JP2004125727A - 心ずれ量検出装置及び心出し装置、並びにこの心出し装置を備えた精度解析装置 - Google Patents
心ずれ量検出装置及び心出し装置、並びにこの心出し装置を備えた精度解析装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】容易且つ短時間で心ずれ量を検出することができる心ずれ量検出装置などを提供する。
【解決手段】心出し装置２は、一方にスケールが設けられ、他方に読取器が設けられた、相対的回転可能な第１及び第２の部材３６，３７からなる回転角度位置検出器３５を備える。第１の部材３６は回転テーブル８３上の第１の基台１０上に固設され、第２の部材３７は第２の基台４１の下面に固設される。第２の基台４１上には、第１の移動体４３が第１軸に沿って移動自在に配設され、第１の移動体４３上には、第２の移動体４５が第２軸に沿って移動自在に配設される。第２の移動体４５が制止された状態で回転テーブル８３が回転すると、第１の移動体４３が第１軸及び第２軸に沿って移動し、かかる移動位置が第１の位置検出器５０及び第２の位置検出器５５によって検出され、検出位置から回転テーブル８３と回転角度位置検出器３５との心ずれ量が算出される。
【選択図】 図１
【解決手段】心出し装置２は、一方にスケールが設けられ、他方に読取器が設けられた、相対的回転可能な第１及び第２の部材３６，３７からなる回転角度位置検出器３５を備える。第１の部材３６は回転テーブル８３上の第１の基台１０上に固設され、第２の部材３７は第２の基台４１の下面に固設される。第２の基台４１上には、第１の移動体４３が第１軸に沿って移動自在に配設され、第１の移動体４３上には、第２の移動体４５が第２軸に沿って移動自在に配設される。第２の移動体４５が制止された状態で回転テーブル８３が回転すると、第１の移動体４３が第１軸及び第２軸に沿って移動し、かかる移動位置が第１の位置検出器５０及び第２の位置検出器５５によって検出され、検出位置から回転テーブル８３と回転角度位置検出器３５との心ずれ量が算出される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられた回転角度位置検出器の前記回転中心軸と、該回転角度位置検出器が配設される回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量（心ずれ量）を検出する心ずれ量検出装置、及びこの心ずれ量検出装置を備え、回転角度位置検出器の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを一致させる（心合わせする）心出し装置、並びに心出しされた回転角度位置検出器によって、回転テーブルの回転精度，回転動作精度といった精度を解析する精度解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、工作機械の分野では、適宜載置面を備え、この載置面と直交する軸回りに回転可能に設けられ、回転方向に所定の回転角（回転角度位置）で割り出し可能となった回転テーブルが使用されている。
【０００３】
かかる回転テーブルの割り出し精度（回転精度）は加工精度に直接影響するため、製造時の他、使用に当り必要に応じて適宜測定されており、従来、この割り出し精度の測定にオートコリメータなどが使用されていた。
【０００４】
しかしながら、このオートコリメータを用いた測定法は、これに用いる反射鏡の数に制限があり、一般に３０度毎の割り出し精度しか測定することができず、測定精度の面で必ずしも十分なものとは言えなかった。
【０００５】
そこで、現在、前記割り出し精度を、任意の回転角度毎に比較的簡易にしかも高精度に測定することができる検出器として、ロータリエンコーダが着目されている。
【０００６】
このロータリエンコーダには、光学式，磁気式，接触式，静電容量式など各種のものがあるが、その共通した構造として、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の２つの部材を有し、一方の部材にスケールが設けられるとともに、他方の部材に読取器が設けられた構造を備えており、例えば、第１の部材を回転テーブルに固定し、第２の部材を非回転にした状態で、前記読取器によってスケールの位置を検出することにより、前記２部材間の相対的な回転角度位置が検出され、回転テーブルの割り出し精度が測定される。
【０００７】
ところで、前記スケールと読取器との相対的な位置関係は、前記２部材間の相対的な回転角度位置を検出する上で極めて重要であり、両者の位置関係が当初設定された状態からずれると、正確な回転角度位置を検出することができない。したがって、かかるロータリエンコーダを用いて前記回転テーブルの割り出し精度を測定するには、ロータリエンコーダを構成する前記２部材の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを正確に一致させる必要がある。
【０００８】
ところが、従来、ロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを簡単に心合わせすることが可能な装置がなく、このため、例えば、回転テーブル上のロータリエンコーダ外周面に接触式のインジケータを接触させた状態で回転テーブルを回転させて、ロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸との間の相対な変位を測定し、測定される変位がゼロとなるように、手作業によって回転テーブル上のロータリエンコーダの位置を調整するといった手法をとる他はなかった。
【０００９】
しかしながら、このように手作業によってロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを心合わせしたのでは、当該作業が極めて煩雑で、しかも熟練を要し、非効率である。
【００１０】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ロータリエンコーダの回転中心軸と、検査対象たる回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量を容易に検出することができる心ずれ量検出装置、及び検出された心ずれ量を基に、ロータリエンコーダの回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを容易に心合わせすることができる心出し装置の提供を目的とし、また、心出しされたロータリエンコーダによって、回転テーブルの回転精度や回転動作精度を容易に解析することが可能な精度解析装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられた回転角度位置検出器の前記回転中心軸と、該回転角度位置検出器が配設される回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量を検出する装置であって、
上面に前記回転角度位置検出器の第１の部材が固設された状態で、前記回転テーブル上に固定される第１の基台と、
下面に前記回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記第１の基台上にこれと相対回転可能に載置される第２の基台と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸に沿って、前記第２の基台に対し相対移動自在に設けられた第１の移動体と、
前記第２の基台上に配設され、前記第１の移動体の前記第１軸に沿った移動を案内する第１の案内機構と、
前記第２の基台と第１の移動体との間の前記第１軸方向における相対的な位置関係を検出する第１の位置検出器と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交し且つ前記第１軸と交差する第２軸に沿って、前記第１の移動体に対し相対移動自在に設けられた第２の移動体と、
前記第１の移動体上に配設され、前記第２の移動体の前記第２軸に沿った移動を案内する第２の案内機構と、
前記第１の移動体と第２の移動体との間の前記第２軸方向における相対的な位置関係を検出する第２の位置検出器と、
少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記第２の移動体の移動を制止する制止手段とを備えた心ずれ量検出装置に係る。
【００１２】
前記第１の基台を回転テーブル上に載置して、当該回転テーブル上に固定した後、前記制止手段によって第２の移動体の移動を制止させた状態で、回転テーブルをその回転中心軸回りに回転させると、第１の基台及びこれに固設された回転角度位置検出器の第１の部材が回転テーブルとともにその回転中心軸回りに回転する一方、回転角度位置検出器の第２の部材，第２の基台，第１の移動体及び第２の移動体は、前記制止手段の制止作用によって非回転の状態に維持される。
【００１３】
そして、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とが心ずれしている場合には、第１の基台及び回転角度位置検出器の第１の部材と、第２の基台及び回転角度位置検出器の第２の部材とが、第１の部材と第２の部材との間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブルの回転中心軸回りに旋回移動する。
【００１４】
上記旋回移動が起こると、第２の基台に対し相対移動可能に設けられた第１の移動体が、第１の案内機構に案内されて、第１軸に沿った方向に相対移動するとともに、第２軸に沿って相対移動可能に設けられた第１の移動体と第２の移動体との間で第２軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、第１の移動体が第２の案内機構に案内されて第２軸に沿った方向に移動し、かかる第１の移動体の第１軸及び第２軸に沿った移動によって、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、第２の移動体が制止した状態で、第１の基台，回転角度位置検出器及び第２の基台が回転テーブルの回転軸回りに旋回移動する。そして、第１の移動体が第１軸及び第２軸に沿って移動すると、その位置が第１の位置検出器及び第２の位置検出器によって検出される。
