。

【００７８】また、本発明の請求項２に係るインデック
ス装置によると、ワークを支持する角度の選択幅がより
広がり、さまざまな加工条件に対応することが可能とな
る。

【００７９】さらに、本発明の請求項３に係るレーザク
ラッド加工装置によると、作動精度の向上により、高精
度にクラッド加工を行うことが可能となる。また、装置
のコストダウンにより、製品単価の低減を図ることがで
きる。

【００８０】また、本発明の請求項４に係るレーザクラ
ッド加工方法によると、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、
θ軸駆動手段を備えるインデックス装置の同期制御をよ
り高精度に行うことが可能となる。

【００８１】さらに、本発明の請求項５および請求項６
に係るレーザクラッド加工方法によると、各軸の同期状
態の把握が容易となり、高精度な作動制御を行うことが
できる。

【００８２】加えて、本発明の請求項７に係るレーザク
ラッド加工方法によると、テーブルおよび前記各軸の駆
動手段の部品精度および組立精度の影響により、機構上
の運動軌跡の中心点と制御装置上の運動軌跡の中心点に
誤差が生じた場合でもこれを解消し、インデックス装置
の作動精度の更なる向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザクラッ
ド装置に用いられるインデックス装置を示す側面図であ
る。

【図２】図１に示すインデックス装置の、θ軸駆動手段
の要部断面図である。

【図３】図１に示すインデックス装置によってレーザク
ラッド加工を行う際の、シリンダヘッドおよびその保持
手段を示す示す拡大図である。

【図４】図１に示すインデックス装置によってレーザク
ラッド加工を行う際の、バルブシート部の拡大断面図で
ある。

【図５】図１に示すインデックス装置によってレーザク
ラッド加工を行う際の、バルブシート部の拡大平面図で
ある。

【図６】図１に示すインデックス装置における、θ軸回
りの作動説明に関する図である。

【図７】図１に示すインデックス装置における、Ｘ軸、
Ｙ軸に係る作動説明に関する図である。

【図８】図１に示すインデックス装置における、シリン
ダヘッドの実際の動きを説明する図である。

【図９】図１に示すインデックス装置の応用例を示す側
面図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るインデック
ス装置を示す斜視図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るインデック
ス装置の各軸同期制御手段を示すブロック図である。

【図１２】インデックス装置によって回転駆動されるシ
リンダヘッドの被加工面を示す摸式図である。

【図１３】図１１に示すインデックス装置の各軸同期制
御手段において、各軸の駆動モータから実際のθ値、Ｘ
値、Ｙ値をフィードバックするための構成を示すブロッ
ク図である。

【図１４】図１３に示す構成において、θ値を解析する
手順を示すブロック図である。

【図１５】図１４に示す構成において、Ｘ値、Ｙ値を解
析する手順を示すブロック図である。

【図１６】図１４、図１５に示す各ブロックに続くブロ
ック図である。

【図１７】図１１に示すインデックス装置の各軸同期制
御手段の、予測制御手段においてなされる演算式を示す
摸式図である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態に係るインデック
ス装置の制御方法において、メカニズム上の前記運動軌
跡の中心点と、制御装置上の前記運動軌跡の中心点との
差を解消するための手順を示す説明図である。

【図１９】本発明の第３の実施の形態に係るインデック
ス装置の制御方法において、メカニズム上の前記運動軌
跡の中心点と、制御装置上の前記運動軌跡の中心点との
差を解消するために、ずれ量を把握する手段を示すブロ
ック図である。

【図２０】レーザビームの特徴を示す説明図である。

【図２１】従来のレーザクラッド装置に用いられるイン
デックス装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

３架台 12 Ｙ軸ガイドレール 14 Ｙ軸スライダ 16 Ｙ軸駆動モータ 20 Ｘ軸ガイドレール 22 Ｘ軸スライダ 24 Ｘ軸駆動モータ 28 テーブル 34 シリンダヘッド 40 減速機 42 θ軸駆動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下仁志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを保持するテーブルの駆動手段と
して、水平方向に直線移動するＸ軸駆動手段と、該Ｘ軸
と直交する方向に直線移動するＹ軸駆動手段と、前記Ｘ
軸およびＹ軸の各々に直交する軸回りに回転駆動するθ
軸駆動手段とを有し、前記Ｘ軸駆動手段上に前記Ｙ軸駆
動手段を傾倒配置し、該Ｙ軸駆動手段上に前記θ軸駆動
手段を固定し、さらに、該θ軸駆動手段上に前記テーブ
ルを固定してなることを特徴とするインデックス装置。
【請求項２】前記テーブルは、θ軸に対してワークの
保持角度を変更可能である請求項１記載のインデックス
装置。
【請求項３】請求項１または２記載のインデックス装
置と、前記テーブルに保持されたワークの所定位置にレ
ーザを照射するレーザ照射装置と、前記テーブルに特定
運動をさせるべく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、θ軸駆動手段を各
々制御する制御手段とを有するレーザクラッド加工装
置。
【請求項４】テーブルの駆動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸お
よびθ軸を有し、各軸同期制御によって前記テーブルに
所望の運動軌跡を描かせるインデックス装置の作動制御
方法であって、各軸の駆動手段の制御データを作成する
際に、現在のθ値を共通のパラメータとして用いること
を特徴とするインデックス装置の制御方法。
【請求項５】 θ軸の電子カムデータに基づき駆動され
るθ軸駆動モータの実際のθ値をＰＩ制御手段にフィー
ドバックし、該ＰＩ制御手段で作動遅延を解消するため
の補足指令を作成してθ軸駆動モータを制御し、かつ、
前記θ軸の電子カムデータに沿ってＸ，Ｙ軸の制御デー
タを演算し、該制御データに基づき駆動されるＸ、Ｙ軸
駆動モータの実際のＸ、Ｙ値を予測制御手段にフィード
バックし、該予測制御手段で作動遅延を解消するための
補足指令を作成してＸ、Ｙ軸駆動モータを制御すること
により、各軸同期制御を行うことを特徴とする請求項４
記載のインデックス装置の制御方法。
【請求項６】 θ軸駆動モータからフィードバックした
実際のθ値および該θ値から演算したＸ、Ｙ値と、Ｘ、
Ｙ軸駆動モータからフィードバックした実際のＸ、Ｙ値
および該Ｘ、Ｙ値から演算したθ値とを各軸毎に比較
し、その差を解消する補足指令を、Ｘ、Ｙ軸駆動モータ
の制御データに反映させることにより、各軸同期制御を
行うことを特徴とする請求項４記載のインデックス装置
の制御方法。
【請求項７】テーブルの駆動軸として、Ｘ軸、Ｙ軸お
よびθ軸を有し、各軸同期制御によって前記テーブルに
所望の運動軌跡を描かせるインデックス装置の作動制御
方法であって、メカニズム上の前記運動軌跡の中心点
と、制御装置上の前記運動軌跡の中心点との差を検出
し、該差を解消するように、制御装置上の運動軌跡の中
心点を再設定することを特徴とするインデックス装置の
制御方法。