JP3171770B2 - Ｎｃ工作機械の移動位置誤差補正方法および移動位置誤差補正確認方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械の移動位
置誤差補正方法および移動位置誤差補正確認方法に関
し、特に動的変位計測法により計測される機械の移動位
置に基づく移動位置の誤差補正方法および移動位置誤差
補正結果を確認する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ工作機械において、送りねじピッチ
のサイクリックエラー等に起因する工作機械の移動位置
誤差を補正する方法として、所定ピッチをもって複数個
の測定点を設定し、この各測定点に機械を移動させ、そ
の各測定点において機械を停止させて基準位置よりの機
械の移動位置を計測手段により計測し、その計測値に基
づいて各測定点における位置誤差量からその各測定点を
補正点座標とした移動位置誤差補正量を算出し、その各
補正点座標について移動位置誤差補正量を設定するピッ
チ誤差点補正方法と、各測定点における位置誤差量から
その各測定点における移動位置誤差補正量を算出し、こ
の移動位置誤差補正量より測定点間における移動位置誤
差補正量を直線補間による演算により設定するピッチ誤
差勾配補正方法とが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来一般に、ピッチ誤
差点補正方法における補正点座標の設定個数は機械の移
動ストロークに拘らず、数１０点程度、多くの場合、最
大で８０点程度であり、このためこの補正方法では、５
０〜１００ｍｍ程度の比較的大きい間隔をもって補正点
座標が設定され、細かい補正を行うことができない。

【０００４】図８（ａ）に示されているように、補正点
座標の間隔、換言すれば誤差の測定点ピッチが大きい
と、サイクリックエラーによる誤差を検出できず、サイ
クリックエラーを補償することができない。このことは
図８（ｂ）に示されているように、誤差の測定点ピッチ
を小さくすることにより解消できるが、しかし測定点ピ
ッチを小さくすることも、測定時間の問題によって限度
があり、機械の動きと同等の測定データを得ることが難
しい。

【０００５】ピッチ誤差勾配補正方法では、補正精度が
少し改善されるが、しかし機械の移動位置の計測点個数
はピッチ誤差点補正方法における場合と同等であるか
ら、大幅には改善されない。

【０００６】またピッチ誤差点補正方法とピッチ誤差勾
配補正方法の何れにおいても、機械の移動位置の計測
は、機械を停止させて行うため、測定に時間がかかり、
補正精度の向上のために計測点間隔が微小化されるほど
測定に時間がかかることになる。

【０００７】また何れの場合も機械の移動位置の計測が
機械を停止させて行う静的測定であるため静的誤差要因
による移動位置誤差を補正できても、機械移動の速度、
加減速、ロストモーションなどの影響を受ける動的誤差
要因を含む移動位置誤差について補正することはできな
い。

【０００８】また、従来は、移動位置誤差補正の結果を
容易に確認することができない。

【０００９】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、移動位置誤差検出のための機械の移
動位置の計測に時間がかかることがなく、細かい移動位
置補正を行え、しかも動的誤差要因を含む移動位置誤差
に関しても適切に移動位置補正を行い、更にはドループ
量、温度変化を加味して更に高精度な移動位置誤差補正
を行うＮＣ工作機械の移動位置誤差補正方法および移動
位置誤差補正の結果を容易に確認できるようにする移動
位置誤差補正確認方法を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成す
るために、請求項１によるＮＣ工作機械の移動位置誤差
補正方法は、ＮＣ装置（７）のＮＣプログラム実行部
（９）より工作機械のサーボモータ（３）の駆動制御部
（１１）へ移動指令を出力し、この移動指令により前記
サーボモータ（３）を駆動せしめて機械を移動させなが
ら機械の移動位置を動的変位計測装置（１５）により計
測し、前記駆動制御部（１１）へ出力した移動指令値が
動的位置誤差演算コンピュータ（２５）の指令値データ
記憶部（２７）へ記憶されると共に、前記動的変位計測
装置（１５）で計測された計測値が動的位置誤差演算コ
ンピュータ（２５）の計測値データ記憶部（２８）へ記
憶され、前記指令値データ記憶部（２７）、計測値デー
タ記憶部（２８）にそれぞれ記憶された指令値データ、
記憶値データが動的位置誤差演算コンピュタ（２５）の
動的位置誤差演算部（２９）に取り込まれて動的位置誤
差量データが演算された後、移動位置誤差補正値演算コ
ンピュータ（３１）に入力されて、この移動位置誤差補
正値演算コンピュータ（３１）で高周波成分除去モード
であるか否かの判別と、平均値による補正モードである
か否かの判別と、動的位置誤差量のサンプリング間隔を
所要の補正サイクルピッチに応じて設定して補正データ
個数を必要最小限モードであるか否かの判別を順に行っ
て動的位置誤差量データを抽出し、そのデータを移動位
置誤差補正値演算コンピュータ（３１）に取り込んで演
算して移動位置誤差補正値を前記駆動制御部（１１）の
補正演算部（３３）に転送し補正を行うことを特徴とす
るものである。

【００１１】この補正方法で使用される動的変位計測装
置には、ダイナミックレーザシステムを使用してレーザ
ビームを固定配置のビームスプリッタおよび反射用プリ
ズムと機械移動体に配置した反射用プリズムとに照射
し、ドップラ効果によるレーザビームの周波数差を検出
して機械の移動位置を計測するレーザ干渉法を応用した
ものがある。

