JP4618616B2 - 数値制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、工作機械を数値制御（ＮＣ）する数値制御装置に関し、特に機械端にダブルボールバーなどの位置検出器を取り付けて機械位置を正確に求める数値制御装置に関するものである。

数値制御の工作機械は、各軸を指令された位置に制御することで加工を行うが、位置を制御するために位置検出器を用いて計測する点と、制御したい点、すなわち実際に加工を行う点とは異なっている。以下では、位置検出器を用いて計測する点の位置を「検出位置」と呼び、実際に加工を行う点の位置を「機械位置」と呼ぶ。

例えば、ボールねじ駆動の機械でセミクローズド制御を行う場合、計測する点はモータの回転角であるが、制御したい点は、ボールねじの先にとりつけられた移動体である。

また、リニアスケールを用いてフルクローズド制御を行う場合でも、実際に加工を行う点にリニアスケールを配置できないため、検出位置（リニアスケールを取り付けた位置）と機械位置（実際に加工を行う点）とは離れている。

このため、数値制御装置で検出位置が指令した位置に追従するように制御しても、一般には機械位置は指令位置に完全に追従せず、最終的な加工形状は指令値どおりとならない。別の例では、回転軸を有する５軸加工機やパラレルメカニズム機構を有する機械では、回転軸の位置などの機構パラメータに設計誤差があると、各軸を指令された位置（指令した形状から、機構パラメータの設計値を用いて算出した位置）に制御しても、最終的な加工形状は指令形状どおりとはならない。

そこで、あらかじめ試験動作を行ったときの機械の誤差（検出位置と機械位置の間の差）を測定しておき、数値制御装置において誤差の分だけの補正を行ったり、誤差に応じて機構パラメータを修正したりする方法がとられている。機械の誤差を測定するためには、数値制御装置で用いている位置検出器のほかに、機械位置を測定するための計測器を用いることになる。この機械位置を測定するための計測器は、機械にとりつけたままでは加工などの工作機械本来の動作を行うことが困難であるため、通常は機械にとりつけられておらず、機械の調整時に一時的に取り付けるものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２０３号公報

従来は、機械位置の測定を、指令位置や検出位置とは無関係に独立して行うため、機械位置と検出位置の間の時々刻々の関係を正確に把握することは不可能であった。したがって、幾何学的な誤差は測定できても、動的な誤差（例えば、移動中の機械位置と検出位置の間の誤差）を測定することはできなかった。特に、いわゆるダブルボールバーのような２点間の距離を測定する装置を用いて機械位置を測定する場合、ダブルボールバーは１次元の変位を計測するものであるため、機械位置の３次元空間内における位置を正確に求めることができない。従来は指令形状と指令速度が既知であり、機械も指令した形状および速度で移動していると仮定して、測定した２点間の距離すなわち１次元の変位から３次元空間内の機械位置を求めているが、実際の移動は加速、減速を伴うため、従来の方法では機械位置を正しく求めることができないという問題点があった。さらに、従来は機械位置の測定動作は試験動作のための位置制御と独立して行うため、測定のたびに測定結果を確認して、測定が正しく行われていなければ、測定をやり直すという作業が必要であるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、機械位置を求めるために計測器を取り付け、試験動作時の機械位置を指令位置や検出位置と同じ時間軸上で測定し、測定結果から機械の誤差を求め、求めた機械の誤差を補正するためのパラメータを正確に求めることができる数値制御装置を得るものである。

この発明に係る数値制御装置は、モータの位置を検出して検出器から出力される検出位置が指令位置に追従するように、前記モータを駆動して機械のテーブルに対する主軸の相対位置を制御する数値制御装置において、前記機械のテーブルに対する主軸の相対位置の所定の方向の変位を計測する機械位置測定用計測器と、前記検出器から出力される検出位置及び前記機械位置測定用計測器から出力され前記検出位置と同時刻の機械位置測定用信号に基づいて機械位置を計算する機械位置計算部と、前記指令位置、前記検出器から出力される検出位置及び前記機械位置計算部により計算された機械位置に基づいて機械誤差を計算する機械誤差計算部と、前記機械誤差に基づいて誤差補正のためのパラメータを変更するパラメータ変更部とを設けたものである。

