JP2003025178A - 同期制御装置 - Google Patents
同期制御装置Info
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- JP2003025178A JP2003025178A JP2001210861A JP2001210861A JP2003025178A JP 2003025178 A JP2003025178 A JP 2003025178A JP 2001210861 A JP2001210861 A JP 2001210861A JP 2001210861 A JP2001210861 A JP 2001210861A JP 2003025178 A JP2003025178 A JP 2003025178A
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- JP
- Japan
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- drive table
- axis
- attitude
- posture
- command
- Prior art date
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- Pending
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２軸のモータとボールねじによって、１つの
駆動テーブルを駆動する２軸工作機械装置の、ピッチ誤
差に基づく駆動テーブルの位置ずれを補償する。 【解決手段】 同期制御装置は、第１軸と第２軸との任
意に選択された軸のモータに、上位装置から送られる指
令を伝達する指令スイッチ手段と、駆動テーブルの姿勢
を検出する２つの姿勢検出手段と、ピッチ誤差に対する
補正値を格納するピッチ誤差補正メモリを有する。第１
の位置において駆動テーブルが所定の姿勢になったとき
には、駆動テーブルを、所定の指令値に対応する所定距
離だけ第２の姿勢検出手段の方向に移動し、その位置で
第１軸および第２軸のモータの一方または双方に指令を
与えて、駆動テーブルの位置の偏りと姿勢の偏りを補償
する。そのとき、第１軸および第２軸のモータに与えら
れた指令値に基づいて第１軸および第２軸のボールねじ
のピッチ誤差に対する補正をする。
駆動テーブルを駆動する２軸工作機械装置の、ピッチ誤
差に基づく駆動テーブルの位置ずれを補償する。 【解決手段】 同期制御装置は、第１軸と第２軸との任
意に選択された軸のモータに、上位装置から送られる指
令を伝達する指令スイッチ手段と、駆動テーブルの姿勢
を検出する２つの姿勢検出手段と、ピッチ誤差に対する
補正値を格納するピッチ誤差補正メモリを有する。第１
の位置において駆動テーブルが所定の姿勢になったとき
には、駆動テーブルを、所定の指令値に対応する所定距
離だけ第２の姿勢検出手段の方向に移動し、その位置で
第１軸および第２軸のモータの一方または双方に指令を
与えて、駆動テーブルの位置の偏りと姿勢の偏りを補償
する。そのとき、第１軸および第２軸のモータに与えら
れた指令値に基づいて第１軸および第２軸のボールねじ
のピッチ誤差に対する補正をする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動部とねじのは
め合いを介して結合する複数の推進軸を個々にサーボモ
ータで同期駆動する同期制御装置に関し、特に、当該可
動部の位置調整装置に関する。
め合いを介して結合する複数の推進軸を個々にサーボモ
ータで同期駆動する同期制御装置に関し、特に、当該可
動部の位置調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記の技術分野における従来技術として
は、特開平９−９４７３５号に記載のクロスレールのバ
ランス調整装置がある。以下、この技術を引用技術と記
す。
は、特開平９−９４７３５号に記載のクロスレールのバ
ランス調整装置がある。以下、この技術を引用技術と記
す。
【０００３】大型の工作機械の中には、門形のマシニン
グセンタや、ガントリーミラーなどのように門形の構造
をもった工作機械がある。この種の門形工作機械では、
左右のコラムの間に水平なクロスレールが懸架されてい
る。このクロスレールは、主軸ヘッドを水平移動させる
ための案内面をもっている。
グセンタや、ガントリーミラーなどのように門形の構造
をもった工作機械がある。この種の門形工作機械では、
左右のコラムの間に水平なクロスレールが懸架されてい
る。このクロスレールは、主軸ヘッドを水平移動させる
ための案内面をもっている。
【０００４】クロスレールはその左右両端部に組み込ま
れたボールナットを介して、左右のボールねじによって
懸垂された構造となっている。したがって、左右のボー
ルねじにクロスレールの荷重がかかるようになってい
る。その結果、主軸ヘッドがクロスレールの左右対称の
中心から左右どちらかの側に偏位しているときには、片
寄っている側のボールねじに、より大きなスラスト荷重
がかかり、遠い方のボールねじにかかる荷重は逆に減少
する。このように、主軸ヘッドの位置の変動によって、
左右両側のボールねじに伸縮が生じる。
れたボールナットを介して、左右のボールねじによって
懸垂された構造となっている。したがって、左右のボー
ルねじにクロスレールの荷重がかかるようになってい
る。その結果、主軸ヘッドがクロスレールの左右対称の
