JPH06320391A - 工作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正装置 - Google Patents
工作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正装置Info
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- JPH06320391A JPH06320391A JP5065496A JP6549693A JPH06320391A JP H06320391 A JPH06320391 A JP H06320391A JP 5065496 A JP5065496 A JP 5065496A JP 6549693 A JP6549693 A JP 6549693A JP H06320391 A JPH06320391 A JP H06320391A
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- movable table
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- bed
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
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- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 加工物に対する真の直線からのベッドレール
の偏差を自動的且つ連続的に補正することのできる、工
作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正装置
を提供する。 【構成】 加工物又は加工物の回転軸（３６）に平行で
且つ工作機械（４８）の補正方向に直交するワイヤー
（２８）が直線度の基準として利用される。ワイヤー
は、工作機械の可動台（２２）の移動方向に張られてい
て、重力により直線度を出すため、その両端には錘（３
４，３５）が取付けられている。作業中リアルタイムで
可動台に対するワイヤーの位置を読み取るために、レー
ザーマイクロメーターのような位置表示装置がワイヤー
を取巻いて工作機械の可動台に取付けられている。可動
台上に支持された工作機械（４８）に取付けられた電子
制御のサーボモーター（６０）が、直線度基準ワイヤー
に対するベッドレール（１８，１９）の偏向によって生
じる可動台の片寄りを補正するため工作機械を自動的に
調節する。
の偏差を自動的且つ連続的に補正することのできる、工
作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正装置
を提供する。 【構成】 加工物又は加工物の回転軸（３６）に平行で
且つ工作機械（４８）の補正方向に直交するワイヤー
（２８）が直線度の基準として利用される。ワイヤー
は、工作機械の可動台（２２）の移動方向に張られてい
て、重力により直線度を出すため、その両端には錘（３
４，３５）が取付けられている。作業中リアルタイムで
可動台に対するワイヤーの位置を読み取るために、レー
ザーマイクロメーターのような位置表示装置がワイヤー
を取巻いて工作機械の可動台に取付けられている。可動
台上に支持された工作機械（４８）に取付けられた電子
制御のサーボモーター（６０）が、直線度基準ワイヤー
に対するベッドレール（１８，１９）の偏向によって生
じる可動台の片寄りを補正するため工作機械を自動的に
調節する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のための偏差
及び補正装置、特に工作機械のためのリアルタイム直線
偏差測定及び補正装置に関するものである。
及び補正装置、特に工作機械のためのリアルタイム直線
偏差測定及び補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械は種々な製造工程に利用されて
