JP3120242B2 - 工作機械の高精度較正を行うための装置及び方法 - Google Patents
工作機械の高精度較正を行うための装置及び方法Info
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Description
ある。より詳しくは、本発明は、数値制御工作機械の角
誤差の定期較正のためのシステムに関する。
とによって、多くの産業用途における機械加工作業の精
度が潜在的に高くなってきている。しかしながら、所与
の機械で可能な最大精度を達成するためには、負荷条件
やトラック摩耗に起因する準静的誤差を較正し、補償す
ることが必要である。トラック及びガイドウェーとマシ
ンベースの幾何学的関係が工作機械の精度を決定する。
工作機械の最大精度を確保するためには、直線度不足、
直交度及びトラックのピッチ偏差、ロール偏差、さらに
はヨーイング偏差を最初に較正し、機械の使用寿命期間
を通して定期的に再較正する必要がある。
具と共にワークテーブルが用いられる。ワークないしは
加工物を所望の通りに機械加工するには、加工物を取り
付けたワークテーブルを全体として切削工具に対して水
平に移動させながら、切削工具を全体として一軸(通常
垂直軸)に沿って移動させる。高精度機械加工を行うた
めには、ワークテーブルと切削工具の移動を非常に正確
に制御しなければならない。さらに、非常に多岐にわた
る機械加工機能を可能にするためには、ワークテーブル
は直交二軸あるいは場合によっては三軸に沿って動かす
必要がある。
クテーブルは一般にトラック上に取り付けられ、沢山の
モータ、またはワークテーブルを駆動することができる
その他の装置が組み付けられる。ワークテーブルの制御
には、経時によって準静的誤差が発生する。これらの誤
差は、経時によるテーブル機構の摩耗、系に導入される
応力、経時による心狂い、及びその他の負荷誘導誤差や
熱誘導誤差等を含め、様々な原因で発生する。これらの
あらゆる誤差の結果として、各々の移動軸に角誤差が生
じる。
確保するためには、ワークテーブルの動きを定期的に較
正する必要がある。この較正は、従来、オートコリメー
タ、光学式直線定規、チルトメータ等の一連の計測器を
用いて行われてきた。従来、様々な装置が多数使用さ
れ、かつこれらの装置は複雑であるため、この従来の較
正プロセスは時間がかかる上、非常に高コストであっ
た。言うまでもなく、この時間及びコストがかかること
は、機械加工工場の経営にマイナスの影響がある。その
ために、これらの工作機械の定期較正を行うための従来
より簡単かつ低コストの方法を開発する必要がある。
間における様々な装置の運動及び動作を追跡する必要が
あった。より詳しく言うと、航空機や宇宙船は、追跡す
ることによって、宇宙空間における位置及び方位の現時
評価を持続する必要がある。その後、この情報は、航法
システムや自動操縦装置によって航空機及びその他の様
々なシステムの操作性改善のために利用される。航空電
子工学の分野では認められているように、これらの慣性
航法システムは、慣性空間における位置及び方位の非常
に精密な測定を可能にする。
は、それらのシステムの運動を追跡するためにジャイロ
スコープ及び加速度計の使用が必要である。このような
ジャイロスコープの一種としては、本願の譲受人に譲渡
済みのキルパトリック(Killpatrick)他の米国特許第
3,373,650号に記載されたリングレーザ・ジャイロスコ
ープがある。
能を全て利用することにより、精密機械加工に関する周
知の問題及び必要の一部を解決しようとするものであ
る。本発明では、工作機械の可動部材に取り付けられた
センサアセンブリを用いて、角誤差に関する情報を得
る。データは、センサアセンブリから前記アセンブリが
可動部材上で反復パターンに従って移動するのに伴って
取り込まれるので、その実際の動きを特定する形のデー
タが得られる。このデータは、可動部材の正確な角運動
に関するセンサアセンブリからの全ての情報を処理する
ための処理システムに供給される。処理装置には、可動
部材に取り付けられた位置センサによって可動部材の位
置を示す情報も供給される。このデータを可動部材の非
常に多くの所定の動作回数にわたって収集することによ
って、何らかの不整があれば、検出することができる。