この発明に係る数値制御装置は、指令位置、検出位置と同時刻の機械位置を正確に求めることができるという効果を奏する。また、同時刻の指令位置、検出位置、機械位置をもとに機械誤差を求めて機械誤差を補正するためのパラメータを変更するため、機械誤差補正のパラメータを正確に設定することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る数値制御装置について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この発明の実施の形態１に係る数値制御装置は、指令位置を生成する指令生成部１と、モータ３を駆動する機械駆動部２と、モータ３の位置を検出する検出器４と、機械のテーブルに対する主軸の相対位置の所定の方向の変位を計測する機械位置測定用計測器５と、機械位置を計算する機械位置計算部６と、検出位置及び機械位置の機械誤差を計算する機械誤差計算部７と、機械誤差を元に誤差補正のためのパラメータを変更するパラメータ変更部８とが設けられている。

また、図２は、この発明の実施の形態１に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。

図２において、機械位置測定用計測器５として用いるダブルボールバーは、２つの球５２、５３が直動軸５１でつながれた構造となっており、２つの球５２、５３の間の距離を出力することができる長さセンサである。２つの球のうち片方の球５２は、機械のテーブル９０に磁石５４により固定され、もう一方の球５３は、機械の主軸９１に磁石５５により固定される。機械は、テーブル９０に対して主軸９１が直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の各方向に移動するものとする。試験動作の経路（破線）８０は、テーブル９０側の球５２を中心とする円軌道とし、ダブルボールバーの２つの球５２、５３の中心が円軌道の面内に常にあるように主軸９１が移動するものとする。

つぎに、この実施の形態１に係る数値制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。

指令生成部１は、機械を駆動させるための時々刻々の機械のテーブルに対する主軸の相対位置の指令位置を生成して出力する。この指令生成部１は、試験動作の経路８０をもとに一定周期毎の機械各駆動軸の指令位置を生成する。また、指令生成部１は、指令位置を生成する際に、パラメータ変更部８の機械誤差を補正するためのパラメータを参照して機械誤差がなくなるように、指令位置の補正を行う。指令生成部１で生成された指令位置は、機械駆動部２に入力される。

機械駆動部２は、モータ３を駆動する。この機械駆動部２は、モータ３に取り付けられた検出器４から出力される検出位置が指令位置に追従するようにモータ３を制御する。モータ３の位置は、検出器４で検出されて、検出位置として機械駆動部２に入力される。なお、パラメータ変更部８の機械誤差を補正するためのパラメータを参照して機械誤差がなくなるように、指令生成部１に代えて、機械駆動部２で指令位置の補正を行っても良い。

機械位置測定用計測器５は、機械位置を測定するために別途機械に設置されるセンサであり、機械位置の次元数よりも少ない次元の変位を出力するセンサを用いる。本実施の形態１では、長さセンサの一種であるダブルボールバーを用いる。このダブルボールバー５は、通常の機械稼動時には取り付けられておらず、機械の調整を行うときのみ一時的に取り付けるものである。ダブルボールバー５は、試験動作中の２つの球５２、５３間の距離を計測し、長さ信号（１次元の変位信号）を出力する。この出力された長さ信号は、機械位置計算部６に入力される。本実施の形態１では、機械位置測定用計測器５としてダブルボールバーを用いるので、機械位置測定用信号はダブルボールバーの長さ信号となる。

機械駆動部２から出力された検出位置は、機械位置測定用計測器５が出力する機械位置計測用信号と同じ時刻のものが機械位置計算部６に入力される。すなわち、検出位置と、ダブルボールバー５で測定した長さ信号が機械位置計算部６に入力されるが、これらの検出位置及び長さ信号は、同一時刻における値が入力される。