【００１５】
この第１の移動体の第１軸及び第２軸に沿った移動は、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量に応じたものであり、かかる第１の移動体の移動量から、第１軸及び第２軸に沿った方向における、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を算出することができる。即ち、回転テーブルを１回転させたときの、第１軸及び第２軸に沿った各方向における第１の移動体位置の最大値と最小値との差をとり、これを１／２することで、各方向における位置ずれ量（心ずれ量）が算出される。
【００１６】
このように、本発明に係る心ずれ量検出装置によれば、これを回転テーブル上に載置して第１の基台を固定するとともに、制止手段によって第２の移動体を制止させた後、回転テーブルを回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができる。
【００１７】
また、本発明は、上記心ずれ量検出装置を備え、更に、前記第１の基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、前記第１軸及び第２軸方向における前記第１の基台の位置を調整する位置調整手段とを備えた心出し装置に係る。
【００１８】
この心出し装置によれば、上記のようにして算出された回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を基に、位置調整手段によって第１の基台を、算出された心ずれ量を打ち消すように、第１軸及び第２軸に沿って移動させることで、正確に回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とを心合わせすることができる。また、この心出し装置によれば、回転角度位置検出器を第１の基台を介して大まかに回転テーブル上に設置するだけで、両者の回転中心軸を容易に心あわせすることができる。
【００１９】
尚、前記位置調整手段は、これを、前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記第１の基台を移動させる駆動機構と、前記第１及び第２の位置検出器により検出された前記第１軸及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記第１の基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えた構成とすることができる。この位置調整手段によると、制御部により駆動制御される駆動機構によって、第１の基台を、前記算出心ずれ量を打ち消すように、自動的に第１軸及び第２軸に沿って移動させることができ、このようにすることで、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とを、自動的に、しかも正確に心合わせすることができる。
【００２０】
また、本発明は、回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、該回転駆動機構の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転精度を解析する装置であって、
前記心出し装置と、前記制御装置から指令される回転角度位置と、前記回転角度位置検出器によって検出された前記回転テーブルの実回転角度位置とを基に、前記回転テーブルの回転精度を解析する回転精度解析手段とを備えた精度解析装置に係る。
【００２１】
この精度解析装置によれば、回転精度解析手段により、制御装置からの指令回転角度位置と、回転テーブル上に設置された回転角度位置検出器によって検出される回転テーブルの実回転角度位置とを基に、回転テーブルの回転精度（割り出し精度）が解析される、即ち、指令値に対する応答精度が解析される。本発明の心出し装置が、回転角度位置検出器の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを正確に心合わせすることが可能である点については上述した通りである。したがって、本発明の精度解析装置によれば、当該回転テーブルの回転精度を高精度に解析することが可能である。
【００２２】
また、本発明は、回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、前記回転駆動機構により実行制御された回転角度位置を検出する回転角度位置検出器と、該回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置を基に、前記回転駆動機構をフィードバック制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転動作精度を解析する装置であって、
前記心出し装置と、前記工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記心出し装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置とを基に、前記回転テーブルの回転動作精度を解析する動作精度解析手段とを備えた精度解析装置に係る。
【００２３】
この精度解析装置によれば、動作精度解析手段により、工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、心出し装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置とを基に、回転テーブルの回転動作精度が解析される。
【００２４】
前記回転駆動機構を構成する部材は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって弾性変形を生じる部材から構成される。従って、回転テーブルを駆動する際に内部の駆動系に弾性変形を生じて、系に入力される値と系から出力される値とに差を生じることがある。また、前記回転駆動機構の互いにかみ合う歯間には、バックラッシがある。さらに熱によって前記回転駆動機構が熱変形することにより、回転角度が変化する。これらを、所謂ロストモーションという。
【００２５】
本発明に係る精度解析装置によれば、工作機械の回転角度位置検出器によって検出される実行制御後の回転角度位置（系への入力値）と、心出し装置の回転角度位置検出器によって検出される回転テーブルの実際の回転角度位置（系からの出力値）とを比較，解析するようにしており、これにより、回転テーブルの回転動作精度，即ち，上述したロストモーションなどの動作誤差を解析することができる。斯くして、このようにして解析された動作誤差量を基にこれに応じた補正を行うことで、当該回転テーブルの回転精度（割り出し精度）を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した正面図であり、図２は、本実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本例の精度解析装置１は、ロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）３５を備え、工作機械８０の回転テーブル８３上に載置されて、前記ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸とを心合わせする心出し装置２と、前記回転テーブル８３の回転精度（割り出し精度）及び回転動作精度を解析する解析装置３とを備えて構成される。
【００２８】
尚、本例の工作機械８０は、ベッド（図示せず）と、このベッド（図示せず）上に載置されたコラム（図示せず）と、コラム（図示せず）に支持され、Ｙ軸方向に移動可能となった主軸頭８１と、主軸頭８１によって軸中心に回転自在に支持される主軸８２と、ベッド（図示せず）上に載置され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となった回転テーブル８３と、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構８６と、回転駆動機構８６によって実行制御される回転角度位置を検出するロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）９１と、ロータリエンコーダ９１からフィードバックされる回転角度位置に基づいて回転駆動機構８６をフィードバック制御する制御装置９５などから構成されている。
【００２９】
また、回転テーブル８３は、前記回転中心軸回りに回転可能に設けられた回転基台８４と、この回転基台８４上に載置，固定されて当該回転基台８４とともに回転するパレット８５とからなり、回転基台８４が前記回転駆動機構８６によって駆動される。回転駆動機構８６は、回転基台８４の回転軸（図示せず）に設けられたウォームホイール８７と、ウォームホイール８７と噛合するウォーム８９と、ウォーム８９を軸中心に回転させるサーボモータ９０などからなり、前記ロータリエンコーダ９１はこのサーボモータ９０に付設され、その回転角度位置を検出することにより、回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置を間接的に検出する。
【００３０】
尚、ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置は、前記解析装置３及び制御装置９５の双方に送信されるようになっている。
【００３１】