言うまでもなく、これらの不整が検出されたならば、そ
れらのデータを用いて、機械加工中に部材の運動を制御
する精密制御システムを補償することができる。
かの重要な長所がある:(1)較正手順が自動化され
る;(2)トラックのピッチ偏角、ロール偏角及びヨー
イング偏角、並びに主軸対トラック偏角の較正をより高
効率及び高精度で行うことができる;(3)慣性測定技
術の使い易さ及びスピードによって、工作機械をユーザ
環境において容易に再較正することが可能になる。
ープを利用して精密工作機械の可動部材の運動を測定す
る高精度システムを提供することにある。本発明のもう
一つの目的は、これらの可動部材の運動における角誤差
の高精度特徴抽出のためのアルゴリズムを提供すること
によって工作機械の補償を可能にすることにある。
め、精密工作機械の自動較正を可能にするための較正方
法を提供することにある。
必要とせずにデータ収集及び演算の機能を遂行する自動
化システムを提供することにある。
面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明ら
かとなろう。
斜視図である。
械の各トラック方向の距離の関数としての偏角を得るシ
ステム及び方法を示すブロック図である。
る際に用いられるアルゴリズム的手法を図解したブロッ
ク図である。
送り時の軸方向移動に必要な独特な形の対称性を図解し
た曲線を示すグラフである。
角を導出する際に用いられるグラフである。
られるグラフである。
れるグラフである。
軸の不整を補償できるかどうかによって決まる。通常
は、各機械軸の偏差(ピッチ、ロール及びヨーイング偏
角;2つの軸間直線偏差)を特定するためのそれぞれ5つ
のパラメータのと、3本の機械軸の間の直交性を特定す
るための6つのパラメータが用いられ、全部で21のパラ
メータが較正されることになる。本発明においては、こ
れら21の工作機械の誤差の部分集合、すなわち各軸のピ
ッチ、ロール及びヨーイング偏角を測定するのに慣性セ
ンサアセンブリを使用する。
めの装置を示す。図1に示す数値制御工作機械10は、垂
直方向に動く主軸12、及び互いに直交する2本の水平軸
に沿って移動する可動部材またはテーブル14を有する。
主軸12及びテーブル14の運動は、これらの部材の方位に
角誤差を生じさせる不整によって影響を受ける。これら
の不整は、基準原点に対する相対的な軸位置の関数であ
り、ピッチ、ロール及びヨーイング成分によって特定さ
れる。本発明の較正法の機能は、慣性センサアセンブリ
を用いて機械のピッチ、ロール、及びヨーイング誤差を
測定することにある。
アセンブリ20及び機械位置エンコーダ16からのデータを
工作機械の所与の軸方向の全水平送りの間にわたって収
集するというものである。この情報は、その軸の偏角を
導出するために用いられる。この実施形態においては、
慣性センサアセンブリ20は直交方向に配向されたトライ
アッドをなすジャイロ21を有する。ジャイロデータは、
機械位置データと同時に収集され、プロセッサまたはPC
30に記憶される。ジャイロデータ及び機械位置データの
処理によって、その特定の軸の偏角(ピッチ、ロール、
ヨーイング)の推定値が測定軸沿いの位置の関数の形で
得られる。この前送りと逆送りからなる全送りを繰り返
し、測定結果の平均を取ることによって、機械の偏角の
最良の推定値を表す合成値が得られる。
して示してある。図から明らかなように、センサアセン
ブリ20は、センサ電子回路22によって照会され、センサ
電子回路22は、内部温度センサ24も照会する。これによ
って、ジャイロのインクリメント出力をジャイロ較正係
数装置26より供給される一組のジャイロ補償係数を用い
て温度の影響に関して補正することができる。ジャイロ
補償装置28は、ジャイロ較正係数装置26からこれらの係
数を受け取って、補償済みジャイロインクリメント角ベ
クトルΔθを発生する。センサ電子回路22からの照会パ
ルスを機械位置エンコーダ16へ送ることによって、工作
機械のトラックx沿いの機械位置が同時に測定される。
これによって、ユーザにより指定されたトラック沿いの
等間隔で配置された一連の点(x1…xN)の機械偏角を較
正するのに必要なデータが全て得られる。
リズムの基本的特徴を図解して示してある。ここで、図
