JP2008041011A

JP2008041011A - 工作機械における位置補正方法

Info

Publication number: JP2008041011A
Application number: JP2006217772A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Oki; 忠洋沖
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】往復移動体を高精度で移動させうるように往復移動体の位置の誤差を正確に補正する。
【解決手段】予め、複数の補正テーブルを作成しておき、各補正テーブルの作成は、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの少なくともいずれか一方を用いて、往復移動体を所定ストローク移動させて所定間隔毎に位置決めし、測長機によって往復移動体の現在位置を測定し、測長機により求められた現在位置と位置決めしたときの位置指令値との誤差を求め、これを各補正テーブルに記録することによって行われ、往復移動体の位置を補正するに際し、現在の制御重みを取得し、取得した制御重みに対応する補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルから、往復移動体の現在位置に対応する誤差を読み出し、読み出した誤差に基づいて、往復移動体の位置を制御手段が修正するようになされている。
【選択図】図２

Description

この発明は、工作機械において、ワークや工具等を移動させるための往復移動体の位置を補正する位置補正方法に関する。

一般に、往復移動体を駆動するためのモータと、モータの回転角を検出するためのロータリエンコーダと、往復移動体の位置を検出するためのリニアエンコーダと、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダのそれぞれの検出値に、現在の機械運転状況に基づいて設定された制御重みをつけ、これに基づいて、往復移動体の位置を制御する制御手段とを備えている工作機械は、知られている。

制御重みは、往復移動体の移動速度が速い場合はロータリエンコーダの検出値を重く、往復移動体の移動速度が遅い場合はリニアエンコーダの検出値を重くつけられる。

一方、この種の工作機械における往復移動体の位置の補正は、以下のように行われている。すなわち、ロータリエンコーダの検出値およびリニアエンコーダの検出値を比較し、双方の検出値に差異があった場合に、その差異を、機械バックラッシュ等に基づいて、予め設定した誤差補正テーブル等を考慮して補正を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）
したがって、上記従来の位置補正方法では、誤差の補正に制御重みが反映されていないため、補正結果の精度に難点があった。そのため、往復移動体を高い精度で移動させることができなかった。
特開平１１−２３７９２０号公報

この発明の目的は、往復移動体を高精度で移動させうるように往復移動体の位置の誤差を正確に補正することのできる工作機械における位置補正方法を提供することにある。

この発明による位置補正方法は、往復移動体を駆動するためのモータと、モータの回転角を検出するためのロータリエンコーダと、往復移動体の位置を検出するためのリニアエンコーダと、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの検出値に、現在の機械運転状況に基づいて設定される制御重みをつけ、これに基づいて、往復移動体の位置を制御する制御手段とを備えている工作機械において、
予め、複数の補正テーブルを作成しておき、各補正テーブルの作成は、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの少なくともいずれか一方を用いて、往復移動体を所定ストローク移動させて所定間隔毎に位置決めし、測長機によって往復移動体の現在位置を測定し、測長機により求められた現在位置と位置決めしたときの位置指令値との誤差を求め、これを各補正テーブルに記録することによって行われ、
往復移動体の位置を補正するに際し、現在の制御重みを取得し、取得した制御重みに対応する補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルから、往復移動体の現在位置に対応する誤差を読み出し、読み出した誤差に基づいて、往復移動体の位置を制御手段が修正するようになされているものである。

この発明による位置補正方法では、現在の制御重みに対応する補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルから現在位置に対する誤差を読み出している。したがって、誤差の補正に制御重みを反映させることができ、高精度で誤差を補正することができ、そのため、往復移動体を高い精度で移動させることができる。

さらに、補正テーブルが、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの双方を利用して作成した補正テーブルＡと、ロータリエンコーダのみを利用して作成した補正テーブルＢとを有していると、往復移動体の移動速度等の機械の運転状況に応じて、制御重みを反映させて誤差を補正することが容易に行える。

さらに、誤差を、予め設定した数式に基づいて修正するようにすると、誤差の修正結果をメモリー等に記憶させることなく、リアルタイムで行うことができる。

この発明によれば、誤差の補正に制御重みを反映させることができ、高精度で誤差を補正することができ、そのため、往復移動体を高い精度で移動させることができる。

この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。

図１を参照すると、工作機械は、ワークを固定するか、工具を搭載するための往復移動体11と、往復移動体11に固定されている雌ねじ部材12およびこれにねじ入れられているねじ棒13よりなるボールねじ機構14と、ねじ棒13にカップリング15を介して連結された回転軸を有するモータ16と、モータ16を制御するための制御装置17と、モータ16の回転角度を検出するロータリエンコーダ18と、往復移動体11の位置を検出するリニアエンコーダ19とを備えている。

制御装置17から位置指令が出力されると、その位置指令に対応する回転数でモータ16は回転させられる。モータ16の回転は、ボールねじ機構によって往復直線運動に変換されて往復移動体11に伝達される。

ロータリエンコーダ18によってモータ16の回転角度が検出される。リニアエンコーダ19によって往復移動体11の位置が検出される。ロータリエンコーダ18の検出値は、ロータリエンコーダ出力検出部21へ送られる。リニアエンコーダ19の検出値は、リニアエンコーダ出力検出部22へ送られる。制御重み演算部23では、現在の機械運転状況に基づいて、制御重みαが設定される。制御重みαは、ロータリエンコーダ18の検出値およびリニアエンコーダ19の検出値にそれぞれ重みを付けるためのもので、機械の運転条件によって、０≦α≦１の範囲で変化する。往復移動体11の移動速度が速い場合はロータリエンコーダ19の検出値を重く、往復移動体11の移動速度が遅い場合はリニアエンコーダ19の検出値を重くつけられる。