前記心出し装置２は、工作機械８０のパレット８５上に載置される第１の基台１０と、パレット８５上における第１の基台１０の位置を調整する位置調整機構２０と、前記第１の基台１０の上面に配設されるロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）３５と、ロータリエンコーダ３５上に設けられた第２の基台４１と、第２の基台４１上に設けられ、回転テーブル８３の回転中心軸と直交するＸ軸（第１軸）に沿った方向の移動を案内するＸ軸リニアガイド（第１の案内機構）４２と、Ｘ軸リニアガイド４２によって前記Ｘ軸に沿った方向に移動自在に支持される第１の移動体４３と、第１の移動体４３上に設けられ、回転テーブル８３の回転中心軸及びＸ軸と直交するＺ軸（第２軸）に沿った方向の移動を案内するＺ軸リニアガイド（第２の案内機構）４４と、Ｚ軸リニアガイド４４によって前記Ｚ軸に沿った方向に移動自在に支持される第２の移動体４５と、第２の基台４１と第１の移動体４３との間のＸ軸方向における相対的な位置関係を検出するＸ軸位置検出器（第１の位置検出器）５０と、第１の移動体４３と第２の移動体４５との間のＺ軸方向における相対的な位置関係を検出するＺ軸位置検出器（第２の位置検出器）５５と、第２の移動体４５の移動を制止する制止部材１１とを備える。
【００３２】
前記第１の基台１０は、パレット８５上に配設されたクランプ装置１２によって当該パレット８５上に固定される一方、アンクランプ状態では、前記Ｘ軸及びＺ軸方向に移動可能となっており、当該パレット８５とともに回転テーブル８３の回転中心軸回りに一体的に回転する。
【００３３】
前記ロータリエンコーダ３５は、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１部材３６と第２部材３７とからなり、第２部材３７にスケールが設けられ、第１部材３６に読取器が設けられた構造を備えており、第２部材３７が第２の基台４１の下面に固設され、第１部材３６が第１の基台１０の上面に固設されている。
【００３４】
斯くして、第１部材３６に設けられた読取器によって第２部材３７に設けられたスケールを読み取ることにより、第１部材３６の第２部材３７に対する相対的な回転角度位置が検出され、言い換えれば、第１部材３６が固設される第１の基台１０（結果的には、第１の基台１０が固設される回転テーブル８３）の回転角度位置が検出される。尚、第１部材３６の読取器によって検出された回転角度位置は、前記解析装置３に送信される。
【００３５】
前記Ｘ軸リニアガイド４２は、第２の基台４１の上面に固設されたＸ軸ガイドレール４２ａ、及び第１の移動体４３の下面に固設され、前記Ｘ軸ガイドレール４２ａと係合してこれに沿って移動自在となったＸ軸スライダ４２ｂからなり、前記Ｚ軸リニアガイド４４は、前記第１の移動体４３の上面に固設されたＺ軸ガイドレール４４ａ、及び第２の移動体４５の下面に固設され、前記Ｚ軸ガイドレール４４ａと係合してこれに沿って移動自在となったＺ軸スライダ４４ｂからなる。
【００３６】
また、前記Ｘ軸位置検出器５０は、第２の基台４１の側面に前記Ｘ軸に沿って付設されたＸ軸スケール５１と、Ｘ軸スケール５１と対向するように第１の移動体４３の下面に設けられて、Ｘ軸スケール５１の目盛りを読み取るＸ軸読取器５２とからなり、Ｚ軸位置検出器５５は、第１の移動体４３の側面に前記Ｚ軸に沿って付設されたＺ軸スケール５６と、Ｚ軸スケール５６と対向するように第２の移動体４５の下面に設けられ、Ｚ軸スケール５６の目盛りを読み取るＺ軸読取器５７とからなる。
【００３７】
尚、Ｘ軸読取器５２によって検出されたＸ軸方向における検出位置、Ｚ軸読取器５７によって検出されたＺ軸方向における検出位置は、前記位置調整機構２０の後述する制御装置３０に送信される。
【００３８】
前記制止部材１１は、Ｌ字形状の部材からなり、一方端が前記第２の移動体４５の上面に着脱可能に固着されるとともに、他方端が前記主軸８２に装着可能に形成されており、前記一方端が前記第２の移動体４５の上面に固着され、且つ前記他方端が主軸８２に装着された状態で、第２の移動体４５の三次元空間内における移動を制止する。
【００３９】
前記位置調整機構２０は、前記Ｚ軸及びＸ軸に沿ってそれぞれ配設されたＺ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５と、第１の基台１０上に固設され、且つＺ軸ボールねじ２１に螺合したＺ軸ナット２２と、Ｘ軸ボールねじ２５に螺合したＸ軸ナット２６と、このＸ軸ナット２６が嵌挿される貫通穴２９ａを有し、前記第１の基台１０上に固設されて、前記Ｘ軸ナット２６をＺ軸方向には移動可能に且つＸ軸方向には移動不可能となるように係合，支持する係合部材２９と、各支持部材２３，２７を介してパレット８５上にそれぞれ固設され、Ｚ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５を軸中心にそれぞれ回転させるＺ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８と、前記Ｚ軸位置検出器５５から受信したＺ軸方向における検出位置、及びＸ軸位置検出器５０から受信したＸ軸方向における検出位置を基に、Ｚ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８の作動を制御して、前記第１の基台１０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる制御装置３０などからなる。
【００４０】
尚、前記制御装置３０は、前記クランプ装置１２の作動をも制御するように構成されており、前記Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８を駆動する前に、前記クランプ装置１２をアンクランプさせて第１の基台１０の固定を解除し、Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８の駆動完了後に再度、クランプ装置１２を駆動して第１の基台１０をクランプするように、当該クランプ装置１２の作動を制御する。
【００４１】
前記解析装置３は、前記心出し装置２により、そのロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との心合わせが行われた後、前記制御装置９５によって駆動される回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度を、前記ロータリエンコーダ３５から受信した回転角度位置及び前記ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置を基に解析する処理を行う。
【００４２】
具体的には、前記回転精度については、前記回転駆動機構８６をフィードバック制御する制御装置９５から、回転テーブル８３の動作目標となる回転角度位置を受信し、前記回転駆動機構８６によって駆動された回転テーブル８３の実回転角度位置を前記ロータリエンコーダ３５から受信して、両者の差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転精度を算出する。
【００４３】
また、回転動作精度については、前記回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置を前記ロータリエンコーダ９１から受信し、前記回転駆動機構８６によって駆動された回転テーブル８３の実回転角度位置を前記ロータリエンコーダ３５から受信して、両者の差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転動作精度を算出する。
【００４４】
以上のように構成された本例の精度解析装置１によれば、以下に説明するようにして、心出し装置２により、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３０の回転中心軸との心出し（心合わせ）が行われた後、回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度が解析装置３によって解析される。
【００４５】
まず、心出し装置２の構成物の内、第１の基台１０，ロータリエンコーダ３５，第２の基台４１，Ｘ軸リニアガイド４２，第１の移動体４３，Ｚ軸リニアガイド４４，第２の移動体４５，Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５からなる構造体をパレット８５上に載置した後、位置調整機構２０及びクランプ装置１２を適宜パレット８５上に設置して、クランプ装置１２によって第１の基台１０をパレット８５上にクランプする。尚、前記構造体をパレット８５上に載置する際には、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸とパレット８５の回転中心軸とが大まかに一致するように、目視によってこれを確認しながら前記構造体をパレット８５上に載置する。
【００４６】
次に、制止部材１１の前記一方端を主軸８２に装着した後、回転テーブル８３及び主軸頭８１をそれぞれ駆動して、制止部材１１の前記他方端を第２の移動体４５の上面に固着する。これにより、第２の移動体４５は三次元空間内における移動が制止される。
【００４７】
ついで、制御装置９５により回転駆動機構８６を駆動して、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに少なくとも３６０°回転させると、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とが心ずれしている場合には（殆どの場合が心ずれしている）、第１の基台１０及びロータリエンコーダ３５の第１部材３６と、第２の基台４１及びロータリエンコーダ３５の第２部材３７とが、第１部材３６と第２部材３７との間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。
【００４８】