おり、高度の精確さ，精度及び信頼性で、互いに垂直な
三つの空間軸を通して移動できなければならない。三次
元空間において、実社会で得られる工作機械の精確さ，
精度及び信頼性の程度は、その三つの軸が、互いに且つ
工作物に対して垂直且つ直線のままでなければならな
い。
おり、高度の精確さ，精度及び信頼性で、互いに垂直な
三つの空間軸を通して移動できなければならない。三次
元空間において、実社会で得られる工作機械の精確さ，
精度及び信頼性の程度は、その三つの軸が、互いに且つ
工作物に対して垂直且つ直線のままでなければならな
い。
【０００３】従来技術は、鋳物又は溶接構造の固定案内
面支持体を作って堅固な鋼材で補強されたコンクリート
基礎の上に設置することにより、相対的な軸の垂直性と
直線性を得て、維持してきた。これにより、工作機械往
復台が移動接触できる摺動Ｖ型案内面又はローラー案内
面を取付けた固定据付け構造体が得られる。出来るだけ
良好な垂直性と直線性を得て、案内面の調整を考慮する
ために、水平ウェッジ、敷板押し具及び据付けボルト等
の調整装置が機械台に組込まれた。これらの調整装置
は、レザー干渉計又はワイヤーマイクロメーターを使用
して、垂直性及び直線性を得るために据付け時に通常調
整された。
面支持体を作って堅固な鋼材で補強されたコンクリート
基礎の上に設置することにより、相対的な軸の垂直性と
直線性を得て、維持してきた。これにより、工作機械往
復台が移動接触できる摺動Ｖ型案内面又はローラー案内
面を取付けた固定据付け構造体が得られる。出来るだけ
良好な垂直性と直線性を得て、案内面の調整を考慮する
ために、水平ウェッジ、敷板押し具及び据付けボルト等
の調整装置が機械台に組込まれた。これらの調整装置
は、レザー干渉計又はワイヤーマイクロメーターを使用
して、垂直性及び直線性を得るために据付け時に通常調
整された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
の調整装置では、始めにウェッジやジャッキを使用し
て、所望の大きさ、位置及び方向に正確に機械ベッド部
を移動して調整することは困難である。更に、時間が経
過すると、沈下，温度変化，切削力，偶発事故等の様々
な影響のために、初期調整の精度が低下する。従って、
この様々な影響のために、工作機械を定期的に再調整し
て、その垂直性と直線性を補正し維持することが必要で
ある。
の調整装置では、始めにウェッジやジャッキを使用し
て、所望の大きさ、位置及び方向に正確に機械ベッド部
を移動して調整することは困難である。更に、時間が経
過すると、沈下，温度変化，切削力，偶発事故等の様々
な影響のために、初期調整の精度が低下する。従って、
この様々な影響のために、工作機械を定期的に再調整し
て、その垂直性と直線性を補正し維持することが必要で
ある。
【０００５】ＣＮＣ制御システムの出現により、ベッド
の誤差の補償が得られるようになり、それによって直線
誤差の一回マップが、得られたデータにより発生せしめ
られてコンピューターへ入力される。サーボシステムが
切削工具を補正して、発生したマップに従って所望の結
果を得るので、ベッドの誤差を考慮することができる。
これは機械が新しいと非常によく作用する。しかし、一
般に、時間の影響により、発生したベッドの誤差データ
と関連マップの効力が低下するので、新しいデータを得
るために、又新しいベッドの誤差マップを発生せしめる
ために、複雑な工程を繰り返さなければならない。
の誤差の補償が得られるようになり、それによって直線
誤差の一回マップが、得られたデータにより発生せしめ
られてコンピューターへ入力される。サーボシステムが
切削工具を補正して、発生したマップに従って所望の結
果を得るので、ベッドの誤差を考慮することができる。
これは機械が新しいと非常によく作用する。しかし、一
般に、時間の影響により、発生したベッドの誤差データ
と関連マップの効力が低下するので、新しいデータを得
るために、又新しいベッドの誤差マップを発生せしめる
ために、複雑な工程を繰り返さなければならない。