【００１２】請求項２によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法は、ＮＣ装置（７）のＮＣプログラム実行部
（９）より工作機械のサーボモータ（３）の駆動制御部
（１１）へ移動指令を出力し、この移動指令により前記
サーボモータ（３）を駆動せしめて機械を移動させなが
ら機械の移動位置を動的変位計測装置（１５）により計
測し、前記サーボモータ（３）の回転量をロータリエン
コーダ（１３）で検出し、この検出された回転量の計測
データが動的位置誤差演算コンピュータ（２５）の回転
量データ記憶部（２６）に記憶されると共に、前記動的
変位計測装置（１５）で計測された計測値が動的位置誤
差演算コンピュータ（２５）の計測値データ記憶部（２
８）へ記憶され、前記回転量データ記憶部（２６）、計
測値データ記憶部（２８）にそれぞれ記憶された回転量
データ、計測値データが動的位置誤差演算コンピュータ
（２５）の動的位置誤差演算部（２９）に取り込まれて
動的位置誤差量データが演算された後、移動位置誤差補
正値演算コンピュータ（３１）に入力されて、この移動
位置誤差補正値演算コンピュータ（３１）で高周波成分
除去モードであるか否かの判別と、平均値による補正モ
ードであるか否かの判別と、動的位置誤差量のサンプリ
ング間隔を所要の補正サイクルピッチに応じて設定して
補正データ個数を必要最小限モードであるか否かの判別
を順に行って動的位置誤差量データを抽出し、そのデー
タを移動位置誤差補正値演算コンピュータ（３１）に取
り込んで演算して移動位置誤差補正値を前記駆動制御部
（１１）の補正演算部（３３）に転送し補正を行うこと
を特徴とするものである。

【００１３】請求項３によるこの発明のＮＣ工作機械の
移動位置誤差補正方法は、請求項１又は２記載のＮＣ工
作機械の移動位置誤差補正方法において、前記動的変位
計測装置（１５）による機械の移動位置の計測を機械移
動の往路と復路の各々で行い、往路と復路とで各々個別
に動的位置誤差量を算出し、動的位置誤差量に基づく移
動位置誤差補正を往路と復路とで各々個別に行うことを
特徴とするものである。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】請求項４によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法は、請求項１〜３の何れかに記載のＮＣ工作
機械の移動位置誤差補正方法において、前記動的位置誤
差量あるいは当該動的位置誤差量に基づく移動位置誤差
補正量が設定値以上の場合には前記動的変位計測法によ
る機械の移動位置の計測を再度行い、動的位置誤差量の
算出を再度行うことを特徴としている。

【００１９】請求項５によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法は、請求項１〜４の何れかに記載のＮＣ工作
機械の移動位置誤差補正方法において、多軸同時移動に
おいて、前記動的変位計測装置による機械の移動位置の
計測を各軸毎に行なって前記動的位置誤差量の算出を各
軸毎に行い、その各軸毎の動的位置誤差量に基づて移動
位置誤差補正を各軸毎に行うことを特徴としている。

【００２０】請求項６によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法は、請求項１〜４の何れかに記載のＮＣ工作
機械の移動位置誤差補正方法において、機械移動速度と
前記サーボモータの位置フィードバックのループゲイン
よりドループ量を算出し、ドループ量を加味して前記移
動位置誤差補正を行うことを特徴としている。

【００２１】請求項７によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法は、請求項１〜５の何れかに記載のＮＣ工作
機械の移動位置誤差補正方法において、温度検出手段に
より温度を検出し、前記温度検出手段により検出された
温度を加味して前記移動位置誤差補正を行うことを特徴
としている。

【００２２】請求項８によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正確認方法は、ＮＣ装置（７）のＮＣプログラム実
行部（９）より工作機械のサーボモータ（３）の駆動制
御部（１１）へ移動指令を出力し、この移動指令により
前記サーボモータ（３）を駆動せしめて機械を移動させ
ながら機械の移動位置を動的変位計測装置（１５）によ
り計測し、前記駆動制御部（１１）へ出力した移動指令
値が動的位置誤差演算コンピュータ（２５）の指令値デ
ータ記憶部（２７）へ記憶されると共に、前記動的変位
計測装置（１５）で計測された計測値が動的位置誤差演
算コンピュータ（２５）の計測値データ記憶部（２８）
へ記憶され、前記指令値データ記憶部（２７）、記憶値
データ記憶部（２８）にそれぞれ記憶された指令値デー
タ、記憶値データが動的位置誤差演算コンピュータ（２
５）の動的位置誤差演算部（２９）に取り込まれて動的
位置誤差量データが演算された後、移動位置誤差補正値
演算コンピュータ（３１）に入力されて、この移動位置
誤差補正値演算コンピュータ（３１）で高周波成分除去
モードであるか否かの判別と、平均値による補正モード
であるか否かの判別と、動的位置誤差量のサンプリング
間隔を所要の補正サイクルピッチに応じて設定して補正
データ個数を必要最小限モードであるか否かの判別を順
に行って動的位置誤差量データを抽出し、そのデータを
ディスプレイあるいはプリント出力することを特徴とす
るものである。

【００２３】

【作用】請求項１によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補
正方法では、ＮＣ装置より工作機械のサーボモータの駆
動制御部へ出力した移動指令により機械が移動している
状態にてレーザ干渉法等による動的変位計測装置により
機械の移動位置を連続的に計測し、この動的変位計測装
置により連続的に計測した機械の移動位置とサーボモー
タ駆動制御部へ出力した移動指令が示す機械位置との差
より順に、高周波除去モード、平均値による補正モード
および必要最小限モードで判別して必要な動的位置誤差
量を算出し、この動的位置誤差量により移動位置誤差補
正を行う。