機械位置計算部６は、入力された検出位置及び機械位置計測用信号（長さ信号）をもとに機械位置を計算して、機械誤差計算部７に出力する。機械位置は、試験動作の経路８０である指令円弧の中心位置と検出位置を結ぶ直線上にあり、指令円弧の中心からの距離がダブルボールバー５で測定した長さ信号の値である点を機械位置としてその座標を求める。

このことを数式で表現すると以下のようになる。試験動作の経路８０である指令円弧がＸＹ平面内の円弧であるとし、ダブルボールバー５で計測した、時刻ｔにおける長さをｌ（ｔ）、指令円弧の中心を原点としたときの時刻ｔにおける検出位置を（ｘ_ｄ（ｔ），ｙ_ｄ（ｔ），ｚ_ｄ（ｔ））とすると、同じ時刻ｔにおける機械位置（ｘ_ｍ（ｔ），ｙ_ｍ（ｔ），ｚ_ｍ（ｔ））は、次の式（１）のように求められる。

機械誤差計算部７は、機械位置計算部６で求めた機械位置と、指令位置及び検出位置から、機械誤差を計算する。例えば、指令位置の変化方向が反転する前後での検出位置と機械位置の差を求める。つまり、機械誤差計算部７は、モータ３の駆動方向反転時の運動誤差を計算する。機械要素にバックラッシやロストモーションがあると、指令位置の方向が変化する前後で、検出位置と機械位置の差の値がほぼ逆符号の値となる。

パラメータ変更部８は、機械誤差計算部７で求めた機械誤差に応じて、機械誤差補正機能のパラメータを変更する。例えば、パラメータは、前述のバックラッシを補正するための機能として機械の方向反転時に指令位置を補正する機能があるので、検出位置と機械位置の差が補正量となるようなパラメータの設定を行う。つまり、パラメータ変更部８は、前述の運動誤差に基づいて駆動方向反転時に指令位置を補正するためのパラメータを変更する。

なお、従来は、ダブルボールバー単体で測定を行っており、ダブルボールバーの長さ信号から機械位置を計算する際には、機械が円弧経路上を等速で移動しているものとして計算を行っていたが、実際には開始時と終了時に加速と減速が生じるため、従来の手法で求めた機械位置は、実際の機械位置とは大きく異なることになる。

これに対し、本実施の形態１では、同時刻の長さ信号と検出位置から機械位置を求めるため、機械位置測定用計測器から出力される機械位置の次元数よりも少ない次元の変位信号から、正しい機械位置を求めることができる。すなわち、ダブルボールバーの出力する１次元の長さ信号から、３次元の機械位置を正しく求めることができる。

さらに、従来の方法では、指令位置の変化と機械位置の変化との時間関係が不明であるため、指令方向反転時の機械位置の挙動を正確に求めることができず、機械誤差補正のパラメータを正確に求めることができない。

これに対し、本実施の形態１では、同時刻における指令位置と機械位置がわかるため指令方向反転時の機械位置の挙動を正確に求めることができ、機械誤差を補正するためのパラメータを正確に求めることが可能となる。

以上のように、本実施の形態１によれば、指令位置及び検出位置と同時刻の機械位置測定用計測器５の長さ信号から機械位置を求めるので、移動中に加速、減速があっても正確な機械位置を求めることができるという効果がある。また、本実施の形態１によれば、指令位置及び検出位置と同時刻の機械位置をもとに機械誤差を求めて機械誤差補正機能のパラメータを変更するため、機械誤差補正のパラメータを正確に設定することができるという効果がある。特に、本実施の形態１では、駆動方向反転時の運動誤差がタイミングも含めて正確に把握できるので、バックラッシやロストモーションなどの駆動方向反転時に発生する機械誤差を補正するためのパラメータを正確に設定することができるという効果がある。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る数値制御装置について図３から図５までを参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。

図３において、上記の実施の形態１と相違する点は、機械位置表示部９をさらに設け、この機械位置表示部９により、指令生成部１が出力する指令位置と、機械駆動部２が出力する検出位置と、機械位置計算部６が出力する機械位置とを表示するようにしたことである。