そして、この旋回移動が起こると、第２の基台４１に対し相対移動可能に設けられた第１の移動体４３が、Ｘ軸リニアガイド４２に案内されて、Ｘ軸に沿った方向に相対移動するとともに、Ｚ軸に沿って相対移動可能に設けられた第１の移動体４３と第２の移動体４５との間でＺ軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、第１の移動体４３がＺ軸リニアガイド４４に案内されてＺ軸に沿った方向に移動し、かかる第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸に沿った移動によって、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、第２の移動体４５が制止した状態で、第１の基台１０，ロータリエンコーダ３５の第１部材３６が回転テーブル８３の回転軸回りに旋回移動する。
【００４９】
尚、このときの状態を図３に示す。図中、符号Ａは、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸を示し、符号Ｂは、回転テーブル８３の回転中心軸を示す。また、（ａ）は、回転テーブル８３が反時計回りに９０°回転せしめられたときの、（ｂ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに１８０°回転せしめられたときの、（ｃ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに２７０°回転せしめられたときの、（ｄ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに３６０°回転せしめられたときの、第１の基台４１，第１の移動体４３及び第２の移動体４５の位置関係をそれぞれ示している。
【００５０】
図３（ｄ）に示するように、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量をΔＸとすると、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸は、回転テーブル８３の回転中心軸を中心として半径ΔＸの軌跡を描くように旋回移動せしめられ、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における第１の移動体４３の移動量は、それぞれ２・ΔＸとなる。
【００５１】
第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸における位置は、Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５によってそれぞれ検出されており、Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５によって検出された位置データがそれぞれ制御装置３０に送信されている。
【００５２】
制御装置３０は、回転テーブル８３が回転駆動される間、第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸における位置を前記Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５からそれぞれ受信し、回転テーブル８３を１回転させたときの、第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸における位置の最大値と最小値との差をとって各軸における移動量を算出し、これを１／２することで、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量を算出する。
【００５３】
ついで、制御装置３０は、クランプ装置１２による第１の基台１０のクランプを解除した後、Ｘ軸駆動モータ２８及びＺ軸駆動モータ２４をＸ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５から受信される位置データを基にそれぞれフィードバック制御して、前記算出した心ずれ量を打ち消すように、前記第１の基台１０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる。そして、移動完了後、前記クランプ装置１２によって再度第１の基台１０をクランプする。
【００５４】
以上により、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸とが正確に心出しされる。
【００５５】
次に、制御装置９５による制御の下、前記回転駆動機構８６により回転テーブル８３を回転駆動して任意の回転角度位置に割り出す。その際、回転テーブル８３を回転させてこれを割り出す回転角度位置（動作目標角度位置）が制御装置９５から解析装置３に送信されるとともに、前記ロータリエンコーダ３５及びロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置が当該ロータリエンコーダ３５及びロータリエンコーダ９１から解析装置３にそれぞれ送信され、当該解析装置３によって回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度が解析される。
【００５６】
ロータリエンコーダ３５によって検出される回転角度位置は、回転テーブル８３の実回転角度位置であり、まず、解析装置３は、制御装置９５から受信した前記動作目標角度位置とロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転誤差、即ち、回転精度を算出する。
【００５７】
次に、解析装置３は、ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置、即ち、前記回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転動作精度を算出する。
【００５８】
前記回転駆動機構８６を構成するウォームホイール８７，ウォーム８９や回転テーブル８３の回転基台８４は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって弾性変形を生じる。従って、これらを駆動する際に弾性変形を生じて、制御装置９５によってフィードバック制御される回転駆動位置（回転駆動機構８６に入力される回転駆動位置）と回転テーブル８３（実質的にはパレット８５）の実回転角度位置（回転駆動機構８６から出力される回転駆動位置）とに差を生じることがある。また、前記回転駆動機構の互いにかみ合う歯間には、バックラッシがある。さらに熱によって前記回転駆動機構が熱変形することにより、回転角度が変化する。これらを、所謂ロストモーションという。解析装置３は、上記のようにして、ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することにより、上記ロストモーション量（回転動作精度）を算出する。
【００５９】
以上詳述したように、本例の精度解析装置１によれば、回転テーブル８３の回転精度や回転動作精度を解析するためのロータリエンコーダ３５を含む心出し装置２を回転テーブル８３のパレット８５上に載置してその第１の基台１０を固定するとともに、制止部材１１によって第２の移動体４５を制止させた後、回転テーブル８３を回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができ、検出された心ずれ量を基に、位置調整機構２０によって第１の基台１０を、算出された心ずれ量を打ち消すように、Ｘ軸及びＺ軸に沿って移動させることで、正確に回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とを心合わせすることができる。
【００６０】
そして、このようにして、ロータリエンコーダ３５を回転テーブル８３に対して正確に位置合わせすることで、上述した回転精度や回転動作精度を精度良く解析することが可能となる。また、ロストモーション量を算出するで、これに応じた補正を行うことが可能となり、当該回転テーブル８３の回転精度（割り出し精度）の向上を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図２】本実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【図３】回転テーブルの回転に伴って変化する心出し装置の状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 精度解析装置
２ 心出し装置
３ 解析装置
１０ 第１の基台
１１ 制止部材
２０ 位置調整機構
３５ ロータリエンコーダ
３６ 第１部材
３７ 第２部材
４１ 第２の基台
４２ Ｘ軸リニアガイド
４３ 第１の移動体
４４ Ｚ軸リニアガイド
４５ 第２の移動体
５０ Ｘ軸位置検出器
５５ Ｚ軸位置検出器
８３ 回転テーブル
８６ 回転駆動機構
９１ ロータリエンコーダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられた回転角度位置検出器の前記回転中心軸と、該回転角度位置検出器が配設される回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量（心ずれ量）を検出する心ずれ量検出装置、及びこの心ずれ量検出装置を備え、回転角度位置検出器の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを一致させる（心合わせする）心出し装置、並びに心出しされた回転角度位置検出器によって、回転テーブルの回転精度，回転動作精度といった精度を解析する精度解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、工作機械の分野では、適宜載置面を備え、この載置面と直交する軸回りに回転可能に設けられ、回転方向に所定の回転角（回転角度位置）で割り出し可能となった回転テーブルが使用されている。
【０００３】