3には一軸についてのみ図解してあると言うことに留意
すべきである。従って、これと同じプロセスが角測定軸
についてそれぞれ実行される。
いる。
メント角度を測定し、ジャイロインクリメント出力(Δ
θi)32を発生する。この出力32は、合算装置34によっ
てそれまでに測定されたジャイロ21からの全てのインク
リメント角度と合算されて、i番目のタイムポイントに
おける累積角度θi36を形成する。
ルタ処理される。このフィルタ38は1次または2次のロ
ーパスフィルタを用いることができ、あるいはこのよう
なフィルタを2つ以上カスケード状に接続するようにし
てもよい。このフィルタ処理によって、i番目のタイム
ポイントにおけるフィルタ済み累積ジャイロ出力 が得られる。フィルタ処理の目的は、累積ジャイロ出力
に入り込んだ量子化に起因するランダム成分及びジャイ
ロインクリメント出力中の他のランダムエラーを減衰さ
せることにある。
の終わりに対応するよう、ジャイロデータと同期が取ら
れる。このシーケンス状の機械位置測定値は、第2のフ
ィルタ装置42によってフィルタ処理される。第2のフィ
ルタ42は第1のフィルタ38とマッチングされているた
め、一方のフィルタについて選択されたフィルタ伝達関
数は全てもう一方のフィルタにも適用される。これらの
2つのフィルタをマッチングする理由は、ジャイロデー
タ及び機械位置データをどちらも同期した状態に保たれ
るようにするためである。この同期が維持されるのは、
これらのフィルタがマッチングされている場合だけであ
る。マッチングが取られていないと、2つの信号が、互
いに他方の信号に対してフィルタの時定数に比例した時
間のずれを生じる。第2のフィルタ42の出力は、フィル
タ済み機械位置46となる。
械位置測定値46は、「累積角度処理及び記憶」50という
名称のブロックによって処理される。この処理によっ
て、累積ジャイロデータのストリームはばらばらにさ
れ、トラックの所定のセグメントに従って分類される。
フィルタ済み累積ジャイロ出力は、時間的に一定間隔で
生じ、フィルタ済み位置信号46も一定間隔で生じるの
で、所望の結果を得るためには補間プロセスが必要であ
る。補間後には、偏角を求めようとする所定位置xkの各
々についてフィルタ済み累積ジャイロ誤差が既知とな
る。このプロセスは前送り及び逆送りの両方向について
行われ、機械が前送り方向でk番目のトラック位置にあ
るときフィルタ済み累積角度 が、また機械が逆送り方向で同じトラック位置にあると
きフィルタ累積角度 が得られる。
上のk番目のポイント間でのフィルタ済み累積ジャイロ
出力の変化が前送り及び逆送りの両方向について求めら
れ、合算ポイント52で微分される。これを行うことによ
って、ジャイロの偏り及び地球の速度に起因するジャイ
ロ出力中の固定された(一般に未知の)成分の影響が排
除される。同時に、所与のトラックセグメント全体にわ
たってのトラック偏角の変化に応答するジャイロ出力の
成分が強化される(倍加される)。従って、この差にブ
ロック54で1/2を乗じることによって、k番目のトラッ
クセグメント全体にわたるトラック偏角の変化量Δαk5
6が得られる。
点から終点までのトラック偏角の累積変化量αk60がト
ラック位置の関数の形で得られる。
するジャイロによって測定されるものに関する知見を利
用したものである。この任意の時間間隔にわたるインク
リメントジャイロ出力は、下記の成分の和で構成されて
いる。
度成分に起因する固定成分。ジャイロの方位が地球の回
転速度ベクトルに対して相対的に固定されていれば常に
一定である。これは、公称的に直線のマシントラックに
全て当てはまる。
ラック角運動に対する固定具によるジャイロの小さな外
部からの運動、及びトラック不整のために角運動に重畳
される機械の外部からの高周波角運動等に起因するラン
ダム成分。
ある所望の角運動。
イロ出力のランダム成分を大きく減衰させるようにして
あり、他方、前送りと逆送りの累積角度変化の結合は、
ジャイロ出力の固定(未知)成分を除去するようになっ
ている。これによって、トラック偏角と全く等しいトラ
ックの局所曲率に応答する成分だけが残される。
き出すことができる。所与のトラック上の間隔にわたる
ジャイロのフィルタ済み累積インクリメント出力は次式
によって表される。