また、図４は、この発明の実施の形態２に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。

図４において、上記の実施の形態１と相違する点は、試験動作の経路８０の半径がダブルボールバーの２つの球５２、５３間の長さよりも短いことである。このようなセットアップは、機械の可動範囲が狭く、上記の実施の形態１のような経路では機械を動作させることができない場合に、円弧指令時の機械位置を測定したい場合に有効である。

つぎに、この実施の形態２に係る数値制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係る数値制御装置の機械位置表示部の表示例を示す図である。

上記の実施の形態１と相違する点は、機械位置計算部６における機械位置の計算の動作と、機械位置表示部９における表示動作である。

機械位置計算部６は、入力された検出位置及び長さ信号から、機械位置を求める。機械位置は、指令円弧の中心位置と検出位置とを結ぶ直線上にあり、テーブル９０側の球５２の中心からの距離がダブルボールバー５で測定した長さ信号の値となる点を機械位置としてその座標を求める。

このことを数式で表現すると以下のようになる。指令円弧がＸＹ平面内の円弧であるとし、ダブルボールバー５で計測した時刻ｔにおける長さをｌ（ｔ）、テーブル９０側の球５２の中心を原点としたときの時刻ｔにおける検出位置を（ｘ_ｄ（ｔ），ｙ_ｄ（ｔ），ｚ_ｄ（ｔ））とすると、同じ時刻ｔにおける機械位置（ｘ_ｍ（ｔ），ｙ_ｍ（ｔ），ｚ_ｍ（ｔ））は、次の式（２）のように求められる。

また、機械位置表示部９は、指令位置、検出位置、機械位置を、数値制御装置の画面表示器上に表示する。これらの位置を同じ座標軸上に表示することにより、指令位置、検出位置、機械位置の相対的な関係を視覚的に把握することができ、機械誤差補正機能のパラメータを変更することで軌跡がどのように変化するかを素早く確認することができる。図５は、画面表示内容の一例である。

以上のように、本実施の形態２によれば、機械の可動範囲が狭く、上記の実施の形態１のような経路では機械を動作させることができない場合でも、正確な機械位置を求めることができるという効果がある。また、本実施の形態２によれば、測定した指令位置、検出位置、機械位置を画面上に同一座標系上で表示するため、指令位置、検出位置、機械位置の相対的な関係を視覚的に把握でき、機械誤差補正機能のパラメータを変更することで軌跡がどのように変化するかを素早く確認することができるという効果がある。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る数値制御装置について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。

図６において、上記の実施の形態２と相違する点は、測定異常検出部１０と指令変更部１１をさらに設けたことである。また、測定異常検出部１０は、機械位置測定用計測器５から出力される機械位置測定用信号が、機械位置測定用計測器５の測定可能範囲を逸脱すると判断した場合には、異常信号を指令変更部１１に出力し、指令変更部１１は、異常信号を受けた場合には、測定を中止して機械位置測定用信号が測定可能範囲を逸脱しないように動作指令を変更し、変更した動作指令を指令生成部１に出力するようにし、動作指令が変更された場合には変更後の動作指令に基づいて再度測定をおこなうようにしたことである。

また、図７は、この発明の実施の形態３に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。

図７において、上記の実施の形態１と相違する点は、機械の主軸９１は直交３軸各方向の並進移動軸のほかに、回転中心軸８２のまわりに回転する回転軸を有する構造になっていることである。このとき、回転中心軸８２上の一点をピボット点８３とする。機械駆動部２は、ピボット点８３の並進移動軸と、ピボット点８３まわりの回転軸を駆動する。また、試験動作の経路８０は、ダブルボールバー５のテーブル９０側の球５２を中心とし、回転中心軸８２に垂直な平面上の円弧を、主軸９１が常にテーブル９０側の球５２の方向に向くような経路とする。すなわち、ピボット点８３の位置としては、試験動作の経路８０に、ピボット点８３と主軸９１側の球５３との間のずれ量を加算した経路（試験動作時のピボット点の経路８１）である。