かかる回転テーブルの割り出し精度（回転精度）は加工精度に直接影響するため、製造時の他、使用に当り必要に応じて適宜測定されており、従来、この割り出し精度の測定にオートコリメータなどが使用されていた。
【０００４】
しかしながら、このオートコリメータを用いた測定法は、これに用いる反射鏡の数に制限があり、一般に３０度毎の割り出し精度しか測定することができず、測定精度の面で必ずしも十分なものとは言えなかった。
【０００５】
そこで、現在、前記割り出し精度を、任意の回転角度毎に比較的簡易にしかも高精度に測定することができる検出器として、ロータリエンコーダが着目されている。
【０００６】
このロータリエンコーダには、光学式，磁気式，接触式，静電容量式など各種のものがあるが、その共通した構造として、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の２つの部材を有し、一方の部材にスケールが設けられるとともに、他方の部材に読取器が設けられた構造を備えており、例えば、第１の部材を回転テーブルに固定し、第２の部材を非回転にした状態で、前記読取器によってスケールの位置を検出することにより、前記２部材間の相対的な回転角度位置が検出され、回転テーブルの割り出し精度が測定される。
【０００７】
ところで、前記スケールと読取器との相対的な位置関係は、前記２部材間の相対的な回転角度位置を検出する上で極めて重要であり、両者の位置関係が当初設定された状態からずれると、正確な回転角度位置を検出することができない。したがって、かかるロータリエンコーダを用いて前記回転テーブルの割り出し精度を測定するには、ロータリエンコーダを構成する前記２部材の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを正確に一致させる必要がある。
【０００８】
ところが、従来、ロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを簡単に心合わせすることが可能な装置がなく、このため、例えば、回転テーブル上のロータリエンコーダ外周面に接触式のインジケータを接触させた状態で回転テーブルを回転させて、ロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸との間の相対な変位を測定し、測定される変位がゼロとなるように、手作業によって回転テーブル上のロータリエンコーダの位置を調整するといった手法をとる他はなかった。
【０００９】
しかしながら、このように手作業によってロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを心合わせしたのでは、当該作業が極めて煩雑で、しかも熟練を要し、非効率である。
【００１０】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ロータリエンコーダの回転中心軸と、検査対象たる回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量を容易に検出することができる心ずれ量検出装置、及び検出された心ずれ量を基に、ロータリエンコーダの回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを容易に心合わせすることができる心出し装置の提供を目的とし、また、心出しされたロータリエンコーダによって、回転テーブルの回転精度や回転動作精度を容易に解析することが可能な精度解析装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられた回転角度位置検出器の前記回転中心軸と、該回転角度位置検出器が配設される回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量を検出する装置であって、
上面に前記回転角度位置検出器の第１の部材が固設された状態で、前記回転テーブル上に固定される第１の基台と、
下面に前記回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記第１の基台上にこれと相対回転可能に載置される第２の基台と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸に沿って、前記第２の基台に対し相対移動自在に設けられた第１の移動体と、
前記第２の基台上に配設され、前記第１の移動体の前記第１軸に沿った移動を案内する第１の案内機構と、
前記第２の基台と第１の移動体との間の前記第１軸方向における相対的な位置関係を検出する第１の位置検出器と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交し且つ前記第１軸と交差する第２軸に沿って、前記第１の移動体に対し相対移動自在に設けられた第２の移動体と、
前記第１の移動体上に配設され、前記第２の移動体の前記第２軸に沿った移動を案内する第２の案内機構と、
前記第１の移動体と第２の移動体との間の前記第２軸方向における相対的な位置関係を検出する第２の位置検出器と、
少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記第２の移動体の移動を制止する制止手段とを備えた心ずれ量検出装置に係る。
【００１２】
前記第１の基台を回転テーブル上に載置して、当該回転テーブル上に固定した後、前記制止手段によって第２の移動体の移動を制止させた状態で、回転テーブルをその回転中心軸回りに回転させると、第１の基台及びこれに固設された回転角度位置検出器の第１の部材が回転テーブルとともにその回転中心軸回りに回転する一方、回転角度位置検出器の第２の部材，第２の基台，第１の移動体及び第２の移動体は、前記制止手段の制止作用によって非回転の状態に維持される。
【００１３】
そして、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とが心ずれしている場合には、第１の基台及び回転角度位置検出器の第１の部材と、第２の基台及び回転角度位置検出器の第２の部材とが、第１の部材と第２の部材との間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブルの回転中心軸回りに旋回移動する。
【００１４】
上記旋回移動が起こると、第２の基台に対し相対移動可能に設けられた第１の移動体が、第１の案内機構に案内されて、第１軸に沿った方向に相対移動するとともに、第２軸に沿って相対移動可能に設けられた第１の移動体と第２の移動体との間で第２軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、第１の移動体が第２の案内機構に案内されて第２軸に沿った方向に移動し、かかる第１の移動体の第１軸及び第２軸に沿った移動によって、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、第２の移動体が制止した状態で、第１の基台，回転角度位置検出器及び第２の基台が回転テーブルの回転軸回りに旋回移動する。そして、第１の移動体が第１軸及び第２軸に沿って移動すると、その位置が第１の位置検出器及び第２の位置検出器によって検出される。
【００１５】
この第１の移動体の第１軸及び第２軸に沿った移動は、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量に応じたものであり、かかる第１の移動体の移動量から、第１軸及び第２軸に沿った方向における、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を算出することができる。即ち、回転テーブルを１回転させたときの、第１軸及び第２軸に沿った各方向における第１の移動体位置の最大値と最小値との差をとり、これを１／２することで、各方向における位置ずれ量（心ずれ量）が算出される。
【００１６】
このように、本発明に係る心ずれ量検出装置によれば、これを回転テーブル上に載置して第１の基台を固定するとともに、制止手段によって第２の移動体を制止させた後、回転テーブルを回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができる。
【００１７】
また、本発明は、上記心ずれ量検出装置を備え、更に、前記第１の基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、前記第１軸及び第２軸方向における前記第１の基台の位置を調整する位置調整手段とを備えた心出し装置に係る。
【００１８】
この心出し装置によれば、上記のようにして算出された回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を基に、位置調整手段によって第１の基台を、算出された心ずれ量を打ち消すように、第１軸及び第２軸に沿って移動させることで、正確に回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とを心合わせすることができる。また、この心出し装置によれば、回転角度位置検出器を第１の基台を介して大まかに回転テーブル上に設置するだけで、両者の回転中心軸を容易に心あわせすることができる。
【００１９】
尚、前記位置調整手段は、これを、前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記第１の基台を移動させる駆動機構と、前記第１及び第２の位置検出器により検出された前記第１軸及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記第１の基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えた構成とすることができる。この位置調整手段によると、制御部により駆動制御される駆動機構によって、第１の基台を、前記算出心ずれ量を打ち消すように、自動的に第１軸及び第２軸に沿って移動させることができ、このようにすることで、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とを、自動的に、しかも正確に心合わせすることができる。
