JP2022145326A - 動的変位誤差補償システム - Google Patents

Abstract

【課題】モータの位置補正技術に関し、動的変位誤差補償システムを提供する。【解決手段】第１軸と第２軸への補正検出で得られた検出誤差情報に基づくものであり、第１軸と第２軸位置情報を変数とし、前記第１軸の変位を補償する第１補償データテーブル、および前記第２軸の変位を補償する第２補償データテーブルとしてそれぞれ作成され、第１可動部材を前記第１軸上で直線的に運動するよう駆動するための第１モータ装置の第１ドライバ内に前記第１補償データテーブルを格納し、第２可動部材を前記第２軸上で直線的に運動するよう駆動するための第２モータ装置の第２ドライバ内に前記第２補償データテーブルを格納し、前記第１補償データテーブルおよび前記第２補償データテーブルに基づき、前記第１可動部材および前記第２可動部材に対し変位補償を各々実施する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータの位置補正技術に関し、特に、動的変位誤差補償システムに関する。

モータを変位駆動部品として応用する技術分野では、低い加工精度が変位位置の正確度に影響を及ぼし、精密度が益々重要になっている現代の工業において、わずかな位置誤差が製品の重大な欠陥につながる可能性があり、変位位置の正確度を確保するため、従来技術内にもいくつかの先行技術が開示され、例えば特許文献１にレーザー干渉計でリニアモータのストローク量を測定することで、移動ストロークにおけるリニアモータの各特定位置の偏差度を得、これをもって前記リニアモータの誤差補償データテーブルを作成し、更に前記誤差補償データテーブルを使用時前記リニアモータの位置補正の基礎とし、これにより変位位置の正確度を向上することが開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術は、単軸移動における位置を補償・補正することしかできず、平面上での２軸運動の位置結合誤差を補償・補正することはできず、その応用はまだ限られている。このため、特許文献２は、多軸リンケージの下で空間位置補償技術を提案し、各軸の移動位置情報を収集した後、コンピュータの空間位置補償プログラムを介して演算した後、位置検出素子のフィードバック位置信号を修正してから修正されたフィードバック位置信号を駆動システムにフィードバックすることで、修正されたフィードバック位置情報に基づいて補償する。上記特許文献２は動的補償を行うことができるが、高い演算能力を持った追加の外部コンピュータデバイスを介して演算および補正。補償を行うことができるため、コストが非常に高い。

中国特許公開公報第１０４０７６７３９Ａ号 中国特許公開公報第１０９７０９８９２Ａ号

故に、本発明の主な目的は、駆動構成内に追加の装置を設ける必要なく、二次元以上の運動に対する誤差補償を実現でき、経済性と正確度も兼ね備える動的変位誤差補償システムを提供することである。

それ故に、上記目的を達成するため、本発明によって提供される動的変位誤差補償システムの主な技術的特徴としては、第１軸と第２軸への補正検出で得られた検出誤差情報に基づくものであり、第１軸と第２軸位置情報を変数とし、前記第１軸の変位を補償する第１補償データテーブル、および前記第２軸の変位を補償する第２補償データテーブルとしてそれぞれ作成され、第１可動部材を前記第１軸上で直線的に運動するよう駆動するための第１モータ装置の第１ドライバ内に前記第１補償データテーブルを格納し、第２可動部材を前記第２軸上で直線的に運動するよう駆動するための第２モータ装置の第２ドライバ内に前記第２補償データテーブルを格納し、前記第１軸における前記第１可動部材の第１動的位置情報および前記第２軸における前記第２可動部材の第２動的位置情報を前記第１ドライバおよび前記第２ドライバに同時または順次に取得させた後、更に前記第１補償データテーブルおよび前記第２補償データテーブルに基づき、前記第１可動部材および前記第２可動部材に対し変位補償を各々実施する。

これにより、前記動的変位誤差補償システムは、追加の演算装置を設けて演算補償する必要なしに、前記第１ドライバおよび前記第２ドライバを通じて動的変位誤差を補償することができることでコストを削減できる以外に、２つ以上の異なる軸方向に対し変位誤差を補償することもできる。

さらに、前記動的変位誤差補償システムを既存の技術に応用できるようにさせるため、前記動的変位誤差補償システムは通信ユニットを更に含むことができる。前記通信ユニットは、前記第１ドライバおよび前記第２ドライバに電気的に接続することで、前記第１ドライバで得た前記第１動的位置情報を、前記通信ユニットを介して前記第２ドライバに伝送することができ、同様に前記第２ドライバで得た前記第２動的位置情報も前記通信ユニットを介して前記第１ドライバに伝送することもできることで、前記第１ドライバおよび前記第２ドライバが前記第１動的位置情報および前記第２動的位置情報を取得してから前記第１補償データテーブルおよび前記第２補償データテーブルに基づき、各々前記第１軸および前記第２軸における運動変位を補償する。