【０００６】従来技術の装置は多くの用途に対して良好
であるけれども、確実に精確であるためには、工作機械
は四次元空間を通して、即ち、リアルタイムで垂直性と
直線性を維持しなければならない。相互に調整可能なウ
ェッジ及びジャッキを有するＣＮＣ制御システムや固定
構造基礎のような従来装置は、工作機械がリアルタイム
で作動するにつれて生じる切削具／切削力，温度変化，
振動等の偏差を補正しない。このため、工作機械が作動
している間は、精確な垂直性と直線性が維持できない。
例えば、実際の垂直軌道とのベッド案内面の偏差は今ま
でリアルタイムでは補正できなかった。
であるけれども、確実に精確であるためには、工作機械
は四次元空間を通して、即ち、リアルタイムで垂直性と
直線性を維持しなければならない。相互に調整可能なウ
ェッジ及びジャッキを有するＣＮＣ制御システムや固定
構造基礎のような従来装置は、工作機械がリアルタイム
で作動するにつれて生じる切削具／切削力，温度変化，
振動等の偏差を補正しない。このため、工作機械が作動
している間は、精確な垂直性と直線性が維持できない。
例えば、実際の垂直軌道とのベッド案内面の偏差は今ま
でリアルタイムでは補正できなかった。
【０００７】更に、従来技術装置は、数ミクロン台の直
線性を長い距離、例えば、ロール研削盤の場合のような
８乃至１２メーター以上に渡って維持しなければならな
い用途には有益でない。
線性を長い距離、例えば、ロール研削盤の場合のような
８乃至１２メーター以上に渡って維持しなければならな
い用途には有益でない。
【０００８】本発明は、その一形態において、工作機械
がその走行軌道に沿って作動中、基準直線が走査され、
工作機械が連続的に調整されてベッド案内面の偏差を補
正することにより、工作機械がその走行軌道に沿って正
確な直線状態に保持される、工作機械のためのリアルタ
イム直線偏差測定及び補正装置を提供するものである。
がその走行軌道に沿って作動中、基準直線が走査され、
工作機械が連続的に調整されてベッド案内面の偏差を補
正することにより、工作機械がその走行軌道に沿って正
確な直線状態に保持される、工作機械のためのリアルタ
イム直線偏差測定及び補正装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】加工物に作用す
る工作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正
装置を以下に示す。この測定及び補正装置は、ベッド
と、ベッドに担持されていて、ベッド上で移動可能な可
動台と、可動台の直線移動の軸に平行であって、ベッド
に固定されている基準線を限定する手段とを含んでい
る。更に、本装置は、可動台に配置されていて可動台が
ベッド上を移動する際、上記基準線画成手段に対して可
動台を位置決めする手段と、可動台に配置されている工
具支持手段と、工具支持手段を調整する補正手段とを含
んでおり、これにより、制御手段が、上記位置決め手段
によって測定された可動台移動偏差に依存する上記工具
支持手段を自動的に補正する。
る工作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正
装置を以下に示す。この測定及び補正装置は、ベッド
と、ベッドに担持されていて、ベッド上で移動可能な可
動台と、可動台の直線移動の軸に平行であって、ベッド
に固定されている基準線を限定する手段とを含んでい
る。更に、本装置は、可動台に配置されていて可動台が
ベッド上を移動する際、上記基準線画成手段に対して可
動台を位置決めする手段と、可動台に配置されている工
具支持手段と、工具支持手段を調整する補正手段とを含
んでおり、これにより、制御手段が、上記位置決め手段
によって測定された可動台移動偏差に依存する上記工具
支持手段を自動的に補正する。
【００１０】リアルタイム直線偏差測定及び補正装置
は、基礎に静置されていて、可動工作機械可動台が載置
されているベッド案内面を有するベッドを含んでいる。
基準ワイヤーが、ベッド案内面に平行なベッドの長手方
向に水平に張られている。工作機械可動台に取付けられ