【００２４】請求項２によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、ＮＣ装置より工作機械のサーボモータ
の駆動制御部へ出力した移動指令により機械が移動して
いる状態にてレーザ干渉法等による動的変位計測装置に
より機械の移動位置を連続的に計測すると共にサーボモ
ータの回転量を検出し、動的変位計測装置により計測さ
れた機械の移動位置とサーボモータの回転量検出値が示
す機械位置との差より順に、高周波除去モード、平均値
による補正モードおよび必要最小限モードで判別して必
要な動的位置誤差量を算出し、この動的位置誤差量に基
づいて移動位置誤差補正を行う。

【００２５】請求項３によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、上述の動的変位計測装置による機械の
移動位置の計測を機械移動の往路と復路の各々で行って
往路と復路とで個別に前記動的位置誤差量を算出し、動
的位置誤差補正を往路と復路とで個別の動的位置誤差量
に基づいて行う。

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】請求項４によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、前記動的位置誤差量あるいは当該動的
位置誤差量に基づく移動位置誤差補正量が設定値以上の
場合には機械の移動位置計測時に一過性の大きい外乱が
生じたとして前記動的変位計測装置による機械の移動位
置の計測を再度行なって動的位置誤差量の再計算する。

【００３０】請求項５によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、上述の動的変位計測装置による機械の
移動位置の計測を各軸毎に行い、その各軸毎の動的位置
誤差量に基づいて各軸毎に移動位置誤差補正を行う。

【００３１】請求項６によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、動的位置誤差量により移動位置誤差補
正を、ドループ量を加味して行う。

【００３２】請求項７によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、動的位置誤差量により移動位置誤差補
正を、温度を加味して行う。

【００３３】請求項８によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正確認方法では、ＮＣ装置より工作機械のサーボモ
ータの駆動制御部へ出力した移動位置誤差補正後の移動
指令により機械が移動している状態にてレーザ干渉法等
による動的変位計測装置により機械の移動位置を連続的
に計測し、動的変位計測装置により連続的に計測した機
械の移動位置と移動位置誤差補正後の移動指令が示す機
械位置との差より順に、高周波除去モード、平均値によ
る補正モードおよび必要最小限モードで判別して必要な
動的位置誤差量を算出し、この動的位置誤差量を外部へ
出力する。この出力情報より移動位置誤差補正結果を定
量的に確認、評価することができる。

【００３４】

【実施例】以下に添付の図を参照して本発明を実施例に
ついて詳細に説明する。

【００３５】図１は本発明によるＮＣ工作機械の移動位
置誤差補正方法の実施に使用する移動位置誤差補正シス
テムの一実施例を示している。図１において、符号１は
ＮＣ工作機械のテーブルを示している。テーブル１はサ
ーボモータ３によって回転駆動される送りねじ５により
図１において左右方向に移動する。

【００３６】ＮＣ装置７は、ＮＣプログラム実行部９
と、サーボモータ３の駆動制御部１１とを有している。
ＮＣプログラム実行部９は、ＮＣプログラムを実行し、
移動指令を駆動制御部１１へ出力する。駆動制御部１１
はサーボモータ３に接続されたロータリエンコーダ１３
よりサーボモータ３の回転量を位置フィードバック信号
として入力し、セミクローズドループ方式にてサーボモ
ータ３の回転駆動を制御する。

【００３７】機械の移動位置の計測時には、ＮＣ工作機
械に動的変位計測装置１５が取り付けられる。動的変位
計測装置１５は、レーザ干渉計を利用したものであり、
レーザ出力装置やレーザ受光器などを含む計測器本体１
７と、固定配置のビームスプリッタ１９およびビームス
プリッタ１９に接続された反射用プリズム２１と、テー
ブル１に取り付けられた可動反射用プリズム２３とを有
している。

【００３８】動的変位計測装置１５は、計測器本体１７
より出射されたレーザビームをビームスプリッタ１９に
よって分光し、分光したレーザビームの一方を参照光と
して反射用プリズム２１にて計測器本体１７に折り帰え
させ、他方のレーザビームの一方を計測光として可動反
射用プリズム２３にて計測器本体１７に折り帰えさせ、
テーブル１の移動によって計測光の光路長さが変化する
ことによりドップラ効果で変化する計測光の周波数と参
照光の周波数との差を検出し、これによりテーブル１を
移動させながら、その移動位置、即ち機械の移動位置を
連続的に計測する。以下、この計測値を機械移動位置計
測値と云う。

【００３９】動的変位計測装置１５による機械の移動位
置の計測は、ＮＣプログラム実行部９より駆動制御部１
１へ移動指令を出力し、サーボモータ３によってテーブ
ル１を要求される所要の計測ストロークだけ往復動させ
ることにより、その計測ストロークの往路と復路の各々
で行う。

【００４０】この機械の移動位置の計測のための移動指
令は駆動制御部１１への出力と共に動的位置誤差演算コ
ンピュータ２５にも出力する。

【００４１】動的位置誤差演算コンピュータ２５は、指
令値データ記憶部２７と、計測値データ記憶部２８と、
動的位置誤差演算部２９とを有している。

【００４２】指令値データ記憶部２７はＮＣプログラム
実行部９が出力する移動指令が示す機械位置のデータを
一計測ストローク分の時系列データとしてストアする。

【００４３】計測値データ記憶部２８は動的変位計測装
置１５による機械の移動位置の計測値データを一計測ス
トローク分の時系列データとしてストアする。

【００４４】動的位置誤差演算部２９は、位置ループゲ
インなどのサーボパラメータと送り速度、加減速特性な
どのデータを与えられ、指令値データ記憶部２７がスト
アしている機械位置データと計測値データ記憶部２８が
ストアしている機械の移動位置の計測値データとを読み
出し、指令値データ記憶部２７の機械位置データと計測
値データ記憶部２８の計測値データとの差より動的位置
誤差量を演算する。