このような回転軸を有する機械において主軸９１の先端の位置を指令する場合、並進移動軸の移動量は、主軸９１の先端の移動量からピボット点８３の移動量に換算して並進移動軸を駆動する必要がある。そのため、指令生成部１において、回転軸がある特定の角度（例えば、０度）のときの主軸９１の先端とピボット点８３（回転中心軸上の点）の間の相対位置を、回転中心位置パラメータとして記憶しておき、この回転中心位置パラメータとそのときの回転軸角度指令位置をもとに主軸９１の先端の移動量をピボット点８３の移動量に換算することが行われる。

つぎに、この実施の形態３に係る数値制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。

上記の実施の形態１と相違する点は、機械位置計算部６における機械位置の計算の動作と、機械誤差計算部７における機械誤差の計算の動作と、パラメータ変更部８におけるパラメータの変更の動作と、測定異常検出部１０及び指令変更部１１の動作である。

機械位置計算部６は、入力された検出位置及び長さ信号から、機械位置を求める。機械位置は、指令円弧の中心位置と検出位置とを結ぶ直線上にあり、テーブル９０側の球５２の中心からの距離がダブルボールバー５で測定した長さ信号の値となる点を機械位置としてその座標を求める。

このことを数式で表現すると以下のようになる。指令円弧がＸＺ平面内の円弧であるとし、ダブルボールバー５で計測した時刻ｔにおける長さをｌ（ｔ）、回転軸の検出位置をθ_ｄ（ｔ）とすると、同じ時刻ｔにおける機械位置（ｘ_ｍ（ｔ），ｙ_ｍ（ｔ），ｚ_ｍ（ｔ））は、次の式（３）のように求められる。

ただし、θ_ｄ＝０のとき、主軸９１はＺ軸の負方向を向いているものとする。また、ここでは、送り速度が十分遅く、回転軸の検出位置と直交３軸の検出位置との同期が十分取れており、指令円弧の中心位置からみた検出位置の方向と、主軸９１の向きが一致しているものとして数式を導出している。

機械誤差計算部７は、機械位置と検出位置から、回転中心位置（ピボット点８３と主軸９１側の球５３のずれ量）のパラメータと実測値の間の誤差を算出し、パラメータ変更部８では、回転中心位置を記憶するパラメータに、機械誤差計算部７で求めた誤差を補正した値を設定する。

また、測定異常検出部１０は、ダブルボールバー５が出力する長さ信号が、測定可能範囲を逸脱しないかどうかを監視し、逸脱する場合には異常信号を出力する。指令変更部１１は、測定異常検出部１０により異常信号が出力された場合、測定を中止し、機械の各駆動軸を試験動作の経路８０の開始位置に戻した上で、動作経路を変更して再度測定を行う。長さ信号が測定可能範囲の上限値を上回った場合は、動作経路の半径を小さくする。小さくする量は、測定開始から測定中止までの長さ信号の最小値と、測定可能範囲の下限値との差を超えない値とする。また、長さ信号が測定可能範囲の下限値を下回った場合は、動作経路の半径を大きくする。大きくする量は、測定可能範囲の上限値と、測定開始から測定中止までの長さ信号の最大値との差を超えない値とする。

以上のように、本実施の形態３によれば、回転軸の移動も含むような複雑な動作経路においても、正確な機械位置を求めることができるという効果がある。また、本実施の形態３によれば、指令位置及び検出位置と同時刻の機械位置をもとに回転軸の回転中心位置を求めて回転中心位置のパラメータを設定するため、回転軸の回転中心位置のパラメータを正確に設定することができるという効果がある。さらに、本実施の形態３によれば、ダブルボールバー５の出力する長さ信号が測定可能範囲を逸脱する場合は測定を中止し、動作経路の条件を変更して測定を再度実施することにより、機械位置測定用計測器５を故障させることなく確実に測定を行うことができるという効果がある。

なお、本実施の形態３においては、主軸側が回転する例について説明したが、テーブル側が回転しても良い。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る数値制御装置について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。