ラックの湾曲に起因する角変化量 ξk f=k番目のトラックセグメントの前送り移動全体
にわたるフィルタ済みジャイロ出力中のランダム誤差 ξk r=k番目のトラックセグメントの逆送り移動全体
にわたるフィルタ済みジャイロ出力中のランダム誤差 tk f=前送り方向のk番目のトラックセグメントの終
点到達に対応する時刻 tk r=逆送り方向のk番目のトラックセグメントの終
点到達に対応する時刻 Ω=ジャイロにより測定される一定角速度(地球の速
度プラス ジャイロの偏り)、そして、 トラック湾曲に起因する角変化量Δαkは次式によっ
て与えられる。
ックの曲率半径 xk=トラックの始点からk番目のトラックセグメント
の終点までの距離 上式(3)から明らかなように、トラック曲率による
角変化量Δαkは、運動がk番目のトラックを通って前
送り方向に行われるときは正になり、トラックの同じセ
グメントを通って逆送り方向に行われるときは負にな
る。従って、この角度は、上に定義したように前送り方
向と逆送り方向の累積角度の差を減算によって求め、2
で割ることによって得られる。これを式で表すと、次式
のようになる。
(4)によって定義されるトラック曲率の変化を全て累
積することによって求められる。これを式で表すと、次
式のようになる。
ック偏角量である。式(5)によって与えられるような
形の方程式は、機械の各軸毎に3つの角誤差(ピッチ、
ロール、及びヨーイング)を定義し、3つの各ジャイロ
はこれら3つの角誤差の1つを導出するための必要情報
を供給する。
度及びジャイロの偏りに起因する未知の角速度Ωの影響
は、下記の条件が成り立つ場合にのみ、トラックの各セ
グメントの前送り移動及び逆送り移動全体にわたって相
殺されるということに留意すべきである。
機械の運動が図4に示すように対称性を有する場合にの
み満たされる。この種の機械運動は、トラックの終点の
回りに対称であり、数値制御装置によって容易に制御す
ることができる。
いられる基本的関係を図後にグラフ化して示す。M回の
このような送りの結果を処理し、平均することによっ
て、一回送り推測値は著しく改善される。これを式で表
すと、この処理は次式で表される。
の角誤差である。
の各セグメントについて前送り及び逆送り両方向とも同
じであると仮定されている。これは、どの工作機械につ
いても常に当てはまるわけではなく、より一般的には、
機械が前送り方向に移動しているとき、機械が逆送り方
向に移動しているときとは幾分異なる値が得られる。し
かし、たとえそうであっても、方程式(1)乃至(5)
によって表される処理法式を用いると、「平均偏角」と
呼ばれるものが得られる。精密な補償を行うためには、
工作機械についての平均角誤差特性のほか、前送り方向
と逆送り方向の偏角誤差を別々に特定することが必要で
ある。これは、完全な前送り/逆送りの往復送り全体に
わたるデータを用いて行うことができ、「閉路」理論を
用いることによって、ジャイロ出力中の一定成分の推測
値を導き出すことができる。(閉路では、閉じた送り経
路を一回りした正味角変化量がゼロでなければならな
い)。閉路原理を適用すると、下記のような関係が得ら
れる(図6参照)。
るときの時刻 tl r=往復経路始点で機械が逆送り方向に移動してい
るときの時刻 tN f=往復経路終点で機械が前送り方向に移動してい
るときの時刻 tN r=往復経路終点で機械が逆送り方向に移動してい
るときの時刻 Ω=ジャイロによって測定された角速度の未知の一定
成分 次に、ジャイロ出力中の未知の一定成分Ωは、式
(8)から容易に計算され、これによって を用いることにより前送り方向のフィルタ済み累積角度
データを補正することができ、かつ を用いることによって逆送り方向のフィルタ済み累積角
度データを補正することができる。
すれば、基準原点から測定した総トラック偏角量を、前
送り方向については αf k=αf k-1+Δαf k (9) によって、また逆送り方向については αr k=αr k-1+Δαr k (10) によって別々に得ることができる。
いて個々の結果の平均を取ることによって、M回の送り
に基づく最良の推定値を得ることができる。
クラッシの測定も不可欠である。(本願において、バッ
クラッシとは、軸沿いの移動方向が逆転するときほとん
ど瞬間的に生じる軸の角方位の変化と定義されてい
る)。工作機械の各軸の偏角を測定するために用いた方