中心から左右どちらかの側に偏位しているときには、片
寄っている側のボールねじに、より大きなスラスト荷重
がかかり、遠い方のボールねじにかかる荷重は逆に減少
する。このように、主軸ヘッドの位置の変動によって、
左右両側のボールねじに伸縮が生じる。
【０００５】このようなスラスト荷重の変動によるボー
ルねじの伸縮は、主軸ヘッドの左右運動の軌跡の真直精
度に影響を及ぼす結果、加工精度を大きく左右するこの
問題を解決するために、引用技術においては、主軸ヘッ
ドの水平位置に対応するボールねじの伸縮量のデータか
ら、各々のボールねじの伸縮量を相殺するように、主軸
ヘッドの水平位置に対応するボールねじの回転位置の補
正値をＮＣ装置の記憶装置に格納している。
ルねじの伸縮は、主軸ヘッドの左右運動の軌跡の真直精
度に影響を及ぼす結果、加工精度を大きく左右するこの
問題を解決するために、引用技術においては、主軸ヘッ
ドの水平位置に対応するボールねじの伸縮量のデータか
ら、各々のボールねじの伸縮量を相殺するように、主軸
ヘッドの水平位置に対応するボールねじの回転位置の補
正値をＮＣ装置の記憶装置に格納している。
【０００６】この補正値を示す補正信号を、ボールねじ
の回転位置を指定するＮＣ指令信号に重畳することによ
って、クロスレール上の主軸ヘッドの水平位置に起因し
て生じる誤差を補償することができる。以上が引用技術
の概要である。
の回転位置を指定するＮＣ指令信号に重畳することによ
って、クロスレール上の主軸ヘッドの水平位置に起因し
て生じる誤差を補償することができる。以上が引用技術
の概要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の引用技術におい
て解決されていない１つの問題として、２軸のボールね
じのピッチ誤差の補正という問題がある。従来、１軸の
みによって駆動される工作機械装置においては、ボール
ねじピッチの誤差が長ストローク時に発生するので、ピ
ッチ誤差量を指令に加算して絶対位置量の補正を行って
いた。
て解決されていない１つの問題として、２軸のボールね
じのピッチ誤差の補正という問題がある。従来、１軸の
みによって駆動される工作機械装置においては、ボール
ねじピッチの誤差が長ストローク時に発生するので、ピ
ッチ誤差量を指令に加算して絶対位置量の補正を行って
いた。
【０００８】２軸のモータおよびボールねじによって、
１つの駆動テーブルとその上部に搭載されるワークを駆
動する同期制御装置においては、各軸のボールねじの１
指令（１パルス）に対するピッチが必ずしも設計された
規定値にならない。このような、実際のピッチの、規定
値からのずれを以下の記述では、ピッチ誤差と記す。
１つの駆動テーブルとその上部に搭載されるワークを駆
動する同期制御装置においては、各軸のボールねじの１
指令（１パルス）に対するピッチが必ずしも設計された
規定値にならない。このような、実際のピッチの、規定
値からのずれを以下の記述では、ピッチ誤差と記す。
【０００９】このピッチ誤差は、駆動テーブルの位置を
示す位置信号をフィードバック信号としてモータを制御
するフルクローズ制御の場合には、補正の必要はない
が、モータに取り付けられたエンコーダで検出したモー
タの回転角をフィードバック信号としてモータを制御す
るセミクローズ制御の場合には、各軸に対して、ピッチ
誤差の補正をする必要がある。
示す位置信号をフィードバック信号としてモータを制御
するフルクローズ制御の場合には、補正の必要はない
が、モータに取り付けられたエンコーダで検出したモー
タの回転角をフィードバック信号としてモータを制御す
るセミクローズ制御の場合には、各軸に対して、ピッチ
誤差の補正をする必要がある。
【００１０】図３は、ピッチ誤差補正を行わないでセミ
クローズ制御を行ったとき駆動テーブルが傾いた状態を
誇張して示した図である。図において、モータ１，２
は、ボールねじ３、４を介して駆動テーブル５を駆動す
る。ピッチ誤差補正を行わない場合には、各々のボール
ねじと駆動テーブルとの接続部の位置がずれ、直進性が
失われので図のように駆動テーブル５が回転しながら移
動する。その結果、削りすぎや削り不足が発生する。ま
たワークを切削する際に、加工面に筋が入るなどの問題
が発生する。
クローズ制御を行ったとき駆動テーブルが傾いた状態を
誇張して示した図である。図において、モータ１，２
は、ボールねじ３、４を介して駆動テーブル５を駆動す
る。ピッチ誤差補正を行わない場合には、各々のボール
ねじと駆動テーブルとの接続部の位置がずれ、直進性が
失われので図のように駆動テーブル５が回転しながら移
動する。その結果、削りすぎや削り不足が発生する。ま
たワークを切削する際に、加工面に筋が入るなどの問題
が発生する。
【００１１】図４は、駆動テーブルが傾いた状態で加工
した場合の加工物の切削軌跡を示す図で、ワークの端面
に平行に切削するように設計されているにもかかわら
ず、駆動テーブルが傾いたために切削軌跡が端面に対し
て斜めになった例を示す。図４において、図３と同一の
参照番号が附けられている構成要素は、図３の該当する
構成要素と同一の機能を有する構成要素である。
した場合の加工物の切削軌跡を示す図で、ワークの端面
に平行に切削するように設計されているにもかかわら
ず、駆動テーブルが傾いたために切削軌跡が端面に対し
て斜めになった例を示す。図４において、図３と同一の
参照番号が附けられている構成要素は、図３の該当する
構成要素と同一の機能を有する構成要素である。
