JPH01240259A - 数値制御加工機 - Google Patents

数値制御加工機

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Publication number
JPH01240259A
JPH01240259A JP63068552A JP6855288A JPH01240259A JP H01240259 A JPH01240259 A JP H01240259A JP 63068552 A JP63068552 A JP 63068552A JP 6855288 A JP6855288 A JP 6855288A JP H01240259 A JPH01240259 A JP H01240259A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis direction
amount
workpiece
axis
rotary tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63068552A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Nagano
寛之 長野
Masaki Suzuki
正樹 鈴木
Saburo Kubota
三郎 久保田
Yuichiro Yamada
雄一郎 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP63068552A priority Critical patent/JPH01240259A/ja
Priority to KR1019890003504A priority patent/KR930011855B1/ko
Publication of JPH01240259A publication Critical patent/JPH01240259A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレンズ素材などのワークとこのワーりを加工す
る砥石などの回転工具との相対送り量を数値制御する数
値制御加工機に関するものである。
従来の技術 レンズ素材などのワークを保持するテーブルとこのワー
クを研削する砥石を保持するテーブルとをX−Z軸方向
において移動させる場合、テーブル七このテーブルを案
内支持する案内支持機構との間の機械的誤差によって各
テーブルにヨーイング及び横振れが生じるため、各テー
ブルの送り量のみによって精密な制御を行うことは困難
である。
このようなヨーイングや横振れを是正して精密な制御を
行うものとして、昭和62年度精密工学会秋季大会学術
講演会論文集掲載の「超精密長尺直線運動機構」 (同
誌第583〜第584頁記載)が知られている。この従
来例は、第7図に示すように、ワーク又は砥石を保持す
るテーブルaと、このテーブルaを送り方向に案内支持
する左右1対のガイドレールb、bとの間に、テーブル
aの送り方向に対する偏位量を計測する偏位量計測手段
Cを配設する一方、前記偏位量に応じて前記テーブルa
のヨーイング及び横振れを補正するアクチュエータdを
前後左右に4箇所配設している。
発明が解決しようとする課題 しかし上記従来例ではヨーイングや横振れ自体を是正す
る構成となっているため、テーブルを送り方向に移動さ
せる駆動手段の他にアクチュエータが必要となって装置
全体のコストアンプを招くという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み、ヨーイング及び横振れ自体
の是正を行わず、ヨーイングや横振れによって生じる回
転工具、ワーク間の誤差量に応してテーブルの送り量を
精密に制御し、所望の加工形状が精密に得られる数値制
御加工機を提供することを目的上する。
課題を解決するための手段 上記目的を達成する請求項1の発明は、回転工具を保持
しZ軸に沿って移動するXテーブルと、ワークを保持し
Z軸に沿って移動するXテーブルとを設ける一方、Xテ
ーブルのX軸方向での送り量を計測する回転工具移動量
計測手段とXテーブルのZ軸方向での偏位量を2箇所で
計測する回転工具移動量計測手段とを配設すると共に、
XテーブルのZ軸方向での送り量を計測するワーク移動
量計測手段とXテーブルのX軸方向での偏位量を2箇所
で計測するワーク移動量計測手段とを配設し、且つ回転
工具、ワーク間のズレ量に応じて各テーブルの送り量を
制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求 対して、ワークを保持してX−Z軸方向に移動するX−