法は、それら各軸のバックラッシを測定するためにも使
うことができ、特別にそのための手順を用いる必要がな
い。
定に基づいて行われる(図6参照)。
に生じ、トラックの両端での始動と停止の過程で大きさ
が同じで符号が逆の角変化が現れるので、完全な一往復
送り全体では、正味の累積角度変化はゼロになる。(こ
れは、前に、ジャイロ出力中の一定成分を導出する際に
用いた閉路の別の表し方である)。
て同じである地球の速度及び偏りに起因する固定成分を
有する。
の折り返しの各々における前送り方向及び逆送り方向で
どちらもトラックの同じ部分が用いられるならば、トラ
ックの両端の前後でゼロである。
とができる。
bは、トラックの端部の折り返しの間に生じるフィルタ
済みインクリメント角度変化で、次式によって定義され
る。
ける折り返しに対応する時間であり、次式によって定義
される。
る。
定成分Wは次式 によって求められ、これによってバックラッシBは次式 B=Δθa(1−r)−rΔθb (14) で求められる。式中、rは次式で定義される。
回のそのような送りから得られる最良の推定値はそれら
の単独バックラッシ推定値の平均であり、次式で表され
る。
ッシの最良の推定値であり、B(i)はi番目の送りに対応
するバックラッシである。
械の出力の一部として角度エンコーダから導出されるテ
ーブルの指示角度の誤差を求めることからなる。これを
行う手段は、直線軸の較正で用いたものと類似している
が、この場合は、直線軸の較正における前送り/逆送り
運動ではなく、時計回り/反時計回りのワークテーブル
回転を繰り返し行う。この測定手段は、下記の仮定に基
づいて行われる。
ャイロデータ及び角度エンコーダデータを収集する。
と始動を行う。
0゜のポイントを通過するよう、毎回360゜より少し余分
に回転させる。
テーブル送りの全体にわたって本質的に一定である。
ロの入力軸をテーブルの回転軸方向に合致させてジャイ
ロの偏りとスケールファクタを同時に較正することが必
要である。これは、テーブルの角度エンコーダのゼロ基
準点を便宜上視準マークとして用いることによって、テ
ーブルの正確に360゜の時計回り及び反時計回りの回転
中にジャイロの偏り(実際には、偏りプラス地球の回転
速度)及びスケールファクタを較正できるようにするこ
とにより達成される。処理方程式は、下記の2つの関係
が導かれる二重閉路条件を用いて導出される(図7参
照)。
一致させたジャイロの偏り及びスケールファクタであ
る。
(16)及び(17)から直接求めることができ、これによ
ってテーブルの角変位の各セグメントにわたる補正後の
フィルタ済み累積インクリメント角度とその指示値との
差を形成することによって、角度エンコーダの誤差を求
めることができる。これは、テーブルの時計回り及び反
時計回りの両方向の回転運動について行うことによっ
て、下記の関係が得られる。
時計回りの回転全体にわたる角誤差であり、xkは角変位
のk番目のセグメントの終わりにおけるテーブル角度を
表す。
ブル角変位のk番目のセグメントに対する誤差を得る。
これは、次式で表される。
とにより0゜ポイントから測定した角度エンコーダの累
積誤差βkを求めることができ、下記の方程式が得られ
る。
エンコーダ誤差の推測値を用いて、M回の繰返しから次
式により最良の推定値に到達することができる。
(i)はk番目の時計回り・反時計回り回転から得られる
角度エンコーダ誤差である。
サアセンブリ20を用いた実施形態について説明する。こ
の実施形態の概念では、工作機械の加速度はゼロである
か(トラックを横切る方向)、または機械の位置データ
(トラック沿いの方向)を処理することによって正確に
知ることができるものと仮定されている。
偏角に変換するために必要な処理アルファニューメリッ
クは、図3に示す構造に基づいている。累積角度θ
kは、ジャイロのΔθを累積する代わりに、次式によっ
て加速度計から直接得ることができる。
測定される加速度 k=トラック上のk番目のポイントのトラック位置
から導出されるトラック加速度 g=重力の加速度 方程式(23)は、トラック方向でも、トラック直交方
向でも(その場合は、k=0)適用できるように一般
化されている。
グされたフィルタを通されて、フィルタ済み累積角度 になる。このフィルタ済み累積角度は、ジャイロから導