【００１２】図３および図４の例のように、駆動テーブ
ル５がボールねじ３、４に対して傾斜する理由はピッチ
誤差のみではない。図４の例では、例えば、モータを取
り付ける際に、ボールねじとテーブルの端面が平行にな
っているとは限らない。また、モータ１、２とボールね
じとを連結するとき、モータ軸とボールねじのシャフト
とを結合するカップリングの締め付け時に位置ずれが生
じることもある。位置ずれが生じた場合には、モータ
１、２に同じ指令を渡すような方式では、位置ずれを生
じたまま１つの駆動テーブルを動かすことになる。その
場合、加工対象物の加工面が設計どおりに削れないこと
になる。
ル５がボールねじ３、４に対して傾斜する理由はピッチ
誤差のみではない。図４の例では、例えば、モータを取
り付ける際に、ボールねじとテーブルの端面が平行にな
っているとは限らない。また、モータ１、２とボールね
じとを連結するとき、モータ軸とボールねじのシャフト
とを結合するカップリングの締め付け時に位置ずれが生
じることもある。位置ずれが生じた場合には、モータ
１、２に同じ指令を渡すような方式では、位置ずれを生
じたまま１つの駆動テーブルを動かすことになる。その
場合、加工対象物の加工面が設計どおりに削れないこと
になる。
【００１３】前掲の引用技術の方式においては、主軸ヘ
ッドの移動によってボールねじに加わるスラスト荷重の
影響を除くことはできるけれど、ボールねじのピッチ誤
差や前記カップリングとモータの締結時の位置ずれを補
償することはできない。
ッドの移動によってボールねじに加わるスラスト荷重の
影響を除くことはできるけれど、ボールねじのピッチ誤
差や前記カップリングとモータの締結時の位置ずれを補
償することはできない。
【００１４】本発明の目的は、ピッチ誤差に基づく駆動
テーブルの位置ずれを補償することができる同期制御装
置を提供することにある。
テーブルの位置ずれを補償することができる同期制御装
置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するに
ために、本発明の同期制御装置は、第１の軸と第２の軸
との任意に選択された軸のモータに、上位装置から送ら
れる指令を伝達する指令スイッチ手段と、ボールねじの
軸心の方向、すなわち、前記駆動テーブルの推進方向に
対する該駆動テーブルの姿勢を検出する２つの姿勢検出
手段と、ピッチ誤差に対する補正値を格納するピッチ誤
差補正メモリとを有する。２つの姿勢検出手段は、駆動
テーブルの推進方向に所定距離をおいて配置され、相互
に独立に駆動テーブルの姿勢を検出する。
ために、本発明の同期制御装置は、第１の軸と第２の軸
との任意に選択された軸のモータに、上位装置から送ら
れる指令を伝達する指令スイッチ手段と、ボールねじの
軸心の方向、すなわち、前記駆動テーブルの推進方向に
対する該駆動テーブルの姿勢を検出する２つの姿勢検出
手段と、ピッチ誤差に対する補正値を格納するピッチ誤
差補正メモリとを有する。２つの姿勢検出手段は、駆動
テーブルの推進方向に所定距離をおいて配置され、相互
に独立に駆動テーブルの姿勢を検出する。
【００１６】ピッチ誤差に対する補正は次のようにして
行われる。駆動テーブルの姿勢調整時において、第１の
姿勢検出手段が、第１の位置において駆動テーブルが所
定の姿勢から偏っていることを検出したときには、該偏
りを補償するように、第１の軸と第２の軸の一方のモー
タに指令を与え、駆動テーブルが所定の姿勢になったと
きには、駆動テーブルを、前記所定距離だけ第２の姿勢
検出手段の方向に移動し、その移動後の第２の位置にお
いて駆動テーブルが所定の姿勢にあることが検出されな
かったときには、第１の軸および第２の軸のモータの一
方または双方に指令を与えて、駆動テーブルの位置の偏
り、および姿勢の偏りを補償し、前記駆動テーブルの位
置の偏りおよび姿勢の偏りを補償するために、第１の軸
および第２の軸のモータに与えられた指令値を、前記所
定距離に対応するピッチ誤差に基づく移動距離の誤差と
して、第１の軸および第２の軸のボールねじのピッチ誤
差に対する補正をする。
行われる。駆動テーブルの姿勢調整時において、第１の
姿勢検出手段が、第１の位置において駆動テーブルが所
定の姿勢から偏っていることを検出したときには、該偏
りを補償するように、第１の軸と第２の軸の一方のモー
タに指令を与え、駆動テーブルが所定の姿勢になったと
きには、駆動テーブルを、前記所定距離だけ第２の姿勢
検出手段の方向に移動し、その移動後の第２の位置にお
いて駆動テーブルが所定の姿勢にあることが検出されな
かったときには、第１の軸および第２の軸のモータの一
方または双方に指令を与えて、駆動テーブルの位置の偏
り、および姿勢の偏りを補償し、前記駆動テーブルの位
置の偏りおよび姿勢の偏りを補償するために、第１の軸
および第２の軸のモータに与えられた指令値を、前記所
定距離に対応するピッチ誤差に基づく移動距離の誤差と
して、第１の軸および第２の軸のボールねじのピッチ誤
差に対する補正をする。
【００１７】指令スイッチ手段の１つの実施態様は、上
位装置と第１の軸のモータとを接続する第１のスイッチ
要素と、前記上位装置と第２の軸のモータとを接続する
第２のスイッチ要素とを有し、第１のスイッチ要素と第
２のスイッチ要素とは相互に独立にオン・オフ制御され
るように構成されることができる。
位装置と第１の軸のモータとを接続する第１のスイッチ
要素と、前記上位装置と第２の軸のモータとを接続する
第２のスイッチ要素とを有し、第１のスイッチ要素と第