【００２０】
また、本発明は、回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、該回転駆動機構の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転精度を解析する装置であって、
前記心出し装置と、前記制御装置から指令される回転角度位置と、前記回転角度位置検出器によって検出された前記回転テーブルの実回転角度位置とを基に、前記回転テーブルの回転精度を解析する回転精度解析手段とを備えた精度解析装置に係る。
【００２１】
この精度解析装置によれば、回転精度解析手段により、制御装置からの指令回転角度位置と、回転テーブル上に設置された回転角度位置検出器によって検出される回転テーブルの実回転角度位置とを基に、回転テーブルの回転精度（割り出し精度）が解析される、即ち、指令値に対する応答精度が解析される。本発明の心出し装置が、回転角度位置検出器の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを正確に心合わせすることが可能である点については上述した通りである。したがって、本発明の精度解析装置によれば、当該回転テーブルの回転精度を高精度に解析することが可能である。
【００２２】
また、本発明は、回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、前記回転駆動機構により実行制御された回転角度位置を検出する回転角度位置検出器と、該回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置を基に、前記回転駆動機構をフィードバック制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転動作精度を解析する装置であって、
前記心出し装置と、前記工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記心出し装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置とを基に、前記回転テーブルの回転動作精度を解析する動作精度解析手段とを備えた精度解析装置に係る。
【００２３】
この精度解析装置によれば、動作精度解析手段により、工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、心出し装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置とを基に、回転テーブルの回転動作精度が解析される。
【００２４】
前記回転駆動機構を構成する部材は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって弾性変形を生じる部材から構成される。従って、回転テーブルを駆動する際に内部の駆動系に弾性変形を生じて、系に入力される値と系から出力される値とに差を生じることがある。また、前記回転駆動機構の互いにかみ合う歯間には、バックラッシがある。さらに熱によって前記回転駆動機構が熱変形することにより、回転角度が変化する。これらを、所謂ロストモーションという。
【００２５】
本発明に係る精度解析装置によれば、工作機械の回転角度位置検出器によって検出される実行制御後の回転角度位置（系への入力値）と、心出し装置の回転角度位置検出器によって検出される回転テーブルの実際の回転角度位置（系からの出力値）とを比較，解析するようにしており、これにより、回転テーブルの回転動作精度，即ち，上述したロストモーションなどの動作誤差を解析することができる。斯くして、このようにして解析された動作誤差量を基にこれに応じた補正を行うことで、当該回転テーブルの回転精度（割り出し精度）を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した正面図であり、図２は、本実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本例の精度解析装置１は、ロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）３５を備え、工作機械８０の回転テーブル８３上に載置されて、前記ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸とを心合わせする心出し装置２と、前記回転テーブル８３の回転精度（割り出し精度）及び回転動作精度を解析する解析装置３とを備えて構成される。
【００２８】
尚、本例の工作機械８０は、ベッド（図示せず）と、このベッド（図示せず）上に載置されたコラム（図示せず）と、コラム（図示せず）に支持され、Ｙ軸方向に移動可能となった主軸頭８１と、主軸頭８１によって軸中心に回転自在に支持される主軸８２と、ベッド（図示せず）上に載置され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となった回転テーブル８３と、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構８６と、回転駆動機構８６によって実行制御される回転角度位置を検出するロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）９１と、ロータリエンコーダ９１からフィードバックされる回転角度位置に基づいて回転駆動機構８６をフィードバック制御する制御装置９５などから構成されている。
【００２９】
また、回転テーブル８３は、前記回転中心軸回りに回転可能に設けられた回転基台８４と、この回転基台８４上に載置，固定されて当該回転基台８４とともに回転するパレット８５とからなり、回転基台８４が前記回転駆動機構８６によって駆動される。回転駆動機構８６は、回転基台８４の回転軸（図示せず）に設けられたウォームホイール８７と、ウォームホイール８７と噛合するウォーム８９と、ウォーム８９を軸中心に回転させるサーボモータ９０などからなり、前記ロータリエンコーダ９１はこのサーボモータ９０に付設され、その回転角度位置を検出することにより、回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置を間接的に検出する。
【００３０】
尚、ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置は、前記解析装置３及び制御装置９５の双方に送信されるようになっている。
【００３１】
前記心出し装置２は、工作機械８０のパレット８５上に載置される第１の基台１０と、パレット８５上における第１の基台１０の位置を調整する位置調整機構２０と、前記第１の基台１０の上面に配設されるロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）３５と、ロータリエンコーダ３５上に設けられた第２の基台４１と、第２の基台４１上に設けられ、回転テーブル８３の回転中心軸と直交するＸ軸（第１軸）に沿った方向の移動を案内するＸ軸リニアガイド（第１の案内機構）４２と、Ｘ軸リニアガイド４２によって前記Ｘ軸に沿った方向に移動自在に支持される第１の移動体４３と、第１の移動体４３上に設けられ、回転テーブル８３の回転中心軸及びＸ軸と直交するＺ軸（第２軸）に沿った方向の移動を案内するＺ軸リニアガイド（第２の案内機構）４４と、Ｚ軸リニアガイド４４によって前記Ｚ軸に沿った方向に移動自在に支持される第２の移動体４５と、第２の基台４１と第１の移動体４３との間のＸ軸方向における相対的な位置関係を検出するＸ軸位置検出器（第１の位置検出器）５０と、第１の移動体４３と第２の移動体４５との間のＺ軸方向における相対的な位置関係を検出するＺ軸位置検出器（第２の位置検出器）５５と、第２の移動体４５の移動を制止する制止部材１１とを備える。
【００３２】
前記第１の基台１０は、パレット８５上に配設されたクランプ装置１２によって当該パレット８５上に固定される一方、アンクランプ状態では、前記Ｘ軸及びＺ軸方向に移動可能となっており、当該パレット８５とともに回転テーブル８３の回転中心軸回りに一体的に回転する。
【００３３】
前記ロータリエンコーダ３５は、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１部材３６と第２部材３７とからなり、第２部材３７にスケールが設けられ、第１部材３６に読取器が設けられた構造を備えており、第２部材３７が第２の基台４１の下面に固設され、第１部材３６が第１の基台１０の上面に固設されている。
【００３４】
斯くして、第１部材３６に設けられた読取器によって第２部材３７に設けられたスケールを読み取ることにより、第１部材３６の第２部材３７に対する相対的な回転角度位置が検出され、言い換えれば、第１部材３６が固設される第１の基台１０（結果的には、第１の基台１０が固設される回転テーブル８３）の回転角度位置が検出される。尚、第１部材３６の読取器によって検出された回転角度位置は、前記解析装置３に送信される。
【００３５】
前記Ｘ軸リニアガイド４２は、第２の基台４１の上面に固設されたＸ軸ガイドレール４２ａ、及び第１の移動体４３の下面に固設され、前記Ｘ軸ガイドレール４２ａと係合してこれに沿って移動自在となったＸ軸スライダ４２ｂからなり、前記Ｚ軸リニアガイド４４は、前記第１の移動体４３の上面に固設されたＺ軸ガイドレール４４ａ、及び第２の移動体４５の下面に固設され、前記Ｚ軸ガイドレール４４ａと係合してこれに沿って移動自在となったＺ軸スライダ４４ｂからなる。
【００３６】
また、前記Ｘ軸位置検出器５０は、第２の基台４１の側面に前記Ｘ軸に沿って付設されたＸ軸スケール５１と、Ｘ軸スケール５１と対向するように第１の移動体４３の下面に設けられて、Ｘ軸スケール５１の目盛りを読み取るＸ軸読取器５２とからなり、Ｚ軸位置検出器５５は、第１の移動体４３の側面に前記Ｚ軸に沿って付設されたＺ軸スケール５６と、Ｚ軸スケール５６と対向するように第２の移動体４５の下面に設けられ、Ｚ軸スケール５６の目盛りを読み取るＺ軸読取器５７とからなる。