Xテーブルを設ける一方、このテーブルのZ軸又はZ軸
方向での送り量を計測するワーク移動量計測手段と、前
記テーブルのZ軸又はX軸方向での送り量及び偏位量を
2箇所で4測するワーク移動量計測手段とを配設し、且
つワークの回転工具に対するズレ量に応じてテーブルの
各送り量を制御する制御手段を設けたこ一4= とを特徴とする。尚、X−Xテーブルに回転工具を保持
させ、ワークを固定してもよい。
作用 請求項1の発明によれば、XテーブルのX軸方向での送
り量とZ軸方向での偏位量とを計測することができると
共に、XテーブルのZ軸方向での送り量とX軸方向での
偏位量とを計測することができる。このように各テーブ
ルはZ軸又はZ軸方向での1箇所とZ軸又はX軸方向で
の2箇所とで都合3箇所計測されるので、各テーブルの
位置とヨーイング姿勢とを特定することができる。
従ってヨーイングや横振れによって生じる回転工具、ワ
ーク間のズレ量を各テーブルの送り量に加味することに
より、ヨーイングや横振れ自体を是正することなく回転
工具とワークとを所望の相対位置関係で精密に接触させ
ることができる。
請求項2の発明によれば、X−XテーブルのZ軸又はZ
軸方向での送り量とZ軸又はX軸方向での送り量及び偏
位量とを計測することにより、テーブルの位置とヨーイ
ング姿勢とを特定することができる。一方、回転工具は
固定されている。
従ってヨーイングによって生しるワークの回転工具に対
するX−Z軸方向でのズレ量をテーブルのX−Z軸方向
の送り量に加味することにより、ヨーイングや横振れ自
体を是正することなくワークを回転工具に対して所望の
相対位置関係で精密に接触さセることかできる。尚、請
求項3の発明によっても同様の作用を営むことができる
実施例 本発明の第1実施例を、第1図ないし第3図に基き説明
する。
砥石aを保持するXテーブル1をXガイド2によってX
軸方向に移動可能に案内支持させると共に、レンズ素材
としてのワークbを保持するXテーブル3をXガイド4
によってZ軸方向に移動可能に案内支持させている。テ
ーブル1.3とガイl” 2.4との間には各テーブル
1.3を夫々の軸線方向に移動させるリニアモータ5を
配設している。これらリニアモータ5は、後述のマイク
ロコンピュータ26によって制御されている。Xテーブ
ル1には砥石aを水平面内で回転駆動する砥石スピンド
ル6を設けている。Xテーブル3にはワークbを鉛直面
内で回転させるワークスピントルアを設けている。
Xガイド2の近傍にレーザ発信器8を設げ、Xテーブル
1のX軸方向の一側にZ軸と直交するX軸ミラー9を、
Xテーブル1のZ軸方向の一側にZ軸と直交するZ軸ミ
ラー10を夫々配設している。これらミラー9.10は
前記レーザ発信器8からのレーザ光を、対向配置された
干渉計11.12.13に反射する。Z軸ミラー10は
、第2図に示すように、Z軸を中心としてX軸方向に所
定距離!離れた2つの干渉計12.13にレーザ光を反
射する。各干渉計11.12.13には、夫々の干渉計
11.12.13内の基準光と前記反射レーザ光との干
渉からミラー9.10と干渉計11、12.13との間
の各距#xo、 Zl、22(第2図)を検出する検出
器14.15.16を付設している。
Xガイド4の近傍にもレーザ発信器17を設け、Xテー
ブル3のZ軸方向の一側にZ軸と直交するZ軸ミラー1
8を、Xテーブル3のX軸方向の一例にZ軸と直交する
X軸ミラー19を夫々配設している。これらミラー18
.19は前記レーザ発信器17からのレーザ光を、対向
配置された干渉計20.21.22に反則する。X軸ミ
ラー19ば、Z軸から所定距離n離れた位置を中心にZ
軸方向に所定距離!離れた2つの干渉計21.22にレ
ーザ光を反射する。各干渉計20.21.22には、夫
々の干渉計20.21.22内の基準光と前記反射レー
ザ光との干渉からミラー18.19と干渉計20.21
.22との間の各距離Z。、 X、、×2(第2図)を
検出する検出器23.24.25を付設している。
これらレーザ発信器8.17と、ミラー9.10.18
.19、干渉計11.12.13.20.21.22、
検出器14.15.16.23.24.25によって構
成されるレーザ測長システム26により、第3図に示す
ように、Xテーブル1の送り量ΔX及びXテーブル3の
送り量ΔZが夫々測定される。そして制御装置27が、
予めオフラインで計算しておいた送り量ΔXd、ΔZd
と、後述するテーブル1.3のヨーイングや横振れの補
正量が加味された送り量ΔX゛、△Z゛に各テーブル1
.3を追従させるようにリニアモータ5を制御する。
次にヨーイング、横振れ補正量について説明する。第2
図において、ワークbを保持するXテーブル3のみが、 e +、 −Cetx−、eL2s ete) ”ずれ