図８において、上記の実施の形態１と相違する点は、機械位置測定用計測器５Ａとして、ダブルボールバーの代わりに２次元座標測定器（グリッドエンコーダ）を用いることである。なお、この２次元座標測定器（グリッドエンコーダ）は、上記の実施の形態２や、実施の形態３にも適用できる。

また、図９は、この発明の実施の形態４に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。

図９において、機械位置測定用計測器５Ａとして用いるグリッドエンコーダは、微細な格子（グリッド）をもつプレート５７の上に走査ヘッド５６を置き、プレート５７の面に平行な平面内における走査ヘッド５６の２次元変位信号を出力するものである。機械のテーブル９０の上にグリッドエンコーダ５Ａのプレート５７を設置し、主軸９１にグリッドエンコーダ５Ａの走査ヘッド５６を取り付ける。試験動作の経路８０は、走査ヘッド５６をプレート５７の面に平行に直線で移動するものとする。

つぎに、この実施の形態４に係る数値制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。

上記の実施の形態１と相違する点は、機械位置測定用計測器５Ａの出力が長さ信号ではなく２次元平面内の２次元変位信号であることと、機械位置計算部６、機械誤差計算部７、パラメータ変更部８の各動作である。

以下では、グリッドエンコーダ５Ａのプレート５７の面はＸＹ平面に平行に取り付けられているものとし、試験動作の経路８０はＸ軸方向に一定速度で移動するものとする。

機械位置測定用計測器５Ａは、時刻ｔにおけるＸ方向の変位ｘ_ｇ（ｔ）と、Ｙ軸方向の変位ｙ_ｇ（ｔ）を出力する。

機械位置計算部６は、試験動作中の機械位置を計算する。試験動作の開始位置を原点としたときの時刻ｔにおける検出位置を（ｘ_ｄ（ｔ），ｙ_ｄ（ｔ），ｚ_ｄ（ｔ））とすると、同じ時刻ｔにおける機械位置（ｘ_ｍ（ｔ），ｙ_ｍ（ｔ），ｚ_ｍ（ｔ））は、次の式（４）のように求められる。

ここで、式（４）中のｘ_ｍ０、ｙ_ｍ０は、試験動作の開始位置における検出位置である。

機械誤差計算部７は、試験動作中の検出位置と機械位置の差を求める。試験動作の区間をｎ点に分割し、分割したｋ番目の点のｘ座標をｘ_ｋとするとき、検出位置がｘ_ｋとなるときの機械位置と検出位置の差Δｘ_ｋ、Δｙ_ｋを求める。Δｘ_ｋはＸ軸のピッチエラーであり、Δｙ_ｋはＹ軸の真直度誤差である。つまり、機械誤差計算部７は、機械の主軸９１の移動中の予め指定した点における検出位置及び機械位置のピッチエラー及び真直度誤差を計算する。

パラメータ変更部８は、機械誤差計算部７で求めたピッチエラー及び真直度誤差をもとに、ピッチエラー補正及び真直度誤差補正のためのパラメータを変更する。つまり、パラメータ変更部８は、ピッチエラー及び真直度誤差に基づいて指定した点の指令位置を補正するためのパラメータを変更する。

以上のように、本実施の形態４によれば、検出位置と同時刻の機械位置がわかるので、移動中の機械誤差を正確に求めることができるという効果がある。また、本実施の形態４によれば、１回の移動指令中に指定した点のピッチエラーと真直度誤差を同時に求めることができるので、ピッチエラー及び真直度誤差の補正パラメータを正確かつ迅速に設定することができるという効果がある。

なお、本実施の形態４では、機械位置測定用計測器５Ａの測定方向と、機械の駆動軸の方向が一致している例を挙げたが、これらが異なっていてもよい。その場合は、機械位置計算部６において、機械の駆動軸方向に動かしたときの機械位置測定用計測器５Ａの測定値をもとに座標変換を行い、機械の駆動軸方向の機械位置を求めるとよい。