【００３７】
尚、Ｘ軸読取器５２によって検出されたＸ軸方向における検出位置、Ｚ軸読取器５７によって検出されたＺ軸方向における検出位置は、前記位置調整機構２０の後述する制御装置３０に送信される。
【００３８】
前記制止部材１１は、Ｌ字形状の部材からなり、一方端が前記第２の移動体４５の上面に着脱可能に固着されるとともに、他方端が前記主軸８２に装着可能に形成されており、前記一方端が前記第２の移動体４５の上面に固着され、且つ前記他方端が主軸８２に装着された状態で、第２の移動体４５の三次元空間内における移動を制止する。
【００３９】
前記位置調整機構２０は、前記Ｚ軸及びＸ軸に沿ってそれぞれ配設されたＺ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５と、第１の基台１０上に固設され、且つＺ軸ボールねじ２１に螺合したＺ軸ナット２２と、Ｘ軸ボールねじ２５に螺合したＸ軸ナット２６と、このＸ軸ナット２６が嵌挿される貫通穴２９ａを有し、前記第１の基台１０上に固設されて、前記Ｘ軸ナット２６をＺ軸方向には移動可能に且つＸ軸方向には移動不可能となるように係合，支持する係合部材２９と、各支持部材２３，２７を介してパレット８５上にそれぞれ固設され、Ｚ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５を軸中心にそれぞれ回転させるＺ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８と、前記Ｚ軸位置検出器５５から受信したＺ軸方向における検出位置、及びＸ軸位置検出器５０から受信したＸ軸方向における検出位置を基に、Ｚ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８の作動を制御して、前記第１の基台１０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる制御装置３０などからなる。
【００４０】
尚、前記制御装置３０は、前記クランプ装置１２の作動をも制御するように構成されており、前記Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８を駆動する前に、前記クランプ装置１２をアンクランプさせて第１の基台１０の固定を解除し、Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８の駆動完了後に再度、クランプ装置１２を駆動して第１の基台１０をクランプするように、当該クランプ装置１２の作動を制御する。
【００４１】
前記解析装置３は、前記心出し装置２により、そのロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との心合わせが行われた後、前記制御装置９５によって駆動される回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度を、前記ロータリエンコーダ３５から受信した回転角度位置及び前記ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置を基に解析する処理を行う。
【００４２】
具体的には、前記回転精度については、前記回転駆動機構８６をフィードバック制御する制御装置９５から、回転テーブル８３の動作目標となる回転角度位置を受信し、前記回転駆動機構８６によって駆動された回転テーブル８３の実回転角度位置を前記ロータリエンコーダ３５から受信して、両者の差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転精度を算出する。
【００４３】
また、回転動作精度については、前記回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置を前記ロータリエンコーダ９１から受信し、前記回転駆動機構８６によって駆動された回転テーブル８３の実回転角度位置を前記ロータリエンコーダ３５から受信して、両者の差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転動作精度を算出する。
【００４４】
以上のように構成された本例の精度解析装置１によれば、以下に説明するようにして、心出し装置２により、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３０の回転中心軸との心出し（心合わせ）が行われた後、回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度が解析装置３によって解析される。
【００４５】
まず、心出し装置２の構成物の内、第１の基台１０，ロータリエンコーダ３５，第２の基台４１，Ｘ軸リニアガイド４２，第１の移動体４３，Ｚ軸リニアガイド４４，第２の移動体４５，Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５からなる構造体をパレット８５上に載置した後、位置調整機構２０及びクランプ装置１２を適宜パレット８５上に設置して、クランプ装置１２によって第１の基台１０をパレット８５上にクランプする。尚、前記構造体をパレット８５上に載置する際には、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸とパレット８５の回転中心軸とが大まかに一致するように、目視によってこれを確認しながら前記構造体をパレット８５上に載置する。
【００４６】
次に、制止部材１１の前記一方端を主軸８２に装着した後、回転テーブル８３及び主軸頭８１をそれぞれ駆動して、制止部材１１の前記他方端を第２の移動体４５の上面に固着する。これにより、第２の移動体４５は三次元空間内における移動が制止される。
【００４７】
ついで、制御装置９５により回転駆動機構８６を駆動して、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに少なくとも３６０°回転させると、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とが心ずれしている場合には（殆どの場合が心ずれしている）、第１の基台１０及びロータリエンコーダ３５の第１部材３６と、第２の基台４１及びロータリエンコーダ３５の第２部材３７とが、第１部材３６と第２部材３７との間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。
【００４８】
そして、この旋回移動が起こると、第２の基台４１に対し相対移動可能に設けられた第１の移動体４３が、Ｘ軸リニアガイド４２に案内されて、Ｘ軸に沿った方向に相対移動するとともに、Ｚ軸に沿って相対移動可能に設けられた第１の移動体４３と第２の移動体４５との間でＺ軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、第１の移動体４３がＺ軸リニアガイド４４に案内されてＺ軸に沿った方向に移動し、かかる第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸に沿った移動によって、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、第２の移動体４５が制止した状態で、第１の基台１０，ロータリエンコーダ３５の第１部材３６が回転テーブル８３の回転軸回りに旋回移動する。
【００４９】
尚、このときの状態を図３に示す。図中、符号Ａは、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸を示し、符号Ｂは、回転テーブル８３の回転中心軸を示す。また、（ａ）は、回転テーブル８３が反時計回りに９０°回転せしめられたときの、（ｂ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに１８０°回転せしめられたときの、（ｃ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに２７０°回転せしめられたときの、（ｄ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに３６０°回転せしめられたときの、第１の基台４１，第１の移動体４３及び第２の移動体４５の位置関係をそれぞれ示している。
【００５０】
図３（ｄ）に示するように、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量をΔＸとすると、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸は、回転テーブル８３の回転中心軸を中心として半径ΔＸの軌跡を描くように旋回移動せしめられ、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における第１の移動体４３の移動量は、それぞれ２・ΔＸとなる。
【００５１】
第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸における位置は、Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５によってそれぞれ検出されており、Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５によって検出された位置データがそれぞれ制御装置３０に送信されている。
【００５２】