補正量演算部24では、制御重みαに基づいて、補正量δが算出される。算出した補正量δに対応して、制御装置17は位置指令を補正する。

補正量δを求める手順を以下に説明する。予め、補正テーブルを作成しておく。それには、実際に、モータ16を回転させて往復移動体11を一定の速度およびストロークで移動させ、そのストローク間の所定間隔毎に位置決めし、その際の往復移動体11の位置を、レーザー測長機を用いて測定する。そして、その測定値に対応する往復移動体11の現在位置と位置指令値との誤差を求める。

往復移動体11の位置測定の際に、制御重みαは反映させない。制御重みαを考慮した測定は、現実問題として、誤差の測定が非常に困難だからである。往復移動体11の位置測定は、ロータリエンコーダ18 およびリニアエンコーダ19の双方を用いて行う場合と、ロータリエンコーダ18だけを用いて行う場合とに分けて行う。前者の場合、制御重みα＝０とし、測定値は、補正テーブルＡに記録する。後者の場合、制御重みα＝１とし、補正テーブルＢに記録する。

補正量δは、つぎの数式（１）によっても算出し、算出した補正量δは、補正テーブルＣに記録する。

δ_Ｃｉ＝（δ_Ｂｉ−δ_Ａｉ）×α＋δ_Ａｉ …（１）
ここに、また、添え字「Ａ、Ｂ、Ｃ」は、補正テーブルＡ、Ｂ、Ｃと対応している。さらに、「ｉ」は、測定間隔毎の番号を表す正数１、２、３、…、ｎである。

α＝０の場合、δ_Ｃｉ＝δ_Ａｉであり、補正テーブルＡそのものの内容となる。α＝１の場合、δ_Ｃｉ＝δ_Ｂｉであり、補正テーブルＢそのものの内容となる。

図２に、補正テーブルＡ、Ｂ、Ｃを１つにまとめたものを示している。また、図３は、制御重みがα＝０、０．２５、０．７５および１のケースについて、数式（１）によって算出したδ_Ｃｉをグラフにして示すものである。

以上のようにして求めた補正量δに基づいて、位置指令値を補正する手順を、図４に基づいて説明する。位置指令が入力されると、ステップ１で、ロータリエンコーダ18およびリニアエンコーダ19の検出値を参照する。ステップ２では、ロータリエンコーダ18およびリニアエンコーダ19の検出値に基づいて、往復移動体11の現在位置を確認し、往復移動体11が指令位置に到達している場合は処理動作を終了し、そうでない場合は処理動作を続行して、ステップ３へ移行する。ステップ３において、現在の制御重みαを取得する。取得した制御重みαに応じて、補正テーブルＡ、Ｂ、Ｃのいずれかを選択する。α＝０の場合、ステップ５で補正テーブルＡを参照し、α＝１の場合、ステップ６で補正テーブルＢを参照し、０＜α＜１の場合、補正テーブルＣを参照する。各補正テーブルＡ、Ｂ、Ｃから現在位置に対応する誤差が読み出され、読み出された誤差に基づいて、ステップ９で位置指令値が修正される。以上の処理は、往復移動体11が指令位置に到達するまで継続される。

上記において、算出した補正量δを補正テーブルＣに記録したものとして説明した。これは、分かり易くするための便宜上のものであり、現実には、現在の往復移動11の位置に対応する誤差を補正テーブルＡおよび補正テーブルＣからそれぞれ読み出して、読み出したデータに基づいて、数式（１）によって、補正量δをリアルタイムで算出することが好ましい。

この発明による工作機械における位置補正方法の動作を示すブロック図である。同位置補正方法の動作に用いられる補正テーブルの説明図である。同補正テーブルの内容を示すグラフである。位置補正処理動作を示すフローチャートである。

符号の説明

11 移動体
14 ボールねじ機構
16 モータ
17 制御装置

Claims

往復移動体を駆動するためのモータと、モータの回転角を検出するためのロータリエンコーダと、往復移動体の位置を検出するためのリニアエンコーダと、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの検出値に、現在の機械運転状況に基づいて設定される制御重みをつけ、これに基づいて、往復移動体の位置を制御する制御手段とを備えている工作機械において、
予め、複数の補正テーブルを作成しておき、各補正テーブルの作成は、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの少なくともいずれか一方を用いて、往復移動体を所定ストローク移動させて所定間隔毎に位置決めし、測長機によって往復移動体の現在位置を測定し、測長機により求められた現在位置と位置決めしたときの位置指令値との誤差を求め、これを各補正テーブルに記録することによって行われ、
往復移動体の位置を補正するに際し、現在の制御重みを取得し、取得した制御重みに対応する補正テーブルを選択し、選択した補正テーブルから、往復移動体の現在位置に対応する誤差を読み出し、読み出した誤差に基づいて、往復移動体の位置を制御手段が修正するようになされている位置補正方法。
補正テーブルが、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダの双方を利用して作成した補正テーブルＡと、ロータリエンコーダのみを利用して作成した補正テーブルＢとを有している請求項１に記載の位置補正方法。
誤差を、予め設定した数式に基づいて修正する請求項１または２に記載の位置補正方法。