ている位置表示装置が、基準ワイヤーを読み取り、ベッ
ド案内面の偏差による可動台の偏差を決定する。工作機
械用コンピューター制御位置決めシステムがモニターに
使用され、工作機械の初期の位置と、基準ワイヤーを走
査する位置表示装置によって得られた入力データとに基
づき、リアルタイムで偏差を補正する。添付図面と共
に、本発明の実施例の以下の説明を参照すれば、本発明
の上記及び他の特徴と目的と、それらを得る方法とがよ
り明らかとなり、本発明自身が更によく理解されるであ
ろう。
は、基礎に静置されていて、可動工作機械可動台が載置
されているベッド案内面を有するベッドを含んでいる。
基準ワイヤーが、ベッド案内面に平行なベッドの長手方
向に水平に張られている。工作機械可動台に取付けられ
ている位置表示装置が、基準ワイヤーを読み取り、ベッ
ド案内面の偏差による可動台の偏差を決定する。工作機
械用コンピューター制御位置決めシステムがモニターに
使用され、工作機械の初期の位置と、基準ワイヤーを走
査する位置表示装置によって得られた入力データとに基
づき、リアルタイムで偏差を補正する。添付図面と共
に、本発明の実施例の以下の説明を参照すれば、本発明
の上記及び他の特徴と目的と、それらを得る方法とがよ
り明らかとなり、本発明自身が更によく理解されるであ
ろう。
【００１１】各図を通して類似部品には同一数字符号が
付されている。実施例は、この事実により本発明の優先
実施態様を、その一形態として示し、又説明する。そし
て、斯る実施例は如何なる態様にせよ発明の範囲を限定
するものと解釈されてはならない。
付されている。実施例は、この事実により本発明の優先
実施態様を、その一形態として示し、又説明する。そし
て、斯る実施例は如何なる態様にせよ発明の範囲を限定
するものと解釈されてはならない。
【００１２】図１に関連して、本図は、ベッド１４を支
える最上面１２を有する台１１の上にある工作機械構造
体１０を示している。ベッド１４は、ベッド１４を水平
面に維持する四つの水平支柱（図１では、１６及び１７
のみ図示してある）を含む。上記したように、水平支柱
をさまざまに、調節することによりベッド１４は、台１
１の最上面１２の水平度に係わりなく水平となる。
える最上面１２を有する台１１の上にある工作機械構造
体１０を示している。ベッド１４は、ベッド１４を水平
面に維持する四つの水平支柱（図１では、１６及び１７
のみ図示してある）を含む。上記したように、水平支柱
をさまざまに、調節することによりベッド１４は、台１
１の最上面１２の水平度に係わりなく水平となる。
【００１３】ベッド１４は、断面が台形の縦方向にベッ
ド１４の全長まで延びる二つの平行レール１８及び１９
を有する。レール１８及び１９は、ベッド１４のどちら
か一方の側部に配置されレール１８の間に平らなベッド
テーブル２０の側壁を形成している。可動台２２は、ベ
ッド１４の縦方向を横切り、その下面にレール１８及び
１９の形状に一致する二つの台形のベッド方向溝を有し
ており可動台２２は、レール１８及び１９に沿って、い
ずれか一方に動くことが出来る。可動台２２はロール研
削盤４８（図２参照）を支えている平らな可動台２６を
その上面に定めている。
ド１４の全長まで延びる二つの平行レール１８及び１９
を有する。レール１８及び１９は、ベッド１４のどちら
か一方の側部に配置されレール１８の間に平らなベッド
テーブル２０の側壁を形成している。可動台２２は、ベ
ッド１４の縦方向を横切り、その下面にレール１８及び
１９の形状に一致する二つの台形のベッド方向溝を有し
ており可動台２２は、レール１８及び１９に沿って、い
ずれか一方に動くことが出来る。可動台２２はロール研
削盤４８（図２参照）を支えている平らな可動台２６を
その上面に定めている。
【００１４】ベッドテーブル２０の一方の端からもう一
方の端迄延びておりそして可動台２２の下部に位置して
いるのは、ワイヤー２８であり、ワイヤー２８は、ワイ
ヤーガイド対３０，３２及び３１，３３によって水平方
向に位置付けられている。たとえ他の直径が下記理由に
より使用されていようとも、ワイヤー２８は、好ましく