また、以上の各実施の形態では、並進移動軸については、テーブル９０が固定されており主軸９１が移動する例を用いたが、逆に、主軸９１が固定され、テーブル９０が動くものであっても良いし、ある軸（例えば、Ｘ軸とＺ軸）は主軸９１が動き、他の軸（例えば、Ｙ軸）はテーブル９０が動くといったものであっても良い。いずれの場合も、主軸９１の位置を、テーブル９０に対する主軸９１の相対位置と置き換えて考えればよい。

この発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る数値制御装置の機械位置表示部の表示例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る数値制御装置の機械位置測定用計測器のセットアップの様子を示す斜視図である。

符号の説明

１ 指令生成部、２ 機械駆動部、３ モータ、４ 検出器、５ 機械位置測定用計測器（ダブルボールバー）、５Ａ 機械位置測定用計測器（グリッドエンコーダ）、６ 機械位置計算部、７ 機械誤差計算部、８ パラメータ変更部、９ 機械位置表示部、１０ 測定異常検出部、１１ 指令変更部。

Claims (8)

1. モータの位置を検出して検出器から出力される検出位置が指令位置に追従するように、前記モータを駆動して機械のテーブルに対する主軸の相対位置を制御する数値制御装置において、
   前記機械のテーブルに対する主軸の相対位置の所定の方向の変位を計測する機械位置測定用計測器と、
   前記検出器から出力される検出位置及び前記機械位置測定用計測器から出力され前記検出位置と同時刻の機械位置測定用信号に基づいて機械位置を計算する機械位置計算部と、
   前記指令位置、前記検出器から出力される検出位置及び前記機械位置計算部により計算された機械位置に基づいて機械誤差を計算する機械誤差計算部と、
   前記機械誤差に基づいて誤差補正のためのパラメータを変更するパラメータ変更部と
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記機械位置測定用計測器は、長さセンサであり、前記機械位置測定用信号は、機械のテーブル上の一点と主軸上の一点の間の距離を示す長さ信号であり、
   前記機械位置計算部は、前記検出器から出力される検出位置及び前記長さセンサから出力され前記検出位置と同時刻の長さ信号に基づいて機械位置を計算する
   ことを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
3. 前記機械誤差計算部は、モータの駆動方向反転時の運動誤差を計算し、
   前記パラメータ変更部は、前記運動誤差に基づいて駆動方向反転時の指令位置を補正するためのパラメータを変更する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の数値制御装置。
4. 前記機械誤差計算部は、前記機械の主軸またはテーブルの回転軸の回転中心位置の誤差を計算し、
   前記パラメータ変更部は、前記回転中心位置の誤差に基づいて回転中心位置のパラメータを変更する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の数値制御装置。
5. 前記機械位置測定用計測器は、２次元座標測定器であり、前記機械位置測定用信号は、機械のテーブル上の一点から主軸上の一点の間の２次元平面内の変位を示す２次元変位信号であり、
   前記機械位置計算部は、前記検出器から出力される検出位置及び前記２次元座標測定器から出力され前記検出位置と同時刻の２次元変位信号に基づいて機械位置を計算する
   ことを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
6. 前記機械誤差計算部は、前記機械の主軸の移動中の予め指定した点における前記検出位置及び機械位置に基づいて当該点のピッチエラー及び真直度誤差を計算し、
   前記パラメータ変更部は、前記ピッチエラー及び真直度誤差に基づいて指定した点の指令位置を補正するためのパラメータを変更する
   ことを特徴とする請求項１又は５記載の数値制御装置。
7. 前記機械位置測定用計測器から出力される機械位置測定用信号が測定可能範囲を逸脱する場合には異常と判断する測定異常検出部と、
   前記測定異常検出部により異常と判断された場合には測定を中止し、前記機械位置測定用信号が測定可能範囲を逸脱しないように動作指令を変更する指令変更部とをさらに備え、
   動作指令が変更された場合には変更後の動作指令に基づいて再度測定を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の数値制御装置。
8. 前記指令位置、前記検出器から出力される検出位置及び前記機械位置計算部により計算された機械位置を同一座標系上に表示する機械位置表示部
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の数値制御装置。

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