【００４５】この動的位置誤差量の演算に際して指令値
データ記憶部２７がストアしている機械位置データに対
して計測値データ記憶部２８がストアしている機械の移
動位置の計測値データは、時系列で見て、サーボパラメ
ータや送り速度、加減速特性等により決まる定常的な位
相遅れ（時間遅れ）を有しているから、この位相遅れ度
を同定し、同定した位相遅れ度を考慮して各記憶部２
７、２８よりのデータを対応させて読み出しを行い、指
令値データ記憶部２７の機械位置データと計測値データ
記憶部２８の計測値データとの差による動的位置誤差量
の演算は、同一位相のデータで行う。

【００４６】動的変位計測装置１５による機械の移動位
置の計測を機械移動の往路と復路の各々で行うことで、
動的位置誤差演算部２９は、機械移動の往路と復路とで
各々個別に動的位置誤差値量を算出する。

【００４７】動的誤差演算部２９が演算した動的位置誤
差量のデータは移動位置誤差補正値演算コンピュータ３
１に入力する。移動位置誤差補正値演算コンピュータ３
１は、動的位置誤差量に基づいて移動位置誤差補正値を
演算し、その補正値データを駆動制御部１１の補正演算
部３３へ出力する。即ち、移動位置誤差補正値演算コン
ピュータ３１は動的位置誤差量データを移動位置誤差補
正値データに変換する。

【００４８】動的誤差演算部２９による移動位置誤差補
正値の演算は、次に云う何れかの方法により行われれば
よい。

【００４９】（１）機械移動の往路と復路の動的位置誤
差量によって移動位置誤差補正値を往路と復路とで各々
個別に算出する。

【００５０】この場合には、機械移動の往路と復路とで
各々最適な移動位置誤差補正が行われることになる。

【００５１】（２）機械移動の往路と復路の動的位置誤
差量の平均値によって往路と復路とで共用する移動位置
誤差補正値を算出する。

【００５２】この場合には、移動位置誤差補正値データ
をストアするメモリのメモリ容量の軽減が図られる。

【００５３】（３）上述の（１）あるいは（２）におい
て移動位置誤差補正値演算のための動的位置誤差量のサ
ンプリング間隔を所要の補正サイクルピッチ（補正ピッ
チ）に応じて設定し、補正サイクルピッチをもって移動
位置誤差補正値を算出する。

【００５４】この場合には、必要最小限の移動位置誤差
補正が行われ、移動位置誤差補正値データをストアする
メモリのメモリ容量の軽減が図られる。

【００５５】動的位置誤差量のうち高周波成分は再現性
がない外乱成分であるとし、この高周波成分をローパス
フィルタによる信号処理によって除去することができ
る。

【００５６】従って、移動位置誤差補正値の演算は、高
周波成分を除去された動的位置誤差量によって行われ
る。

【００５７】また動的位置誤差量あるいは動的位置誤差
量に基づく移動位置誤差補正量が設定値以上の場合には
機械の移動位置計測時に一過性の大きい外乱が生じたと
して動的変位計測装置１５による機械の移動位置の計測
と機械の移動位置演算部２７による機械の移動位置の算
出および動的位置誤差量演算部２９による動的位置誤差
量の算出を再度行う。

【００５８】次に図２〜図４を参照して移動位置誤差補
正の補正データの作成手順を説明する。図２は補正デー
タ作成のゼネラルフローを示している。このフローで
は、先ずＮＣプログラム実行部９より移動指令を駆動制
御部１１と機械の移動位置データ記憶部２７とに出力す
る（ステップ１０）。これによりサーボモータ３が駆動
され、テーブル１が移動する（ステップ２０）。

【００５９】次に動的位置誤差演算部２９により図３に
示されている動的位置誤差演算ルーチンをもって動的位
置誤差量を演算する（ステップ３０）。

【００６０】次に移動位置誤差補正値演算コンピュータ
３１により図４に示されている補正値演算ルーチンをも
って移動位置誤差補正値を演算する（ステップ４０）。

【００６１】次に移動位置誤差補正値が許容精度範囲内
であるか否かを判別する（ステップ５０）。移動位置誤
差補正値が許容精度範囲内であれば、補正値演算を完了
するる。これに対し移動位置誤差補正値が許容精度範囲
内でない場合には、その移動位置誤差補正値によって補
正した位置指令を作成し（ステップ６０）、ステップ１
０に戻って、その位置指令を駆動制御部１１と指令値デ
ータ記憶部２７へ出力し、これより以降、移動位置誤差
補正値が許容精度範囲内になるまでステップ１０〜５０
を繰り返す。なお、この繰り返し回数に制限を与え、所
定回数に亙って補正値演算が行われても移動位置誤差補
正値が許容精度範囲内に入らない場合にはアラーム出力
を行うことができる。

【００６２】次に図３に示されている動的位置誤差演算
ルーチンを説明する。このルーチンでは、ＮＣプログラ
ム実行部９が駆動制御部１１へ出力する移動指令が示す
機械位置のデータを指令値データ記憶部２７に、順次、
時系列データとして一計測ストローク分、ストア（ステ
ップ１００）し、動的変位計測装置１５より計測された
機械の移動位置の計測値データを計測値データ記憶部２
８に、順次、時系列データとして一計測ストローク分、
ストア（ステップ１１０）する。