は直径は約０．１８ｍｍの非常に細く又は精巧なワイヤ
ーである。一例として、ピアノ高音部ワイヤーで、サイ
ズは３／０でスイスのチューリッヒ湖にあるシャッフ・
ピアノ・サプライ社で製造したワイヤーを使用して差し
支えない。
方の端迄延びておりそして可動台２２の下部に位置して
いるのは、ワイヤー２８であり、ワイヤー２８は、ワイ
ヤーガイド対３０，３２及び３１，３３によって水平方
向に位置付けられている。たとえ他の直径が下記理由に
より使用されていようとも、ワイヤー２８は、好ましく
は直径は約０．１８ｍｍの非常に細く又は精巧なワイヤ
ーである。一例として、ピアノ高音部ワイヤーで、サイ
ズは３／０でスイスのチューリッヒ湖にあるシャッフ・
ピアノ・サプライ社で製造したワイヤーを使用して差し
支えない。
【００１５】ワイヤー２８は、全長に対してのたわみを
防ぐか又は著しく減少させるのに充分である、張りに耐
え得るべきであり、研削されるロールが８〜１２ｍのロ
ール研削に充分に適用できるワイヤーであらねばならな
い。ワイヤー２８は、縦方向にベッドテーブル２０を越
えて延び両端が充分に重い錘３４及び３５のいずれか一
方に延びる。そして、重力により、錘の合計重力がワイ
ヤー２８がワイヤーを直線に保ち、たわみがないような
ワイヤー２８に掛かる張力を出すことが出来る。
防ぐか又は著しく減少させるのに充分である、張りに耐
え得るべきであり、研削されるロールが８〜１２ｍのロ
ール研削に充分に適用できるワイヤーであらねばならな
い。ワイヤー２８は、縦方向にベッドテーブル２０を越
えて延び両端が充分に重い錘３４及び３５のいずれか一
方に延びる。そして、重力により、錘の合計重力がワイ
ヤー２８がワイヤーを直線に保ち、たわみがないような
ワイヤー２８に掛かる張力を出すことが出来る。
【００１６】上記にように、水平方向に延びたワイヤー
２８は、レール１８及び１９と可動台２２から影響を受
けない水平面に完全に真っ直ぐな基準線として使用され
る。更に基準として、水平方向に延びたワイヤー２８は
本発明の１ケースとしてたわみを除去する重力の方向に
垂直である限り使用出来る。
２８は、レール１８及び１９と可動台２２から影響を受
けない水平面に完全に真っ直ぐな基準線として使用され
る。更に基準として、水平方向に延びたワイヤー２８は
本発明の１ケースとしてたわみを除去する重力の方向に
垂直である限り使用出来る。
【００１７】ワイヤー２８は、直線の可動台通路又は加
工物の回転軸３６（図２参照）に正確に平行であるベッ
ドテーブル２０に初めに合わせてある事が必須条件であ
り、又レールに於いて逸脱しているため真の加工物の平
行から可動台の行程の偏差は検知され下記に述べる如く
補正される。レール１８及び１９は初めに建造されるか
合わされるので、それ等は加工物の回転軸３６に平行で
ある。
工物の回転軸３６（図２参照）に正確に平行であるベッ
ドテーブル２０に初めに合わせてある事が必須条件であ
り、又レールに於いて逸脱しているため真の加工物の平
行から可動台の行程の偏差は検知され下記に述べる如く
補正される。レール１８及び１９は初めに建造されるか
合わされるので、それ等は加工物の回転軸３６に平行で
ある。
【００１８】ワイヤー２８をリアルタイムの基準線とし
て使用する為に基準表示位置（ＲＩＤ）３８は可動台２
２に取り付けられているので、ＲＩＤ３８は可動台２２
がレール１８及び１９に沿って動くにつれてそれと共に
動く。ＲＩＤ３８は、ワイヤー２８に合わせて位置付け
られるのでそれは、可動台２２に関連してワイヤー位置
を探知又は読み取れる。
て使用する為に基準表示位置（ＲＩＤ）３８は可動台２
２に取り付けられているので、ＲＩＤ３８は可動台２２
がレール１８及び１９に沿って動くにつれてそれと共に
動く。ＲＩＤ３８は、ワイヤー２８に合わせて位置付け
られるのでそれは、可動台２２に関連してワイヤー位置
を探知又は読み取れる。
【００１９】ＲＩＤ３８は、スキャンヘッド或いは表面
４０，読み取り又は探知ヘッド，リードヘッド４２を含
みスキャンヘッド４０からの放射をこれらの探知／読み