２のスイッチ要素とは相互に独立にオン・オフ制御され
るように構成されることができる。
【００１８】前記駆動テーブルは、その進行方向に対し
て横方向の２つの側面のそれぞれに、当該駆動テーブル
の姿勢を検出するための姿勢指標手段を備え、各々の姿
勢検出手段は、駆動テーブルが姿勢検出位置にあるとき
に姿勢指標手段を検出するために前記駆動テーブルの横
方向の両側に設けられた２つのセンサ手段を有し、その
２つのセンサ手段は、駆動テーブルが姿勢検出位置にあ
るとき、該駆動テーブルが所定の基準姿勢にある場合に
おいてのみ、同時に前記姿勢指標手段を検出する。
て横方向の２つの側面のそれぞれに、当該駆動テーブル
の姿勢を検出するための姿勢指標手段を備え、各々の姿
勢検出手段は、駆動テーブルが姿勢検出位置にあるとき
に姿勢指標手段を検出するために前記駆動テーブルの横
方向の両側に設けられた２つのセンサ手段を有し、その
２つのセンサ手段は、駆動テーブルが姿勢検出位置にあ
るとき、該駆動テーブルが所定の基準姿勢にある場合に
おいてのみ、同時に前記姿勢指標手段を検出する。
【００１９】したがって、２つのセンサ手段の中の一方
だけが駆動テーブルの姿勢指標手段を検出したときに
は、駆動テーブルは、その推進方向に対して傾いた姿勢
にあることになる。逆に、２つのセンサ手段の両方が駆
動テーブルの姿勢指標手段を検出したときには、駆動テ
ーブルは、その推進方向に対して正常（基準）姿勢にあ
ることになる。
だけが駆動テーブルの姿勢指標手段を検出したときに
は、駆動テーブルは、その推進方向に対して傾いた姿勢
にあることになる。逆に、２つのセンサ手段の両方が駆
動テーブルの姿勢指標手段を検出したときには、駆動テ
ーブルは、その推進方向に対して正常（基準）姿勢にあ
ることになる。
【００２０】姿勢指標手段として、駆動テーブルの側面
と、駆動テーブルの推進方向の端面とが隣接する、当該
側面の辺（鉛直方向を向く辺）を用いることができる。
と、駆動テーブルの推進方向の端面とが隣接する、当該
側面の辺（鉛直方向を向く辺）を用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の同期制御装置の制
御対象である２軸工作機械装置の概略図である。図１に
おいて、第１軸ボールねじ３は第１軸サーボモータ１に
結合され、第２軸ボールねじ４は第２軸サーボモータ２
結合され、それぞれのボールねじの伝達力によってサー
ボモータ１および２の動力を駆動テーブル５に伝達す
る。センサ６、７およびセンサ８、９は、ボールねじ
３、４の両側に配置され、その推進方向（軸方向）に対
する駆動テーブル５の姿勢（傾斜）を検出する。
御対象である２軸工作機械装置の概略図である。図１に
おいて、第１軸ボールねじ３は第１軸サーボモータ１に
結合され、第２軸ボールねじ４は第２軸サーボモータ２
結合され、それぞれのボールねじの伝達力によってサー
ボモータ１および２の動力を駆動テーブル５に伝達す
る。センサ６、７およびセンサ８、９は、ボールねじ
３、４の両側に配置され、その推進方向（軸方向）に対
する駆動テーブル５の姿勢（傾斜）を検出する。
【００２２】センサの種類は特に限定する必要はないけ
れど、本実施形態においては光学的なセンサを用い、セ
ンサから発射された光が駆動テーブルの側面で反射さ
れ、その反射光をセンサが検出する。
れど、本実施形態においては光学的なセンサを用い、セ
ンサから発射された光が駆動テーブルの側面で反射さ
れ、その反射光をセンサが検出する。
【００２３】駆動テーブル５の姿勢を検出する第１の実
施例においては、駆動テーブル５は、その２つの側面の
それぞれに、当該駆動テーブルの姿勢を検出するための
姿勢指標として、鉛直方向の指標線を備え、センサ６、
７およびセンサ８、９は、駆動テーブルの両側に配置さ
れている。センサ６、７およびセンサ８、９は、駆動テ
ーブル５が姿勢検出位置にあるとき、該駆動テーブルが
所定の基準姿勢（傾いていない姿勢）にある場合におい
てのみ、同時に指標線の像を検出するように構成され
る。
施例においては、駆動テーブル５は、その２つの側面の
それぞれに、当該駆動テーブルの姿勢を検出するための
姿勢指標として、鉛直方向の指標線を備え、センサ６、
７およびセンサ８、９は、駆動テーブルの両側に配置さ
れている。センサ６、７およびセンサ８、９は、駆動テ
ーブル５が姿勢検出位置にあるとき、該駆動テーブルが
所定の基準姿勢（傾いていない姿勢）にある場合におい
てのみ、同時に指標線の像を検出するように構成され
る。
【００２４】そのために、各センサは、指標線の像を結
像する光学系と像の検出を電気信号に変換して通知する
電気系によって構成されている。また、その光学系の光
軸は、指標線に向けられている。また、センサ６と７の
駆動テーブルの推進方向に関する相対位置、および、セ
ンサ８と９の駆動テーブルの推進方向に関する相対位置
は、駆動テーブル５が基準姿勢にあるとき、センサ６と
７、およびセンサ８と９が同時に駆動テーブル５の両側
面にある指標線を検出するように設定されている。
像する光学系と像の検出を電気信号に変換して通知する
電気系によって構成されている。また、その光学系の光
軸は、指標線に向けられている。また、センサ６と７の
駆動テーブルの推進方向に関する相対位置、および、セ
ンサ８と９の駆動テーブルの推進方向に関する相対位置
は、駆動テーブル５が基準姿勢にあるとき、センサ６と
７、およびセンサ８と９が同時に駆動テーブル５の両側