本発明の好ましい実施例の模式図である。 本発明の好ましい実施例における検出誤差補償データテーブルを作成するフローチャートである。 本発明の好ましい実施例における動的誤差補償のフローチャートである。 本発明の好ましい実施例において、動的誤差補償が実行された後のボールバーテスト結果である。 本発明の対照としての動的誤差補償なしのボールバーテスト結果である。

まず、図１を参照すると、本発明の好ましい実施例で提供される動的変位誤差補償システム（１０）は、主に、第１モータ装置（２０）と、第２モータ装置（３０）と、前記第１モータ装置（２０）によって駆動されて第１軸（Ｘ）の方に沿って直線往復運動する第１可動部材と、前記第２モータ装置（３０）によって駆動されて第２軸（Ｙ）の方向に沿って直線往復運動する第２可動部材と、を含み、図１に示すように、前記第１軸（Ｘ）と前記第２軸（Ｙ）の方向は互いに垂直であり、前記第１可動部材と前記第２可動部材の動作ストロークによって作業面（Ｗ）を画定する。上記技術は、本発明が改善しようとする技術的対象ではなく、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって既知の先行技術であるため、本出願は、本発明の技術的特徴を理解する必要な部分に基づいて、本出願の技術的特徴に関連する部分のみを説明する。

前記第１モータ装置（２０）は、リニアモータであり、前記第１軸（Ｘ）の方向に沿って延びる固定子と、前記第１可動部材として、前記第１軸（Ｘ）の方向に移動する回転子と、を備える。同様に、前記第２モータ装置（３０）もリニアモータであり、前記第２軸（Ｙ）の方向に沿って延びる固定子と、前記第２可動部材として、前記第２軸（Ｙ）の方向に移動する回転子と、を備える。なお、前記第１可動部材および前記第２可動部材の動的位置情報を取得するための位置検出技術、例えば光学定規、マグネット定規またはその他の位置検出技術等も公知技術の内容であり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には既に知られている。

上記の従来技術とは異なる前記動的変位誤差補償システム（１０）の特徴は、物および方法の２つの部分にあり、ここでの物の部分では、前記第１モータ装置（２０）の第１ドライバ（２１）に第１動的誤差処理ユニット（２２）を備えさせ、前記第２モータ装置（３０）の第２ドライバ（３１）に第２動的誤差処理ユニット（３２）を備えさせ、同時に通信ユニット（４０）で前記第１ドライバ（２１）と前記第２ドライバ（３１）を電気的に接続することで、前記第１ドライバ（２１）と前記第２ドライバ（３１）との間が前記通信ユニット（４０）を介して通信させることができる。

方法の部分では、図２に示すように、誤差値を得るため、前記第１軸および前記第２軸における前記第１可動部材および前記第２可動部材の変位を検出し、誤差値に基づいて補償平面の点数を決定した後、前記第１軸位置情報および前記第２軸位置情報を変数とし、かつ表１に示す前記第１軸への補償に適した第１補償データテーブル、および表２に示す前記第２軸への補償に適した第２補償データテーブルを作成し、次に前記第１補償データテーブルを前記第１ドライバ（２１）、前記第２補償データテーブルを前記第２ドライバ（３１）に格納すると共に前記第１ドライバ（２１）および前記第２ドライバ（３１）の補償機能を起動する。

引き続き図１および図３を参照すると、システムが初期化された後、従来の位置検出技術で前記第１軸上を移動する前記第１可動部材の第１動的位置情報（２３）を前記第１ドライバ（２１）にフィードバックし、ならびに前記第２軸上を移動する前記第２可動部材の第２動的位置情報（３３）を前記第２ドライバ（３１）にフィードバックし、同時に前記第１ドライバ（２１）に前記通信ユニット（４０）を介して前記第２ドライバ（３１）から前記第２動的位置情報を取得させ、ならびに前記第２ドライバ（３１）に前記通信ユニット（４０）を介して前記第１ドライバ（２１）から前記第１動的位置情報を取得させることで、第１動的誤差処理ユニット（２２）および前記第２動的誤差処理ユニット（３２）が得られた前記第１動的位置情報および第２動的位置情報に基づいて、前記第１補償データテーブルおよび前記第２補償データテーブルにより別々に計算した後、得られた対応の補償値で制御信号（２４）（３４）を介して前記第１可動部材および前記第２可動部材に対して変位の動的補償することができる。例えば、前記第１動的位置情報が第１軸位置１２０ｍｍに対応し、前記第２動的位置情報が第２軸位置９０ｍｍに対応する場合、前記第１補償データテーブルにより、前記第１ドライバ（２１）が前記第１可動部材の動的変位に与える補償値は－０．８５ｍｍであり、前記第２補償データテーブルにより、前記第２ドライバ（３１）が前記第２可動部材の動的変位に与える補償値は－０．８２ｍｍである。