取り器により探知／読み取る。上記のようにＲＩＤ３８
のスキャニング及び読み取りの区域以内のワイヤー２８
の位置は、ワイヤー２８を取り巻くスキャンヘッド放射
がリードヘッド４２によって読み取れる間はワイヤー２
８がリードヘッド４２により読み取られるスキャンヘッ
ド放射を妨害するにつれ、ＲＩＤ３８との関連で知り得
る。
４０，読み取り又は探知ヘッド，リードヘッド４２を含
みスキャンヘッド４０からの放射をこれらの探知／読み
取り器により探知／読み取る。上記のようにＲＩＤ３８
のスキャニング及び読み取りの区域以内のワイヤー２８
の位置は、ワイヤー２８を取り巻くスキャンヘッド放射
がリードヘッド４２によって読み取れる間はワイヤー２
８がリードヘッド４２により読み取られるスキャンヘッ
ド放射を妨害するにつれ、ＲＩＤ３８との関連で知り得
る。
【００２０】ＲＩＤ３８は、可動台２２に取り付けられ
ているので、可動台２２との関連でワイヤー２８の位置
も知ることが出来る。この方法で、可動台２２は、レー
ル１８及び１９に沿って動くので、スキャンヘッド４０
からの放射を探知する結果リードヘッド４２より発せら
れる信号は、発せられた信号解読又は表示に対して電子
信号処理装置或いは電子信号処理装置によるリード４４
を通じて伝達される。解読された或いは表示された信号
は、リードヘッド４２に沿ってワイヤー２８の位置を示
すので、可動台２２がレール１８及び１９に沿って動く
につれ、リードヘッド４２に関連するワイヤー２８の位
置の変化は、オペレーターに表示される。
ているので、可動台２２との関連でワイヤー２８の位置
も知ることが出来る。この方法で、可動台２２は、レー
ル１８及び１９に沿って動くので、スキャンヘッド４０
からの放射を探知する結果リードヘッド４２より発せら
れる信号は、発せられた信号解読又は表示に対して電子
信号処理装置或いは電子信号処理装置によるリード４４
を通じて伝達される。解読された或いは表示された信号
は、リードヘッド４２に沿ってワイヤー２８の位置を示
すので、可動台２２がレール１８及び１９に沿って動く
につれ、リードヘッド４２に関連するワイヤー２８の位
置の変化は、オペレーターに表示される。
【００２１】本発明の働きのより詳細な説明は、ロール
研削盤の使用との関係で以下に説明される。本発明は、
可動台移動に対して横切る方向の工具の補正を必要とす
る適用の如何なるタイプの工具にも使用されることは、
評価されるべきである。
研削盤の使用との関係で以下に説明される。本発明は、
可動台移動に対して横切る方向の工具の補正を必要とす
る適用の如何なるタイプの工具にも使用されることは、
評価されるべきである。
【００２２】他のＲＩＤは使用されるが、本発明の優先
実施態様に於いて使用され、知られているＲＩＤは、ア
メリカ・キーエンス株式会社によって製造されたキーエ
ンスレーザースキャンマイクロメーターである。キーエ
ンスレーザースキャンマイクロメーターはそのスキャン
ヘッド４０とレーザー感知リードヘッド４２用の半導体
レーザー（６７０ｎｍ）を使用している。キーエンスレ
ーザースキャンマイクロメーターの場合は、スキャンヘ
ッド４０よりの放射はリードヘッド４２に当たるレーザ
ー放射であり、リードヘッド４２、即ちレーザー放射に
沿っている場所を示すシグナルを発生しているレーザー
放射によって当たらないリードヘッド４２のこれらのポ
イントは信号を発生しない。そしてワイヤー２８の位置
は、シグナルプロセッサ４６により、解読するシグナル
を通してそのリードヘッド４２に沿って、キーエンスマ
イクロメーターによって読み取られる。もし、ワイヤー
２８がＲＩＤ３８の以内で動けば、リードヘッドセンサ
ーが、リードヘッド４２に沿って異なる部品に当たる放
射を通じて位置の移動を信号で伝える。
実施態様に於いて使用され、知られているＲＩＤは、ア
メリカ・キーエンス株式会社によって製造されたキーエ
ンスレーザースキャンマイクロメーターである。キーエ
ンスレーザースキャンマイクロメーターはそのスキャン
ヘッド４０とレーザー感知リードヘッド４２用の半導体
レーザー（６７０ｎｍ）を使用している。キーエンスレ