面にある指標線を検出するように設定されている。
【００２５】以下の記述では、センサが姿勢指標を検出
したとき、センサから出力される電気信号をセンサオン
信号と記し、センサオン信号が発生している状態をセン
サオン状態と記す。また、センサが姿勢指標を検出しな
い状態においては、センサは電気信号を出力しない。こ
の状態をセンサオフ状態と記す。また、センサがセンサ
オフ状態からセンサオン状態に遷移することをターンオ
ンと記し、センサオン状態からセンサオフ状態に遷移す
ることをターンオフと記す。
したとき、センサから出力される電気信号をセンサオン
信号と記し、センサオン信号が発生している状態をセン
サオン状態と記す。また、センサが姿勢指標を検出しな
い状態においては、センサは電気信号を出力しない。こ
の状態をセンサオフ状態と記す。また、センサがセンサ
オフ状態からセンサオン状態に遷移することをターンオ
ンと記し、センサオン状態からセンサオフ状態に遷移す
ることをターンオフと記す。
【００２６】このようにセンサ６および７、センサ８お
よび９を配置すると、駆動テーブル５が基準姿勢を保ち
ながらサーボモータの方向に移動してきたときには、２
つのセンサ６、７は同時にターンオンする。逆に、駆動
テーブルが基準姿勢から偏っている場合には、サーボモ
ータ方向に移動してきた駆動テーブル５の指標線からの
光によって２つのセンサ６、７の何れかが先にターンオ
ンする。そして、２つのセンサ１、２のどちらが先にタ
ーンオンしたかによって駆動テーブル５は、時計方向に
傾いているか、または反時計方向に傾いているかを識別
することができる。
よび９を配置すると、駆動テーブル５が基準姿勢を保ち
ながらサーボモータの方向に移動してきたときには、２
つのセンサ６、７は同時にターンオンする。逆に、駆動
テーブルが基準姿勢から偏っている場合には、サーボモ
ータ方向に移動してきた駆動テーブル５の指標線からの
光によって２つのセンサ６、７の何れかが先にターンオ
ンする。そして、２つのセンサ１、２のどちらが先にタ
ーンオンしたかによって駆動テーブル５は、時計方向に
傾いているか、または反時計方向に傾いているかを識別
することができる。
【００２７】図２は、本発明の同期制御装置の一実施形
態のブロック図である。図中、図１と同一の参照番号を
付されている構成要素は、図１の対応する構成要素と同
一の機能を有する要素である。
態のブロック図である。図中、図１と同一の参照番号を
付されている構成要素は、図１の対応する構成要素と同
一の機能を有する要素である。
【００２８】切り替えスイッチ１１は、第１軸側スイッ
チ要素と第２軸側スイッチ要素とを備えている。第１軸
側スイッチ要素、第２軸側スイッチ要素は、それぞれＮ
Ｃ指令（位置指令）１０を第１軸サーボモータ１、およ
び第２軸サーボモータ２に接続する。ピッチ誤差補正値
メモリ１６、１７は、それぞれ第１軸、第２軸ボールね
じのピッチ誤差補正値が格納されている。ピッチ誤差補
正値の定め方は、後述する本実施形態の動作説明のなか
で説明する。加算器１８、１９はそれぞれ切り替えスイ
ッチ１１を介して送られたＮＣ指令とピッチ誤差補正値
メモリ１６、１７から読み出されたピッチ誤差補正値と
を加算して第１軸、第２軸補正指令を生成する。エンコ
ーダ１４、１５は、それぞれ第１、第２軸サーボモータ
１、２の位置を検出して検出した位置を示す第１軸、第
２軸位置信号を出力する。減算器２０、２１は、それぞ
れ第１軸、第２軸補正指令から第１軸、第２軸位置信号
を減算し、第１軸位置偏差、第２軸位置偏差を出力す
る。第１軸制御系、第２軸制御系１３は、それぞれ第１
軸位置偏差、第２軸位置偏差を補償するように、第１
軸、第２軸サーボモータを駆動する。
チ要素と第２軸側スイッチ要素とを備えている。第１軸
側スイッチ要素、第２軸側スイッチ要素は、それぞれＮ
Ｃ指令（位置指令）１０を第１軸サーボモータ１、およ
び第２軸サーボモータ２に接続する。ピッチ誤差補正値
メモリ１６、１７は、それぞれ第１軸、第２軸ボールね
じのピッチ誤差補正値が格納されている。ピッチ誤差補
正値の定め方は、後述する本実施形態の動作説明のなか
で説明する。加算器１８、１９はそれぞれ切り替えスイ
ッチ１１を介して送られたＮＣ指令とピッチ誤差補正値
メモリ１６、１７から読み出されたピッチ誤差補正値と
を加算して第１軸、第２軸補正指令を生成する。エンコ
ーダ１４、１５は、それぞれ第１、第２軸サーボモータ
１、２の位置を検出して検出した位置を示す第１軸、第
２軸位置信号を出力する。減算器２０、２１は、それぞ
れ第１軸、第２軸補正指令から第１軸、第２軸位置信号
を減算し、第１軸位置偏差、第２軸位置偏差を出力す
る。第１軸制御系、第２軸制御系１３は、それぞれ第１
軸位置偏差、第２軸位置偏差を補償するように、第１
軸、第２軸サーボモータを駆動する。
【００２９】次に、本実施形態の同期制御装置の動作と
ピッチ誤差補正値を定める手順を説明する。
ピッチ誤差補正値を定める手順を説明する。
【００３０】まず、駆動テーブル５が図３のように傾い
ていない状態にする。
ていない状態にする。
【００３１】前回のサーボモータオン時にボールねじに
捻じりの力がかかっていた状態では、サーボモータがオ
フした時に、その捻り力が解放されてテーブルが図３の
ように傾く可能性がある。また、サーボモータを初めて
ボールねじに取り付けた後にも、駆動テーブルは傾いた
状態になる。このようなときには、傾きを調整して図１
の状態にする必要がある。
捻じりの力がかかっていた状態では、サーボモータがオ