たとする。このとき、正常な加工状態を維持するために
砥石aとワークbとの所定の位置での接触を保持しよう
とすると、砥石aの中心位置はXテーブル3にヨーイン
グや横振れのない理想位置から、 e9−[e9X、、e9z、、e9θ〕1ずらさなけれ
ばならない。一方、レーザ測長システム2Gによって計
測されるズレ量を、e m−Cex+、  ex2−、
 ezo) ”とする。 e、は通常微小量であるので
、e g−J gmX e II’−’−’−’−’−
’−’−’−−−−−’−’−■という関係式が成り立
つ。但し、Jg。はヤコビ行列で、添字のZはこれがZ
軸に関するものであることを示し、g、mはこれがe□
からegへの変換であることを示す。0式は、Xテーブ
ル3を3点で計測することにより、砥石aとワークbと
が所定の接触を保つための砥石aのあるべき中心位置を
特定できることを示している。
ヤコビ行列J9□は、 という関係が成り立ち、J9t、J、、tは幾何学的に
容易に求められる。第2図に示す例ではとなる。
■、0式より、 上 e 9x−2X (e xI十e X2)e g o−
1−’−’−−−−−−−’−’−−−−−’−”−−
−−−’−’−”−−−−−■となる。この場合、砥石
aが円形でその回転誤差はワークbの加工形状に何ら影
響を与えないので、0式は無視できる。又0式のezl
lは、制御系が閉ループであるので自動的に補正される
。従って、 ΔX゛−ΔXd+ 2 X (e XI + e X2
)十丁X(e、、 −ex□> −−−−−−−−−−
−−−■ハ ΔZ゛−Δza −p、 x < e XI −e X
2 ) −−−−−−−−−−−−−(fDを新たな指
令値とすることにより、Xテーブル3のヨーインク及び
横振れの加工に対する影響を完全に除去することができ
る。
砥石aを保持するXテーブル1のみのヨーイングや横振
れについてもXテーブル3の場合と同様の考え方で新た
な指令値ΔX゛、Δ2゛を算出できる。
第2図に示す例では、 ΔX1−ΔX d−−−−−〜−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−一−−−−−−−−−−−−−−−
−−一=−−−−−〜−−−−■上 Δz’−ΔZd’l X (dz+ + dzz)狂 px (dz+  dz□)−一−−−−−−−。
(但し、dZl、d2□はZl、Z2の変化量)なる新
たな指令値により、Xテーブル1のヨーインクや横振れ
の加工形状に対する影響を完全に除去することができる
そして通常はXテーブル1及びXテーブル3に同時にヨ
ーイングと横振れとが生しるので、■〜@の補正量を重
ね合せ、 八X’−ΔXd+ ’l X (e XI 十e X2
)十f!、 X  (e x+  e X2) −””
”−’−”−■上 ΔZ゛−ΔZd  2X (dz++dzz)バ ーE x  (ex+ −exz+dz+ −dz□)
 −@なるΔX′、ΔZ′を新たな指令値とすればよい
第4図ないし第6図は、本発明の第2実施例を示してい
る。
ワークbを保持するX−Xテーブル31は上下1対のテ
ーブル32.33を備え、Xテーブル32をXテーブル
33に対してX軸方向に移動可能に案内支持させている
。これらテーブル32.33間に図示しないリニアモー
タを配設し、Xテーブル32をXテーブル33に対して
X軸方向に移動させるようにしている。又Xテーブル3
3をガイド34によってX軸方向に移動可能に案内支持
させている。35はXテーブル33をX軸方向に移動さ
せるリニアモータである。これらリニアモータ35は、
後述の制御装置42によって制御されている。又Zテー
ブル32には、ワークbを鉛直面内で回転させるワーク
スピンドル36を設けている。
一方、ガイド34の近傍(X−Z座標の原点)に、前記
ワークbを切削する砥石aを水平面内で回転させる砥石
スピンドル37を立設している。
ガイド34の近傍にレーザ発信器(図示せず)を設ける
と共に、Zテーブル32上にL形ミラー38を設け、こ
のミラー38の各面がX軸又はZ軸に直交するようにし
ている。そしてL形ミラー38は前記レーザ発信器から
のレーザ光を、第5図に示すように、対向配置された3
つの干渉計39.40.41に反射する。L形ミラー3
8のZ軸と直交する面に対向配置された干渉計39は、
Z軸上に位置している。この干渉計39には検出器(図
示せず)が付設され、L形ミラー38の前記面との間の
距離Zを検出する。L形ミラー38のX軸と直交する面
に対向配置された2つの干渉計40.41は、X軸方向
に所定距Mi!、離れており、且つX軸側の干渉計40
はX軸から所定距離n離れている。これら干渉計40.