ーザースキャンマイクロメーターの場合は、スキャンヘ
ッド４０よりの放射はリードヘッド４２に当たるレーザ
ー放射であり、リードヘッド４２、即ちレーザー放射に
沿っている場所を示すシグナルを発生しているレーザー
放射によって当たらないリードヘッド４２のこれらのポ
イントは信号を発生しない。そしてワイヤー２８の位置
は、シグナルプロセッサ４６により、解読するシグナル
を通してそのリードヘッド４２に沿って、キーエンスマ
イクロメーターによって読み取られる。もし、ワイヤー
２８がＲＩＤ３８の以内で動けば、リードヘッドセンサ
ーが、リードヘッド４２に沿って異なる部品に当たる放
射を通じて位置の移動を信号で伝える。
【００２３】図２において、平らな可動台上面２６に支
持されハウジング５０を有するロール研削盤４８が示さ
れている。ロール研削盤４８は後述するように、平らな
可動台上面２６において可動台の移動方向と直交する方
向に移動しうる。ロール５６に予め決められた形状５４
を研削するための回転可能な研削輪５２は、例えばハウ
ジング５０に設けられた図示していない軸受に支持され
ている軸５３において回転可能である。ハウジング５０
はこの研削輪５２と共に、予め決められた望みのロール
形状に応じ、またエラー補正を行うために、ロール５６
に対し可動台の移動方向と直交する方向に進退できる。
持されハウジング５０を有するロール研削盤４８が示さ
れている。ロール研削盤４８は後述するように、平らな
可動台上面２６において可動台の移動方向と直交する方
向に移動しうる。ロール５６に予め決められた形状５４
を研削するための回転可能な研削輪５２は、例えばハウ
ジング５０に設けられた図示していない軸受に支持され
ている軸５３において回転可能である。ハウジング５０
はこの研削輪５２と共に、予め決められた望みのロール
形状に応じ、またエラー補正を行うために、ロール５６
に対し可動台の移動方向と直交する方向に進退できる。
【００２４】この実施例では、ロール研削盤４８を動か
すために平らな可動台上面２６にサーボ駆動システム５
８が設けられている。このサーボ駆動システム５８は電
機子６２を有する正逆転可能な駆動モーター６０と、モ
ーター６０により駆動され且つモーターから突出しハウ
ジング５０に取り付けられているブロック６３に連結さ
れたスクリューギア６１と、モーター速度と速度方向を
測定するためのタコメーター６４から成っている。ブロ
ック６３はハウジング５０即ちロール研削盤と一体であ
り、その移動によりハウジング５０即ちロール研削盤を
平らな可動台上面２６において同じように動かすように
なっている。ブロック６３及びハウジング、即ちロール
研削盤は、このようにしてサーボ駆動システム５８によ
り動かされる。正逆転可能なモーター６０はスクリュー
ギア６１と通常の方法で噛み合う図示していないインタ
ーナルギアを有しており、モーター６０の一方向への回
転によりスクリューギア６１を回転させブロック６３を
外方向へ動かし、もたモーター６０の反対方向への回転
によりスクリューギア６１を回転させブロック６３を内
方向へ動かす。スクリューギア６１はハウジング５０の
ブロック６３にしっかりと連結されているのでハウジン
グ５０はスクリューギアの回転方向に応じて動く。ハウ
ジング５０はまた基準点に対するハウジングの位置、即
ち研削ホイール５２の位置の指示信号を発生する電子的
位置帰還目盛６６を有している離間目盛６６は平らな可
動台上面２６に対するロール研削盤４８の位置表示器で
ある。
すために平らな可動台上面２６にサーボ駆動システム５
８が設けられている。このサーボ駆動システム５８は電
機子６２を有する正逆転可能な駆動モーター６０と、モ
ーター６０により駆動され且つモーターから突出しハウ
ジング５０に取り付けられているブロック６３に連結さ
れたスクリューギア６１と、モーター速度と速度方向を
測定するためのタコメーター６４から成っている。ブロ
ック６３はハウジング５０即ちロール研削盤と一体であ
り、その移動によりハウジング５０即ちロール研削盤を
平らな可動台上面２６において同じように動かすように