フした時に、その捻り力が解放されてテーブルが図３の
ように傾く可能性がある。また、サーボモータを初めて
ボールねじに取り付けた後にも、駆動テーブルは傾いた
状態になる。このようなときには、傾きを調整して図１
の状態にする必要がある。
【００３２】この傾きの調整は、次の手順で行われる。
１）駆動テーブル５を、センサ６、７のいずれかがオン
信号を出すまでセンサ８、９側からサーボモータ側に移
動させる。この時、その移動をするための第１軸位置指
令および第２軸位置指令は、同じ値に設定する。したが
って、切り替えスイッチ１１の第１軸側スイッチ要素と
第２軸側スイッチ要素は両方オン状態である。 ２）駆動テーブル５を移動させた結果、センサ６および
センサ７のうちの一方からセンサオン信号が出なかった
場合には、センサオン状態になった軸側は、そのままの
状態に停止させておき、センサオン信号が出なかった軸
側のサーボモータに１パルスずつ指令を与え、センサオ
ン信号が出るまで指令を与える。そのために、センサオ
ン状態の側の軸側スイッチ要素はオフ状態しておく。こ
のようにしてセンサオン信号が出なかった軸側のサーボ
モータのみに指令が入る。 ３）センサ６、７がオン状態になるとテーブルの傾きが
無くなった状態になる。 ４）センサ６とセンサ８、センサ７とセンサ９の距離は
既知の値に設定されている。原点位置（センサ６、７の
位置）からセンサ８、９の少なくとも一方がオン状態に
なるまで駆動テーブルを移動する。 ５）センサがオン状態になった位置と指令値とが一致す
る場合には、ピッチ誤差補正はゼロである。駆動テーブ
ル５が指令値に対応する移動をしたとき、駆動テーブル
５の位置が行き足りなかった場合、また行きすぎた場合
にはピッチ補正をする。 ６）指令によって指定された位置に移動した駆動デーブ
ル５が、センサのターンオン位置までたどり着かなかっ
た軸のモータに＋１パルスずつ指令を与える。また、指
令によって指定された位置に移動した駆動デーブル５
が、センサのターンオン位置を通り過ぎた軸のモータに
は逆方向に移動するための指令パルスを１パルスずつ与
える。この時、切り替えスイッチ１１は、センサがター
ンオンしなかった側の軸側スイッチのみオン状態にす
る。 ７）指令を与えていって、センサがターンオンした時の
増分値が、ピッチ誤差量となる。 ８）ピッチ補正値は、ピッチ誤差量を、センサ６とセン
サ８間の距離で割った値とする。 ９）テーブルをプログラム運転する時には、移動距離に
対応してピッチ補正量を演算し、そのピッチ補正量を移
動距離に加算して（この加算は加算器１８または１９に
よって行う）、当該軸側の補正指令とする。 上記補正により、駆動テーブルは、図３のように傾くこ
となく、駆動すること可能になる。
信号を出すまでセンサ８、９側からサーボモータ側に移
動させる。この時、その移動をするための第１軸位置指
令および第２軸位置指令は、同じ値に設定する。したが
って、切り替えスイッチ１１の第１軸側スイッチ要素と
第２軸側スイッチ要素は両方オン状態である。 ２）駆動テーブル５を移動させた結果、センサ６および
センサ７のうちの一方からセンサオン信号が出なかった
場合には、センサオン状態になった軸側は、そのままの
状態に停止させておき、センサオン信号が出なかった軸
側のサーボモータに１パルスずつ指令を与え、センサオ
ン信号が出るまで指令を与える。そのために、センサオ
ン状態の側の軸側スイッチ要素はオフ状態しておく。こ
のようにしてセンサオン信号が出なかった軸側のサーボ
モータのみに指令が入る。 ３）センサ６、７がオン状態になるとテーブルの傾きが
無くなった状態になる。 ４）センサ６とセンサ８、センサ７とセンサ９の距離は
既知の値に設定されている。原点位置（センサ６、７の
位置）からセンサ８、９の少なくとも一方がオン状態に
なるまで駆動テーブルを移動する。 ５）センサがオン状態になった位置と指令値とが一致す
る場合には、ピッチ誤差補正はゼロである。駆動テーブ
ル５が指令値に対応する移動をしたとき、駆動テーブル
５の位置が行き足りなかった場合、また行きすぎた場合
にはピッチ補正をする。 ６）指令によって指定された位置に移動した駆動デーブ
ル５が、センサのターンオン位置までたどり着かなかっ
た軸のモータに＋１パルスずつ指令を与える。また、指
令によって指定された位置に移動した駆動デーブル５
が、センサのターンオン位置を通り過ぎた軸のモータに
は逆方向に移動するための指令パルスを１パルスずつ与
える。この時、切り替えスイッチ１１は、センサがター
ンオンしなかった側の軸側スイッチのみオン状態にす
る。 ７）指令を与えていって、センサがターンオンした時の
増分値が、ピッチ誤差量となる。 ８）ピッチ補正値は、ピッチ誤差量を、センサ６とセン
サ８間の距離で割った値とする。 ９）テーブルをプログラム運転する時には、移動距離に
対応してピッチ補正量を演算し、そのピッチ補正量を移
動距離に加算して（この加算は加算器１８または１９に
よって行う）、当該軸側の補正指令とする。 上記補正により、駆動テーブルは、図３のように傾くこ
となく、駆動すること可能になる。
【００３３】上記の実施例は、姿勢指標として駆動テー
ブルの側面に鉛直方向の指標線を用いた場合の例である
が、姿勢指標として、駆動テーブルの側面の鉛直方向の
辺を用いることができる。
ブルの側面に鉛直方向の指標線を用いた場合の例である
が、姿勢指標として、駆動テーブルの側面の鉛直方向の
辺を用いることができる。
【００３４】この場合には、センサは、センサから発射