【００６３】一計測ストローク分のデータストアが完了
すれば、指令値データ記憶部２７がストアしている移動
指令による機械位置データと計測値データ記憶部２８が
ストアしている機械の移動位置の計測値データとをサー
ボパラメータや送り速度、加減速特性等により決まる位
相遅れを考慮した同期をとって読み出し、読み出した機
械位置データと計測値データとの差より動的位置誤差量
を演算する（ステップ１２０）。

【００６４】次に図４に示されている補正値演算ルーチ
ンを説明する。このルーチンでは、先ず動的位置誤差量
のデータを入力する（ステップ２００）。次に補正値演
算のモードが高周波成分除去モードであるか否かの判別
（ステップ２１０）と、平均値による補正モードである
か否かの判別（ステップ２３０）と、動的位置誤差量の
サンプリング間隔を所要の補正サイクルピッチに応じて
設定して補正データ個数を必要最小限にする必要最小限
モードであるか否かの判別（ステップ２５０）を順に行
う。

【００６５】高周波成分除去モードであれば、動的位置
誤差量のデータにローパスフィルタ処理を施し、動的位
置誤差量より高周波成分を除去する（ステップ２２
０）。

【００６６】平均値による補正モードであれば、テーブ
ル移動の往路と復路の動的位置誤差量の平均値を計算す
る（ステップ２４０）。

【００６７】必要最小限モードであれば、動的位置誤差
量のデータ群より必要な動的位置誤差量データを抽出す
る（ステップ２６０）。

【００６８】上述の各モードに応じたデータ処理のの
ち、動的位置誤差量より移動位置誤差補正値を演算する
（ステップ２７０）。

【００６９】なお、図２のゼネラルフローでは、移動位
置誤差補正値が許容精度範囲内であるか否かの判別によ
り補正値演算の繰り返しの必要性を判断したが、図５に
示されているように、動的位置誤差量が許容精度範囲内
であるか否かの判別により補正値演算の繰り返しの必要
性を判断してもよい。この場合にはステップ３５にて動
的位置誤差量が許容精度範囲内であるか否かの判別を行
い、動的位置誤差量が許容精度範囲内であれば、補正値
演算（ステップ４５）を行って補正値演算を完了する。
これに対し動的位置誤差量が許容精度範囲内でない場合
には、補正値演算（ステップ４０）を行い、その補正値
によって補正した位置指令を作成し（ステップ６０）、
ステップ１０に戻る。

【００７０】駆動制御部１１の補正演算部３３は、ＮＣ
プログラム実行部９より入力する移動指令を移動位置誤
差補正量演算コンピュータ３１より与えられた移動位置
誤差補正値によって補正量を決定し、移動位置誤差補正
を行う。

【００７１】より具体的には、補正演算部３３は、動的
誤差演算部２９による移動位置誤差補正量の演算がパラ
メータ設定される補正開始座標値と補正ピッチに応じて
補正ピッチ毎に行うものとし、図６に例示されているよ
うに、各補正点の補正値データＲ0 〜Ｒｎを補正点間で
直線補間することにより機械座標をアドレスとする折れ
線グラフ状の補正値データ列を作成し、スキャンタイム
毎にその補正値データ列より該当する機械座標の補正値
を読み出し、この補正値を補正量としてＮＣプログラム
実行部９より入力する移動指令に対し移動位置誤差補正
を行う。

【００７２】図７は移動位置誤差補正後と補正前の機械
の移動位置計測値を示している。図７により、移動位置
誤差補正が行われると、ピッチが１０ｍｍ程度のサイク
リックエラーが補償されていることが解る。

【００７３】また補正演算部３３は、機械移動速度とサ
ーボモータ１３の位置フィードバックのループゲインよ
りドループ量を算出し、移動位置誤差補正に併せてドル
ープ補正を行う。ドループ量の算出は下式により行う。

【００７４】Ｓ＝（Ｆ／６０）／Ｋｖ 但し、Ｓ：ドループ量（ｍｍ）、Ｆ：送り速度（ｍｍ／
ｍｉｎ）、Ｋｖ：位置ループゲイン（ｒａｄ／ｓｅｃ） これにより動的位置誤差に併せてドループによる位置誤
差が解消される。

【００７５】補正演算部３３は、温度センサ３５により
ＮＣ工作機械の温度を検出し、移動位置誤差補正に併せ
て温度補償補正を行う。この温度補償補正は、検出温度
に応じて補正係数を設定された一次関数式により行われ
る。

【００７６】これにより動的位置誤差に併せて温度変化
による位置誤差が解消される。

【００７７】多軸同時移動においては、動的変位計測装
置１５による機械の移動位置の計測および動的位置誤差
量演算部２９による動的位置誤差量を各軸毎に行い、そ
の各軸毎の動的位置誤差量に基づて移動位置誤差補正を
各軸毎に行う。またドループ補正も温度補償補正も同様
に各軸毎に行う。

【００７８】これにより多軸同時移動による加工も精度
よく行われる。

【００７９】図９は本発明によるＮＣ工作機械の移動位
置誤差補正方法の実施に使用する移動位置誤差補正シス
テムの他の実施例を示している。この実施例では、動的
位置誤差演算コンピュータ２５は、ロータリエンコーダ
１３が出力するサーボモータ３の回転量の計測値データ
を一計測ストローク分の時系列データとしてストアする
回転量データ記憶部２６と、動的変位計測装置１５よる
機械の移動位置の計測値データを一計測ストローク分の
時系列データとしてストアする計測値データ記憶部２８
と、動的位置誤差演算部２９とを有している。