制御装置３０は、回転テーブル８３が回転駆動される間、第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸における位置を前記Ｘ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５からそれぞれ受信し、回転テーブル８３を１回転させたときの、第１の移動体４３のＸ軸及びＺ軸における位置の最大値と最小値との差をとって各軸における移動量を算出し、これを１／２することで、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量を算出する。
【００５３】
ついで、制御装置３０は、クランプ装置１２による第１の基台１０のクランプを解除した後、Ｘ軸駆動モータ２８及びＺ軸駆動モータ２４をＸ軸位置検出器５０及びＺ軸位置検出器５５から受信される位置データを基にそれぞれフィードバック制御して、前記算出した心ずれ量を打ち消すように、前記第１の基台１０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる。そして、移動完了後、前記クランプ装置１２によって再度第１の基台１０をクランプする。
【００５４】
以上により、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸とが正確に心出しされる。
【００５５】
次に、制御装置９５による制御の下、前記回転駆動機構８６により回転テーブル８３を回転駆動して任意の回転角度位置に割り出す。その際、回転テーブル８３を回転させてこれを割り出す回転角度位置（動作目標角度位置）が制御装置９５から解析装置３に送信されるとともに、前記ロータリエンコーダ３５及びロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置が当該ロータリエンコーダ３５及びロータリエンコーダ９１から解析装置３にそれぞれ送信され、当該解析装置３によって回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度が解析される。
【００５６】
ロータリエンコーダ３５によって検出される回転角度位置は、回転テーブル８３の実回転角度位置であり、まず、解析装置３は、制御装置９５から受信した前記動作目標角度位置とロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転誤差、即ち、回転精度を算出する。
【００５７】
次に、解析装置３は、ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置、即ち、前記回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転動作精度を算出する。
【００５８】
前記回転駆動機構８６を構成するウォームホイール８７，ウォーム８９や回転テーブル８３の回転基台８４は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって弾性変形を生じる。従って、これらを駆動する際に弾性変形を生じて、制御装置９５によってフィードバック制御される回転駆動位置（回転駆動機構８６に入力される回転駆動位置）と回転テーブル８３（実質的にはパレット８５）の実回転角度位置（回転駆動機構８６から出力される回転駆動位置）とに差を生じることがある。また、前記回転駆動機構の互いにかみ合う歯間には、バックラッシがある。さらに熱によって前記回転駆動機構が熱変形することにより、回転角度が変化する。これらを、所謂ロストモーションという。解析装置３は、上記のようにして、ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することにより、上記ロストモーション量（回転動作精度）を算出する。
【００５９】
以上詳述したように、本例の精度解析装置１によれば、回転テーブル８３の回転精度や回転動作精度を解析するためのロータリエンコーダ３５を含む心出し装置２を回転テーブル８３のパレット８５上に載置してその第１の基台１０を固定するとともに、制止部材１１によって第２の移動体４５を制止させた後、回転テーブル８３を回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができ、検出された心ずれ量を基に、位置調整機構２０によって第１の基台１０を、算出された心ずれ量を打ち消すように、Ｘ軸及びＺ軸に沿って移動させることで、正確に回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とを心合わせすることができる。
【００６０】
そして、このようにして、ロータリエンコーダ３５を回転テーブル８３に対して正確に位置合わせすることで、上述した回転精度や回転動作精度を精度良く解析することが可能となる。また、ロストモーション量を算出するで、これに応じた補正を行うことが可能となり、当該回転テーブル８３の回転精度（割り出し精度）の向上を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図２】本実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【図３】回転テーブルの回転に伴って変化する心出し装置の状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 精度解析装置
２ 心出し装置
３ 解析装置
１０ 第１の基台
１１ 制止部材
２０ 位置調整機構
３５ ロータリエンコーダ
３６ 第１部材
３７ 第２部材
４１ 第２の基台
４２ Ｘ軸リニアガイド
４３ 第１の移動体
４４ Ｚ軸リニアガイド
４５ 第２の移動体
５０ Ｘ軸位置検出器
５５ Ｚ軸位置検出器
８３ 回転テーブル
８６ 回転駆動機構
９１ ロータリエンコーダ
Claims (5)
- 予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられ、他方の部材に読取器が設けられた回転角度位置検出器の前記回転中心軸と、該回転角度位置検出器が配設される回転テーブルの回転中心軸との間の位置ずれ量を検出する装置であって、
上面に前記回転角度位置検出器の第１の部材が固設された状態で、前記回転テーブル上に固定される第１の基台と、
下面に前記回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記第１の基台上にこれと相対回転可能に載置される第２の基台と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸に沿って、前記第２の基台に対し相対移動自在に設けられた第１の移動体と、
前記第２の基台上に配設され、前記第１の移動体の前記第１軸に沿った移動を案内する第１の案内機構と、
前記第２の基台と第１の移動体との間の前記第１軸方向における相対的な位置関係を検出する第１の位置検出器と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交し且つ前記第１軸と交差する第２軸に沿って、前記第１の移動体に対し相対移動自在に設けられた第２の移動体と、
前記第１の移動体上に配設され、前記第２の移動体の前記第２軸に沿った移動を案内する第２の案内機構と、
前記第１の移動体と第２の移動体との間の前記第２軸方向における相対的な位置関係を検出する第２の位置検出器と、
少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記第２の移動体の移動を制止する制止手段とを備えてなることを特徴とする心ずれ量検出装置。 - 請求項１記載の心ずれ量検出装置を備え、
更に、前記第１の基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、
前記第１軸及び第２軸方向における前記第１の基台の位置を調整する位置調整手段とを備えてなることを特徴とする心出し装置。 - 前記位置調整手段が、
前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記第１の基台を移動させる駆動機構と、
前記第１及び第２の位置検出器により検出された前記第１軸及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記第１の基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えてなることを特徴とする請求項２記載の心出し装置。 - 回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、該回転駆動機構の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転精度を解析する装置であって、
前記請求項２又は３記載の心出し装置と、
前記制御装置から指令される回転角度位置と、前記回転角度位置検出器によって検出された前記回転テーブルの実回転角度位置とを基に、前記回転テーブルの回転精度を解析する回転精度解析手段とを備えてなることを特徴とする精度解析装置。 - 回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、前記回転駆動機構によって実行制御された回転角度位置を検出する回転角度位置検出器と、該回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置を基に、前記回転駆動機構をフィードバック制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転動作精度を解析する装置であって、
前記請求項２又は３記載の心出し装置と、
前記工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記心出し装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置とを基に、前記回転テーブルの回転動作精度を解析する動作精度解析手段とを備えてなることを特徴とする精度解析装置。
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