された光が駆動テーブルによって遮断されて反射された
状態と、遮断されない状態すなわち反射されない状態と
の遷移点が指標検出に対応する。
された光が駆動テーブルによって遮断されて反射された
状態と、遮断されない状態すなわち反射されない状態と
の遷移点が指標検出に対応する。
【００３５】したがって、センサとしては、反射光を収
束して電気信号に変換し、適切な閾値を設定して反射光
を受光した状態と受光しない状態とを弁別する装置であ
れば充分である。この実施例においても、センサ６、７
の相対位置およびセンサ８、９の相対位置は、駆動テー
ブル５が基準姿勢にあるとき、駆動テーブル５の姿勢検
出位置において同時に駆動テーブルの側面の鉛直方向の
辺を検出するように設定される。
束して電気信号に変換し、適切な閾値を設定して反射光
を受光した状態と受光しない状態とを弁別する装置であ
れば充分である。この実施例においても、センサ６、７
の相対位置およびセンサ８、９の相対位置は、駆動テー
ブル５が基準姿勢にあるとき、駆動テーブル５の姿勢検
出位置において同時に駆動テーブルの側面の鉛直方向の
辺を検出するように設定される。
【００３６】また、他の実施例として、センサとして接
触スイッチを使用し、駆動テーブルの推進方向の端面
の、両側方部分を接触検知する。この実施例において
は、駆動テーブルの端面の、両側方部分が姿勢指標にな
る。２対の接触スイッチの各対を構成する２つの接触ス
イッチは、駆動テーブル５が基準姿勢にあるとき、同時
に駆動テーブルの端面の、両側方部分を接触検出するよ
うに配置される。
触スイッチを使用し、駆動テーブルの推進方向の端面
の、両側方部分を接触検知する。この実施例において
は、駆動テーブルの端面の、両側方部分が姿勢指標にな
る。２対の接触スイッチの各対を構成する２つの接触ス
イッチは、駆動テーブル５が基準姿勢にあるとき、同時
に駆動テーブルの端面の、両側方部分を接触検出するよ
うに配置される。
【００３７】このように、設定される姿勢指標および使
用するセンサは種々あるけれど、駆動テーブルが姿勢検
出位置にあるとき、該駆動テーブルが所定の基準姿勢に
ある場合においてのみ、同時に姿勢指標を検出すること
によって駆動テーブルが基準姿勢にあるか否かを検知す
る。
用するセンサは種々あるけれど、駆動テーブルが姿勢検
出位置にあるとき、該駆動テーブルが所定の基準姿勢に
ある場合においてのみ、同時に姿勢指標を検出すること
によって駆動テーブルが基準姿勢にあるか否かを検知す
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はつぎの効
果を有する。 １）駆動テーブルが所定の基準姿勢にある場合において
のみ、同時に姿勢指標を検出するセンサによって駆動テ
ーブルが基準姿勢にあるか否かを検知し、駆動テーブル
が基準姿勢にない場合には、それぞれのボールねじを独
立に駆動して、基準姿勢からのずれを補償することによ
ってテーブルの傾きを補正することができる。その結
果、図４に示すような切削ずれが発生することはない。 ２）第１の姿勢検出手段によって駆動テーブルを基準姿
勢に調整したのちに、第１の姿勢検出手段から所定距離
の位置にある第２の姿勢検出手段の方向に、その所定距
離に該当する指令値を与えて第１軸、第２軸のモータを
駆動したとき、第２の姿勢検出手段が、駆動テーブルが
基準姿勢にあることを検出しなかったときには、第１
軸、第２軸のモータに独立に指令を与えて駆動テーブル
の位置の偏り、姿勢の偏りを補正し、その補正のために
与えた指令値をピッチ誤差に対応する位置誤差として記
憶することによって、ピッチ誤差に基づく駆動テーブル
の位置ずれを補正することができる。 ３）本発明は、懸垂支持される２軸のボールねじとサー
ボモータを有する工作機械にも適用される。
果を有する。 １）駆動テーブルが所定の基準姿勢にある場合において
のみ、同時に姿勢指標を検出するセンサによって駆動テ
ーブルが基準姿勢にあるか否かを検知し、駆動テーブル
が基準姿勢にない場合には、それぞれのボールねじを独
立に駆動して、基準姿勢からのずれを補償することによ
ってテーブルの傾きを補正することができる。その結
果、図４に示すような切削ずれが発生することはない。 ２）第１の姿勢検出手段によって駆動テーブルを基準姿
勢に調整したのちに、第１の姿勢検出手段から所定距離
の位置にある第２の姿勢検出手段の方向に、その所定距
離に該当する指令値を与えて第１軸、第２軸のモータを
駆動したとき、第２の姿勢検出手段が、駆動テーブルが
基準姿勢にあることを検出しなかったときには、第１
軸、第２軸のモータに独立に指令を与えて駆動テーブル
の位置の偏り、姿勢の偏りを補正し、その補正のために
与えた指令値をピッチ誤差に対応する位置誤差として記
憶することによって、ピッチ誤差に基づく駆動テーブル
の位置ずれを補正することができる。 ３）本発明は、懸垂支持される２軸のボールねじとサー
ボモータを有する工作機械にも適用される。
【図１】本発明の同期制御装置の制御対象である２軸工
作機械装置の概略図である。
作機械装置の概略図である。
【図２】本発明の同期制御装置の一実施例のブロック図
である。
である。
【図３】駆動テーブルが傾いた状態を示す図である。
【図４】駆動テーブルが傾いた状態で加工した場合の加
工物の切削軌跡を示す図である。
工物の切削軌跡を示す図である。
１ 第１軸サーボモータ
２ 第２軸サーボモータ
３ 第１軸ボールねじ
４ 第２軸ボールねじ
５ 駆動テーブル
６ 第１センサ