【００８０】動的位置誤差演算部２９は、回転量データ
記憶部２６がストアしているサーボモータ３の回転量検
出値データと計測値データ記憶部２８がストアしている
機械の移動位置の計測値データとを読み出し、回転計測
値データ記憶部２８の回転量検出値データが示す機械の
移動位置と計測値データ記憶部２８の計測値データとの
差より動的位置誤差量を演算する。

【００８１】回転量データ記憶部２６がストアしている
サーボモータ３の回転量検出値データに対して計測値デ
ータ記憶部２８がストアしている機械の移動位置の計測
値データは、時系列で見て、送り速度、加減速特性等に
より決まる定常的な位相遅れを有しているから、この位
相遅れ度を同定し、同定して位相遅れ度を考慮して各記
憶部２６、２８よりのデータの読み出しを行い、回転量
データ記憶部２６の回転量検出値データが示す機械移動
位置と計測値データ記憶部２８の計測値データとの差に
よる動的位置誤差量の演算は、同一位相のデータで行
う。

【００８２】この機械の移動位置の計測のための移動指
令は駆動制御部１１への出力と共に動的位置誤差演算コ
ンピュータ２５にも出力する。

【００８３】動的位置誤差演算コンピュータ２５は、前
記回転量データ記憶部２６と、計測値データ記憶部２８
と、動的位置誤差演算部２９とを有している。

【００８４】回転量データ記憶部２６はＮＣプログラム
実行部９が出力する移動指令が示す機械位置のデータを
一計測ストローク分の時系列データとしてストアする。

【００８５】計測値データ記憶部２８は動的変位計測装
置１５による機械の移動位置の計測値データを一計測ス
トローク分の時系列データとしてストアする。

【００８６】動的位置誤差演算部２９は、位置ループゲ
インなどのサーボパラメータと送り速度、加減速特性な
どのデータを与えられ、機械の回転量デ−タ記憶部２６
がストアしている機械位置データと計測値データ記憶部
２８がストアしている機械の移動位置の計測値データと
を読み出し、回転量デ−タ記憶部２６の機械位置データ
と計測値データ記憶部２８の計測値データとの差より動
的位置誤差量を演算する。

【００８７】回転量データ記憶部２６がストアしている
機械の移動位置の計測値データに対して計測値データ記
憶部２８がストアしている機械の移動位置の計測値デー
タは、時系列で見て、サーボパラメータや送り速度、加
減速特性等により決まる定常的な位相遅れ（時間遅れ）
を有しているから、この位相遅れ度を同定し、同定した
位相遅れ度を考慮して各記憶部２６、２８よりのデータ
の読み出しを行い、回転量データ記憶部２６の機械位置
データと計測値データ記憶部２８の計測値データとの差
による動的位置誤差量の演算は、同一位相のデータで行
う。

【００８８】この実施例においても、動的位置誤差演算
部２９が演算する動的位置誤差量に基づいて上述の実施
例における場合と同様の移動位置誤差補正が行われる。

【００８９】これにより、この実施例でも上述の実施例
とほぼ同等の効果が得られる。

【００９０】次に本発明によるＮＣ工作機械の移動位置
誤差補正確認方法について説明する。

【００９１】移動位置誤差補正確認方法は、図１に示さ
れているシステムを使用して実施される。この移動位置
誤差補正確認方法の実施においては、ＮＣ装置１のＮＣ
プログラム実行部９より移動位置誤差補正された移動指
令を駆動制御部１１へ出力し、サーボモータ３によりテ
ーブル１を駆動する。この場合のテーブル１の移動は移
動位置誤差を補正されたものになる。

【００９２】このテーブル１の移動位置を動的変位計測
装置１５により計測し、この計測により得られる機械移
動値計測値を動的位置誤差演算部２９へ出力する。

【００９３】またこれとは別にＮＣ装置１のＮＣプログ
ラム実行部９より移動位置誤差補正前の移動指令が示す
機械位置のデータを指令値データ記憶部２７へ出力し、
指令値データ記憶部２７に機械の移動位置データを順次
ストアする。

【００９４】動的位置誤差演算部２９においては、動的
変位計測装置１５により計測されて計測値データ記憶部
２８にストアされている移動位置データと指令値データ
記憶部２７にストアされている機械位置データとの差よ
り動的位置誤差量を算出し、これをディスプレイ出力あ
るいはプリント出力する。この場合も、上述の実施例と
同様に、同定した位相遅れ度を考慮して各記憶部２７、
２８よりのデータの読み出しを行い、計測値データ記憶
部２８の機械位置データと計測値データ記憶部２８の計
測値データとの差による動的位置誤差量の演算は、同一
位相のデータで行う。

【００９５】ディスプレイ出力あるいはプリント出力さ
れた出力情報は、動的位置誤差について移動位置誤差補
正前と補正後の差を定量的に示すから、この出力情報よ
り移動位置誤差補正結果を定量的に確認、評価すること
ができる。

【００９６】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正方法によれ
ば、移動指令によって機械が実際に移動している状態で
動的変位計測装置により機械の移動位置を連続的に計測
し、この動的変位計測装置により連続的に計測した機械
の移動位置とサーボモータ駆動部へ出力した移動指令が
示す機械位置との差より順に、高周波モード、平均値に
よる補正モードおよび必要最小限モードで判別して必要
な動的位置誤差量を算出し、この動的位置誤差量に基づ
いて移動位置誤差補正を行うから、移動位置誤差検出の
ための機械の移動位置の計測に時間がかかることがな
く、細かい移動位置補正が極めて高精度に行われ、しか
も動的誤差要因を含む移動位置誤差に関しても適切に移
動位置補正が行われることになる。