上述の動的変位誤差補償を行った後、ボールバーテストを経て得られた図４に示すテスト結果の真円度は、１１．０μｍであり、図５の対照としての補償なしのボールバーテスト結果の真円度がわずか２３．５μｍであることと比較して、本発明は明らかに動的変位誤差補償を実現し、加工の精度を向上することができ、さらに、他の補償装置を追加する必要がなく、モータおよび周辺ドライブを使用することによってのみ実現することができ、経済的利益に利点があり、２軸以上の動的位置補償に適すことができ、在来の単軸補償と比較して、本発明の補償精度も大幅に向上させることができる。

なお、出願人がさらに言及する点は、上記実施例において前記第１軸と前記第２軸が互いに垂直であることを例示したが、これらに限定されるものではなく、互いに平行でも直交の状態でもよい。また、前記通信ユニットは、有線伝送に加えて無線伝送にすることもできる。重要なのは、前記第１ドライバが前記第２動的位置情報を取得するソースは前記第２ドライバに限定されず、前記通信ユニットの伝送を経ることなく、位置検出機構で前記第１動的位置情報および前記第２動的位置情報の両方を前記第１ドライバおよび前記第２ドライバにフィードバックさせることで、本発明の目的や効果を達成させることもできる。

１０ 動的変位誤差補償システム
２０ 第１モータ装置
２１ 第１ドライバ
２２ 第１動的誤差処理ユニット
２３ 位置情報
２４ 制御信号
３０ 第２モータ装置
３１ 第２ドライバ
３２ 第２動的誤差処理ユニット
３３ 位置情報
３４ 制御信号
４０ 通信ユニット
Ｘ 第１軸
Ｙ 第２軸
Ｗ 作業面

Claims (5)

1. 第１軸に沿って直線的に運動する第１可動部材および前記第１可動部材を駆動するための第１モータ装置と、
   第２軸に沿って直線的に運動する第２可動部材および前記第２可動部材を駆動するための第２モータ装置と、
   前記第１軸および前記第２軸における前記第１可動部材および前記第２可動部材の検出誤差補償データテーブルを取得することと、
   を含む動的変位誤差補償システムであって、
   前記検出誤差補償データテーブルは、第１補償データテーブルおよび第２補償データテーブルを有し、どちらも前記第１軸の位置情報および前記第２軸の位置情報を変数とし、それぞれ前記第１軸上の補償値および前記第２軸上の補償値を得；
   前記第１補償データテーブルは、前記第１モータ装置の第１ドライバに格納され、前記第１ドライバに第１動的誤差処理ユニットを備えさせ；
   前記第２補償データテーブルは、前記第２モータ装置の第２ドライバに格納され、前記第２ドライバに第２動的誤差処理ユニットを備えさせ；
   前記第１ドライバに前記第１軸上を移動する前記第１可動部材の第１動的位置情報および前記第２軸上を移動する前記第２可動部材の第２動的位置情報を取得させ、さらに前記第１動的誤差処理ユニットで前記第１補償データテーブルに基づいて演算して対応する補償値を得た後、これをもって前記第１軸における前記第１可動部材の変位を補償し；
   前記第２ドライバに前記第１動的位置情報および前記第２動的位置情報を取得させ、さらに前記第２動的誤差処理ユニットで前記第２補償データテーブルに基づいて演算して対応する補償値を得た後、これをもって前記第２軸における前記第２可動部材の変位を補償する、
   ことを特徴とする動的変位誤差補償システム。
2. 前記第１軸および前記第２軸は、互いに非同軸である請求項１に記載の動的変位誤差補償システム。
3. 前記第１ドライバおよび前記第２ドライバに電気的に接続された通信ユニットをさらに含む請求項１に記載の動的変位誤差補償システム。
4. 前記第１動的位置情報は、前記第１ドライバに伝送された後、さらに前記第１ドライバによって前記通信ユニットを介して前記第２ドライバに伝送され；前記第２動的位置情報は、先に第２ドライバに伝送された後、さらに第２ドライバによって通信ユニットを介して第１ドライバに伝送される請求項３に記載の動的変位誤差補償システム。
5. 前記通信ユニットは、前記第１ドライバと前記第２ドライバとの間で回線によって信号を伝送する請求項４に記載の動的変位誤差補償システム。

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