出される同じ角度の処理と区別がつかない仕方で、図3
に示す次操作において処理される。
という意味で、ゼロ初期値から始まる累積角度である同
様の名称の累積ジャイロインクリメント角度とは異なる
意味を有する。トラックの相続くセグメントにわたるθ
kの変化しか処理方程式には現れないので、これら2つ
の角度は区別なくしようとすることができる。一部の実
施態様においては、式(23)で必要な加速度は加速度計
から直接得ることはできず、むしろ、加速度計の自然の
出力がインクリメント速度のストリームになっているこ
ともある。そのような場合は、必要な加速度は、インク
リメント速度をある有限の時間間隔にわたって合計し、
その時間間隔の長さで割ることによって導出することが
できる。
リから得られる測定値を工作機械から得られる位置測定
値と共に用いることによって、工作機械の角誤差の非常
に正確な較正を行うことができる。しかしながら、故障
した、あるいは劣化したセンサが使用される結果、較正
が不十分になる可能性も依然として無視できない。較正
不備の結果として、高価な部品にダメージが及ぶのを防
ぐために、センサ機能監視機構を取り入れることも可能
である。
を互いに直角に配置された3つのセンサに対して斜交さ
せた第4のジャイロを付加することによって監視するこ
とができる。ここで、たとえば、第4のジャイロの入力
軸を3つの直行センサの入力軸によって形成される立方
体の対角線に沿って配置したと仮定する。すると、斜め
に配置したジャイロによって検出されるインクリメント
角度は、3本の直行軸回りのインクリメント角度と次式
のように関連づけられる。
リメント角度 Δθs=斜光ジャイロによって検出されるインクリメ
ント角度 式(24)によって表される関係では、4つの全てのセ
ンサにおける故障または劣化を検出する手段として利用
可能なパリティ慣性が成り立つ。
独特の使い方が可能である。すなわち、個々のセンサ出
力から計算した4つの偏角から下記のようにしてパリテ
ィ信号を形成することができる。
(完全なセンサの場合、公称的にゼロ) αk=トラック方向に配置されたセンサにより測定さ
れるトラック上のk番目のポイントにおける偏角 βk=トラック直行方向に配置されたセンサにより測
定されるトラック上のk番目のポイントにおける偏角 γk=垂直ジャイロにより測定されるトラック上のk
番目のポイントにおける偏角 εk=斜光ジャイロにより測定されるトラック上のk
番目のポイントにおける偏角 従って、Pkの値を調べ、その値が正常時に検出される
固定センサ誤差及びランダムセンサ誤差に関して適切な
限度内にあることを確認することによってあらゆるセン
サ故障または劣化を検出することができる。
る精度も、4つの偏角関数を全て用いることによって改
善することができる。これは、利用することのできる4
つの偏角関数から直交軸回りの3つの偏角を次式によっ
て導出する最小二乗法を用いることにより達成される。
よって定義される。
偏角(ピッチ、ロール、ヨーイング)であり、αk、β
k、γk及びεkは、3つの直交センサ出力及び斜光セ
ンサ出力から求められる偏角である。
Claims (7)
- 【請求項1】精密工作機械に一体に装着された切削工具
が加工物を加工する際その切削工具に対する偏角を補償
するようその切削工具を較正するための装置において: 前記工作機械に付随して用いられ、切削工具に対して加
工物を相対的に移動させるための一定のフル運動レンジ
を有する可動部材と; 前記可動部材に取り付けられていて、3本の直交軸沿い
の運動に応答し、検出ヨーイング運動、検出ピッチ運
動、及び検出ロール運動を表す出力を得るセンサアセン
ブリと; 前記可動部材に取り付けられていて、所定の始点に対す
る前記可動部材の相対位置を表す位置信号出力を得る位
置センサと; 前記センサアセンブリの出力及び前記位置信号出力に接
続されていて、前記可動部材がそのフル運動レンジにわ
たって移動する間にデータを収集し、前記始点に対する
前記可動部材の相対位置の関数として偏角を計算する処
理装置と; を具備した装置。 - 【請求項2】上記センサアセンブリが4つのジャイロス
コープを具備し、その最初の3つのジャイロは各々の入
力軸を互いに直交させて配置されており、第4のジャイ
ロは、前記最初の3つのジャイロによって検出される回