41には検出器(図示せず)が夫々付設され、L形ミラ
ー3日の前記面との間の距離X。、X、を検出する。こ
れらレーザ発信器、L形ミラー38、干渉計39.40
.41、検出器によって構成されるレーザ測長システム
42により、ワークbのX−Z座標での位置と姿勢とを
3点計測で特定できる。そして、第5図に示すように、
制御装置43は、予めオフラインで計算された指令値Δ
Xd、ΔZd、検出器からの測定信号を基に各リニアモ
ータ35を制御する。
本実施例において、Zテーブル32に第5図に示すよう
なヨーイングd8が発生したとする七、所定の加工形状
を得るためには、第1実施例と同様の考え方に基きX軸
方向に、 −nXd。
なるΔX゛を新たな指令値とする(第6図)ことにより
、Zテーブル32のヨーイングがワークbの加工形状に
与える影響を完全に除去することができる。
尚、本実施例において、砥石aをX−Z−f;−−プル
31に保持させ、ワークbを固定してもよい。
本発明は上記実施例に示す外、種々の態様に構成するこ
とができる。
例えば移動量計測手段の具体的構成、配設箇所などは上
記実施例に示すものに限定されず、任意に設計すること
ができる。又各テーブルの案内支持機構やその駆動手段
なども、公知技術を適宜用いることができる。更に本発
明は上記実施例に示す砥石の外、ミルなど他の回転工具
を用いた加工機にも適用することができる。
発明の効果 本発明によれば、ヨーイングや横振れ自体の是正を行わ
ずにテーブルの送り量を精密に制御し、所望の加工形状
が精密に得られる数値制御加工機を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の全体斜視図、第2図は作
用説明図、第3図は制御系を示すブロック図、第4図は
本発明の第2実施例の斜視図、第5図は作用説明図、第
6図は制御系を示すブロック図、第7図は従来例の要部
の平面図である。 1−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−Xテーブル3−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−− Zテーブル9.10.18.19−−−−−−−
−−−−ミラー26−−−−−−−−−−−−−−、−
−−−−−−−−−−−レーザ測長システム27’−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−、−
一−−制御装置3L−−−−−−−−−−−−−−−−
−−一・−−−−−−一一一一一−X −Zテーブル3
8−一〜−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−・
−−−−−−−−−−L形ミラー42−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−レーザ測長システム
43=−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−一制御装置a −一−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−砥石b−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−ワーク。 代理/4弁理士 中尾 敏男 はか1名第5図 第6図 η 一 ×子−ブレ      X。 才 )”  1゜ 1              子 ′7ス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転工具を保持しX軸に沿って移動するXテーブ
    ルと、ワークを保持しZ軸に沿って移動するZテーブル
    とを設ける一方、XテーブルのX軸方向での送り量を計
    測する回転工具移動量計測手段とXテーブルのZ軸方向
    での偏位量を2箇所で計測する回転工具移動量計測手段
    とを配設すると共に、ZテーブルのZ軸方向での送り量
    を計測するワーク移動量計測手段とZテーブルのX軸方
    向での偏位量を2箇所で計測するワーク移動量計測手段
    とを配設し、且つ回転工具、ワーク間のズレ量に応じて
    各テーブルの送り量を制御する制御手段を設けたことを
    特徴とする数値制御加工機。
  2. (2)固定された回転工具に対して、ワークを保持して
    X−Z軸方向に移動するX−Zテーブルを設ける一方、
    このテーブルのX軸又はZ軸方向での送り量を計測する
    ワーク移動量計測手段と、前記テーブルのZ軸又はX軸
    方向での送り量及び偏位量を2箇所で計測するワーク移
    動量計測手段とを配設し、且つワークの回転工具に対す
    るズレ量に応じてテーブルの各送り量を制御する制御手
    段を設けたことを特徴とする数値制御加工機。
  3. (3)固定されたワークに対して、回転工具を保持して
    X−Z軸方向に移動するX−Zテーブルを設ける一方、
    このテーブルのX軸又はZ軸方向での送り量を計測する
    回転工具移動量計測手段と、前記テーブルのZ軸又はX
    軸方向での送り量及び偏位量を2箇所で計測する回転工
    具移動量計測手段とを配設し、且つ回転工具のワークに
    対するズレ量に応じてテーブルの各送り量を制御する制
    御手段を設けたことを特徴とする数値制御加工機。
JP63068552A 1988-03-22 1988-03-22 数値制御加工機 Pending JPH01240259A (ja)

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JP63068552A JPH01240259A (ja) 1988-03-22 1988-03-22 数値制御加工機
KR1019890003504A KR930011855B1 (ko) 1988-03-22 1989-03-21 수치제어가공기

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JP3910482B2 (ja) * 2002-04-26 2007-04-25 Thk株式会社 数値制御工作機械における加工誤差補正方法及びこれを用いた研削盤

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131854A (ja) * 1984-11-28 1986-06-19 Hitachi Ltd 旋盤加工物測定装置

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