【００９７】請求項２によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法によれば、移動指令によって機械が実際に移
動している状態で動的変位計測装置により機械の移動位
置を連続的に計測すると共にロータリエンコーダ等によ
って計測し、機械の移動位置の計測値とサーボモータの
回転量検出値が示す機械移動位置との差より順に、高周
波モード、平均値による補正モードおよび必要最小限モ
ードで判別して必要な動的位置誤差量を算出し、この動
的位置誤差量に基づいて移動位置誤差補正を行うから、
移動位置誤差検出のための機械の移動位置の計測に時間
がかかることがなく、細かい移動位置補正が高精度に行
われ、しかも動的誤差要因を含む移動位置誤差に関して
も適切に移動位置補正が行われることになる。

【００９８】請求項３によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、動的変位計測装置による機械の移動位
置の計測を機械移動の往路と復路の各々で行って往路と
復路とで個別に動的位置誤差量を算出し、移動位置誤差
補正を往路と復路とで個別動的位置誤差量に基づいて行
うから、機械移動の往路と復路とで各々最適な移動位置
誤差補正が行われることになる。

【００９９】

【０１００】

【０１０１】

【０１０２】請求項４によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、動的位置誤差量あるいは動的位置誤差
量に基づく移動位置誤差補正量が設定値以上の場合には
機械の移動位置計測時に一過性の外乱が生じたとして動
的変位計測装置による機械の移動位置の計測を再度行っ
て動的位置誤差量の算出を再度行うから、機械の移動位
置計測時に生じた一過性の外乱の影響を受けた誤った移
動位置誤差補正が行われることが回避される。

【０１０３】請求項５によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、多軸同時移動において動的変位計測装
置による機械の移動位置の計測を計測し、動的位置誤差
量を多軸同時移動における各軸について計算し、その各
軸毎の動的位置誤差量に基づて移動位置誤差補正を各軸
毎に行うから、多軸同時移動による加工が精度よく行わ
れるようになる。

【０１０４】請求項６によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、動的位置誤差量による移動位置誤差補
正に併せてドループ補正が行われ、位置精度がより一層
向上する。

【０１０５】請求項７によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正方法では、動的位置誤差量による移動位置誤差補
正に併せて温度補償補正が行われるから、温度変化に拘
らず位置精度が保たれる。

【０１０６】請求項８によるＮＣ工作機械の移動位置誤
差補正確認方法では、動的位置誤差の補正前と補正後の
差を定量的に示す情報が的確に得られるから、この情報
より移動位置誤差補正結果を定量的に確認、評価するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法および移動位置誤差補正確認方法の実施に使用する
移動位置誤差補正システムの一実施例を示すブロック線
図である。

【図２】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法における補正データ作成のゼネラルフローを示すフ
ローチャートである。

【図３】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法における動的位置誤差演算ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図４】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法における補正値演算ルーチンを示すフローチャート
である。

【図５】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法における補正データ作成の他のゼネラルフローを示
すフローチャートである。

【図６】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法における補正値データ列の作成要領と補正量の決定
要領を示すグラフである。

【図７】移動位置誤差補正後と補正前の機械の移動位置
計測値を示すグラフである。

【図８】（ａ）、（ｂ）は各々従来の移動位置誤差の測
定要領を示すグラフである。

【図９】本発明によるＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
方法の実施に使用する移動位置誤差補正システムの他の
実施例を示すブロック線図である。

【符号の説明】

１ テーブル ３ サーボモータ ５ 送りねじ ７ ＮＣ装置 ９ ＮＣプログラム実行部 １１ 駆動制御部 １３ ロータリエンコーダ １５ 動的変位計測装置 ２５ 動的位置誤差演算コンピュータ ２６ 回転量データ記憶部 ２７ 指令値データ記憶部 ２８ 計測値データ記憶部 ２９ 動的位置誤差演算部 ３１ 移動位置誤差補正量演算コンピュータ ３３ 補正演算部 ３５ 温度センサ

フロントページの続き (72)発明者 羽山 定治 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 覚張 勝治 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 林 英樹 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 平７−28513（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−300099（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−267142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−49217（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−72913（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−364055（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6604（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−742（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−109298（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/19 B23Q 15/22