転の中の成分を検出するようその軸が配置されている請
求項1記載の装置。 - 【請求項3】上記処理装置が第1のフィルタ手段と第2
のフィルタ手段とを有し、前記第1のフィルタ手段が上
記センサアセンブリの出力に接続されていて第1のフィ
ルタ手段出力を有し、前記第1のフィルタ手段が所定の
フィルタ関数に従ってノイズをフィルタリングして前記
第1のフィルタ手段出力にフィルタ済み角度信号を発生
し、前記第2のフィルタ手段が上記位置信号出力に接続
されていて第2のフイルタ手段出力を有し、前記第2の
フィルタ手段が前記所定のフィルタ関数に従ってノイズ
をフィルタリングして前記第2のフィルタ手段出力にフ
ィルタ済み位置度信号を発生する請求項1記載の装置。 - 【請求項4】数値制御工作機械のトラックに沿って並進
運動するテーブルの運動の偏角を検出して、前記偏角を
補償する補正関数を得る較正装置において: 前記テーブルに取り付けられていて、トラックを走行す
る前記テーブルの慣性運動を検出する慣性センサ出力を
有するセンサアセンブリと; 前記工作機械に取り付けられていて、前記工作機械に対
する前記テーブルの相対位置を検出する位置信号出力を
有する位置エンコーダと; 前記慣性センサ出力に接続されていて、データを受け取
り、前記データを一定期間にわたって合計して累積セン
サ出力を得る合計手段と; 前記合計手段に接続されていて、前記累積センサ出力を
受け取り、フィルタ済みセンサ出力を得、所定のフィル
タ関数に従いノイズを除去する第1のフィルタ手段と; 前記位置エンコーダに接続されていて、前記位置信号出
力を受け取り、フィルタ済み位置信号出力を得、前記所
定のフィルタ関数に従いノイズを除去する第2のフィル
タ手段と; 前記センサアセンブリ及び前記位置エンコーダに接続さ
れ、複数組のセンサ指示値及び位置指示値及び、従っ
て、複数組のフィルタ済み位置信号出力及びフィルタ済
みセンサ出力の読み取りをトリガーするように前記セン
サアセンブリ及び前記位置エンコーダの動作を調整する
ための、制御出力を有するプロセッサ手段であって、複
数組のフィルタ済み位置信号出力及び複数組のセンサ出
力を累積して、トラック全体の走行にわたって累積され
た一組の位置対偏角データを生成するプロセッサ手段
と; を具備した較正装置。 - 【請求項5】数値制御精密工作機械上の可動部材の運動
の偏角を測定する方法において: 前記数値制御精密工作機械の前記可動部材を前送り方向
及び逆送り方向の両方向にそのフル運動レンジにわたっ
て走行させるステップと; 前記可動部材が走行している間に、前記可動部材に取り
付けられた慣性センサアセンブリからセンサデータを収
集するステップと; 前記可動部材の所定の始点に対する相対位置を表す信号
を発生する前記可動部材に取り付けられた位置エンコー
ダからの位置データを累積するステップと; 前記可動部材の運動レンジを前記フル運動レンジの一部
を各々表す複数のセグメントに区切るするステップと; 前記慣性センサアセンブリからの前記複数の各セグメン
トに対応する前記可動部材の前送り運動から得られる前
送り運動データ、及び前記可動部材の逆送り運動から得
られる逆送り運動データを含むデータを識別するステッ
プと; 前記複数の各セグメント毎に上記ステップにより識別さ
れたデータを処理して、 そのステップについての偏角を求めるステップで、前記
各セグメント毎に前記前送り運動データと前記逆送り運
動データを加算して、一定誤差項を全く含まないそのセ
グメントについての真の偏角を得るステップ、及び全て
のセグメントについての真の偏角を累積して、前記可動
部材の運動レンジ全体についての偏角関数を求めるステ
ップを含むステップと; を具備した方法。 - 【請求項6】所定のフィルタ関数に従ってノイズを除去
するように上記のセンサデータを処理前にフィルタ処理
するステップと; 所定のフィルタ関数に従ってノイズを除去するように上
記位置信号データを処理前にフィルタ処理するステップ
と; をさらに具備した請求項5記載の方法。 - 【請求項7】上記識別されたデータを処理して工作機械
内部のバックラッシを測定するステップをさらに具備し
た請求項5記載の方法。
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