７ 第２センサ
８ 第３センサ
９ 第４センサ
１０ 指令器
１１ 切り替えスイッチ
１２ 第１軸制御系
１３ 第２軸制御系
１４ 第１軸モータエンコーダ
１５ 第２軸モータエンコーダ
１６ 第１軸ピッチ誤差補正値メモリ
１７ 第２軸ピッチ誤差補正値メモリ
１８ カッティングツール
１９ 加工軌跡
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3C001 KA01 KB10 TA02 TB01 TD03
3C029 AA03 AA40
5H269 AB01 BB03 EE06 EE10 FF06
HH03 JJ04
5H303 AA10 BB01 BB07 BB17 CC06
DD25 GG01 GG11
Claims (6)
- 【請求項１】 ２軸のモータと該モータに連結されてい
るボールねじによって、１つの駆動テーブルを駆動する
同期制御装置において、 第１の軸と第２の軸との任意に選択された軸のモータ
に、上位装置から送られる指令を伝達する指令スイッチ
手段を有することを特徴とする同期制御装置。 - 【請求項２】 前記ボールねじの軸心の方向、すなわ
ち、前記駆動テーブルの推進方向に対する該駆動テーブ
ルの姿勢を検出する２つの姿勢検出手段を有し、該２つ
の姿勢検出手段は、前記駆動テーブルの推進方向に所定
距離をおいて配置され、相互に独立に駆動テーブルの姿
勢を検出する、請求項１に記載の同期制御装置。 - 【請求項３】 ピッチ誤差に対する補正値を格納するピ
ッチ誤差補正メモリを有し、駆動テーブルの姿勢調整時
において、第１の姿勢検出手段が、第１の位置において
駆動テーブルが所定の姿勢から偏っていることを検出し
たときには、該偏りを補償するように、第１の軸と第２
の軸の一方のモータに指令を与え、 駆動テーブルが前記所定の姿勢になったときには、前記
駆動テーブルを、前記所定距離だけ第２の姿勢検出手段
の方向に移動し、その移動後の第２の位置において前記
駆動テーブルが前記所定の姿勢にあることが検出されな
かったときには、第１の軸および第２の軸のモータの一
方または双方に指令を与えて、駆動テーブルの位置の偏
り、および姿勢の偏りを補償し、前記駆動テーブルの位
置の偏りおよび姿勢の偏りを補償するために、第１の軸
および第２の軸のモータに与えられた指令値を、前記所
定距離に対応するピッチ誤差に基づく移動距離の誤差と
して、第１の軸および第２の軸のボールねじのピッチ誤
差に対する補正をする、請求項２に記載の同期制御装
置。 - 【請求項４】 前記指令スイッチ手段は、前記上位装置
と第１の軸のモータとを接続する第１のスイッチ要素
と、前記上位装置と第２の軸のモータとを接続する第２
のスイッチ要素とを有し、第１のスイッチ要素と第２の
スイッチ要素とは相互に独立にオン・オフ制御される、
請求項１に記載の同期制御装置。 - 【請求項５】前記駆動テーブルは、その進行方向に対し
て横方向の２つの側面のそれぞれに、当該駆動テーブル
の姿勢を検出するための姿勢指標手段を有し、各々の前
記姿勢検出手段は、駆動テーブルが姿勢検出位置にある
ときに姿勢指標手段を検出するために前記駆動テーブル
の前記横方向の両側に設けられた２つのセンサ手段を有
し、前記２つのセンサ手段は、前記駆動テーブルが姿勢
検出位置にあるとき、該駆動テーブルが所定の基準姿勢
にある場合においてのみ、同時に前記姿勢指標手段を検
出する、請求項３に記載の同期制御装置。 - 【請求項６】 姿勢指標手段が、駆動テーブルの側面
と、駆動テーブルの推進方向の端面とが隣接する、当該
側面の辺である、請求項５に記載の同期制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210861A JP2003025178A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 同期制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210861A JP2003025178A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 同期制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025178A true JP2003025178A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19046265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210861A Pending JP2003025178A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 同期制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003025178A (ja) |
Cited By (7)
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-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210861A patent/JP2003025178A/ja active Pending
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