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＣ装置（７）のＮＣプログラム実行部
   （９）より工作機械のサーボモータ（３）の駆動制御部
   （１１）へ移動指令を出力し、この移動指令により前記
   サーボモータ（３）を駆動せしめて機械を移動させなが
   ら機械の移動位置を動的変位計測装置（１５）により計
   測し、前記駆動制御部（１１）へ出力した移動指令値が
   動的位置誤差演算コンピュータ（２５）の指令値データ
   記憶部（２７）へ記憶されると共に、前記動的変位計測
   装置（１５）で計測された計測値が動的位置誤差演算コ
   ンピュータ（２５）の計測値データ記憶部（２８）へ記
   憶され、前記指令値データ記憶部（２７）、計測値デー
   タ記憶部（２８）にそれぞれ記憶された指令値データ、
   記憶値データが動的位置誤差演算コンピュタ（２５）の
   動的位置誤差演算部（２９）に取り込まれて動的位置誤
   差量データが演算された後、移動位置誤差補正値演算コ
   ンピュータ（３１）に入力されて、この移動位置誤差補
   正値演算コンピュータ（３１）で高周波成分除去モード
   であるか否かの判別と、平均値による補正モードである
   か否かの判別と、動的位置誤差量のサンプリング間隔を
   所要の補正サイクルピッチに応じて設定して補正データ
   個数を必要最小限モードであるか否かの判別を順に行っ
   て動的位置誤差量データを抽出し、そのデータを移動位
   置誤差補正値演算コンピュータ（３１）に取り込んで演
   算して移動位置誤差補正値を前記駆動制御部（１１）の
   補正演算部（３３）に転送し補正を行うことを特徴とす
   るＮＣ工作機械の移動位置誤差補正方法。
2. 【請求項２】 ＮＣ装置（７）のＮＣプログラム実行部
   （９）より工作機械のサーボモータ（３）の駆動制御部
   （１１）へ移動指令を出力し、この移動指令により前記
   サーボモータ（３）を駆動せしめて機械を移動させなが
   ら機械の移動位置を動的変位計測装置（１５）により計
   測し、前記サーボモータ（３）の回転量をロータリエン
   コーダ（１３）で検出し、この検出された回転量の計測
   データが動的位置誤差演算コンピュータ（２５）の回転
   量データ記憶部（２６）に記憶されると共に、前記動的
   変位計測装置（１５）で計測された計測値が動的位置誤
   差演算コンピュータ（２５）の計測値データ記憶部（２
   ８）へ記憶され、前記回転量データ記憶部（２６）、計
   測値データ記憶部（２８）にそれぞれ記憶された回転量
   データ、計測値データが動的位置誤差演算コンピュータ
   （２５）の動的位置誤差演算部（２９）に取り込まれて
   動的位置誤差量データが演算された後、移動位置誤差補
   正値演算コンピュータ（３１）に入力されて、この移動
   位置誤差補正値演算コンピュータ（３１）で高周波成分
   除去モードであるか否かの判別と、平均値による補正モ
   ードであるか否かの判別と、動的位置誤差量のサンプリ
   ング間隔を所要の補正サイクルピッチに応じて設定して
   補正データ個数を必要最小限モードであるか否かの判別
   を順に行って動的位置誤差量データを抽出し、そのデー
   タを移動位置誤差補正値演算コンピュータ（３１）に取
   り込んで演算して移動位置誤差補正値を前記駆動制御部
   （１１）の補正演算部（３３）に転送し補正を行うこと
   を特徴とするＮＣ工作機械の移動位置誤差補正方法。
3. 【請求項３】 前記動的変位計測装置（１５）による機
   械の移動位置の計測を機械移動の往路と復路の各々で行
   い、往路と復路とで各々個別に動的位置誤差量を算出
   し、動的位置誤差量に基づく移動位置誤差補正を往路と
   復路とで各々個別に行うことを特徴とする請求項１又は
   ２に記載のＮＣ工作機械の移動位置誤差補正方法。
4. 【請求項４】 前記動的位置誤差量あるいは当該動的位
   置誤差量に基づく移動位置誤差補正量が設定値以上の場
   合には前記動的変位計測法による機械の移動位置の計測
   を再度行い、動的位置誤差量の算出を再度行うことを特
   徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＮＣ工作機械の
   移動位置誤差補正方法。
5. 【請求項５】 多軸同時移動において、前記動的変位計
   測装置（１５）による機械の移動位置の計測を各軸毎に
   行なって前記動的位置誤差量の算出を各軸毎に行い、そ
   の各軸毎の動的位置誤差量に基づいて移動位置誤差補正
   を各軸毎に行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか
   に記載のＮＣ工作機械の移動位置誤差補正方法。
6. 【請求項６】 機械移動速度と前記サーボモータ（３）
   の位置フィードバックのループゲインよりドループ量を
   算出し、ドループ量を加味して前記移動位置誤差補正を
   行うことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のＮ
   Ｃ工作機械の移動位置誤差補正方法。
7. 【請求項７】 温度検出手段（３５）により温度を検出
   し、前記温度検出手段により検出された温度を加味して
   前記移動位置誤差補正を行うことを特徴とする請求項１
   〜６の何れかに記載のＮＣ工作機械の移動位置誤差補正
   方法。
8. 【請求項８】 ＮＣ装置（７）のＮＣプログラム実行部
   （９）より工作機械のサーボモータ（３）の駆動制御部
   （１１）へ移動指令を出力し、この移動指令により前記
   サーボモータ（３）を駆動せしめて機械を移動させなが
   ら機械の移動位置を動的変位計測装置（１５）により計
   測し、前記駆動制御部（１１）へ出力した移動指令値が
   動的位置誤差演算コンピュータ（２５）の指令値データ
   記憶部（２７）へ記憶されると共に、前記動的変位計測
   装置（１５）で計測された計測値が動的位置誤差演算コ
   ンピュータ（２５）の計測値データ記憶部（２８）へ記
   憶され、前記指令値データ記憶部（２７）、記憶値デー
   タ記憶部（２８）にそれぞれ記憶された指令値データ、
   記憶値データが動的位置誤差演算コンピュータ（２５）
   の動的位置誤差演算部（２９）に取り込まれて動的位置
   誤差量データが演算された後、移動位置誤差補正値演算
   コンピュータ（３１）に入力されて、この移動位置誤差
   補正値演算コンピュータ（３１）で高周波成分除去モー
   ドであるか否かの判別と、平均値による補正モードであ
   るか否かの判別と、動的位置誤差量のサンプリング間隔
   を所要の補正サイクルピッチに応じて設定して補正デー
   タ個数を必要最小限モードであるか否かの判別を順に行
   って動的位置誤差量データを抽出し、そのデータをディ
   スプレイあるいはプリント出力することを特徴とするＮ
   Ｃ工作機械の移動位置誤差補正確認方法。