なっている。ブロック６３及びハウジング、即ちロール
研削盤は、このようにしてサーボ駆動システム５８によ
り動かされる。正逆転可能なモーター６０はスクリュー
ギア６１と通常の方法で噛み合う図示していないインタ
ーナルギアを有しており、モーター６０の一方向への回
転によりスクリューギア６１を回転させブロック６３を
外方向へ動かし、もたモーター６０の反対方向への回転
によりスクリューギア６１を回転させブロック６３を内
方向へ動かす。スクリューギア６１はハウジング５０の
ブロック６３にしっかりと連結されているのでハウジン
グ５０はスクリューギアの回転方向に応じて動く。ハウ
ジング５０はまた基準点に対するハウジングの位置、即
ち研削ホイール５２の位置の指示信号を発生する電子的
位置帰還目盛６６を有している離間目盛６６は平らな可
動台上面２６に対するロール研削盤４８の位置表示器で
ある。
【００２５】本発明の補正装置は、図２に図式的に示さ
れたような制御構造体若しくは機能的に同じ制御構造体
をもった図示していないマイクロプロサッセ若しくはコ
ンピュータによって自動的に制御することができる。制
御構造体は、基本的にはサーボ駆動制御ブロック７２に
リード７０によって接続された位置制御ブロック６８か
ら成っている。位置制御ブロック６８はコンピュータソ
フトウエアとすることも出来るし、また必要な場合には
入力インタフェースをもったディスクリートハードウエ
アのコンポーネントとすることもできる。サーボ駆動制
御ブロック７２もまたコンピュータソフトウエア若しく
はハードウエアコンポーネントとすることができる。位
置制御ブロック６８は、シグナルプロセッサ４６からリ
ード７４を経て直線偏差信号を受け、またコンピュータ
ソフトウエアなどによる特別な適用によりリード７６を
経て入力された所望の部分（ロール）形状位置コマンド
を受ける。この装置においてシグナルプロセッサ４６の
位置は厳密を要さない。この装置の作動を妨げない位置
であればよい。シグナルプロセッサ４６は図２において
はベッド１４の側部に置かれ、図１においては可動台２
２の平らな可動台上面２６の上に置かれている。
れたような制御構造体若しくは機能的に同じ制御構造体
をもった図示していないマイクロプロサッセ若しくはコ
ンピュータによって自動的に制御することができる。制
御構造体は、基本的にはサーボ駆動制御ブロック７２に
リード７０によって接続された位置制御ブロック６８か
ら成っている。位置制御ブロック６８はコンピュータソ
フトウエアとすることも出来るし、また必要な場合には
入力インタフェースをもったディスクリートハードウエ
アのコンポーネントとすることもできる。サーボ駆動制
御ブロック７２もまたコンピュータソフトウエア若しく
はハードウエアコンポーネントとすることができる。位
置制御ブロック６８は、シグナルプロセッサ４６からリ
ード７４を経て直線偏差信号を受け、またコンピュータ
ソフトウエアなどによる特別な適用によりリード７６を
経て入力された所望の部分（ロール）形状位置コマンド
を受ける。この装置においてシグナルプロセッサ４６の
位置は厳密を要さない。この装置の作動を妨げない位置
であればよい。シグナルプロセッサ４６は図２において
はベッド１４の側部に置かれ、図１においては可動台２
２の平らな可動台上面２６の上に置かれている。
【００２６】差動増幅器（若しくは同等のソフトウエ
ア）７８はリード７４及び７６からの二つの信号を比較
し、それらの入力の差を直線性修正位置コマンド信号と
してリード８０を経て出力する。リード８０からの直線
性修正位置コマンド信号と、リード８２を通った位置帰
還目盛６６からの実際の研削盤の位置信号は差動増幅器
（若しくは同等のソフトウエア）７８によって比較され
位置エラー信号を発生する。この信号は、リード７０を
経てサーボ駆動制御ブロック７２に入力される前に処理
するため、比例積分装置（ＰＩＤ）８６に供給される。
ア）７８はリード７４及び７６からの二つの信号を比較
し、それらの入力の差を直線性修正位置コマンド信号と
してリード８０を経て出力する。リード８０からの直線
性修正位置コマンド信号と、リード８２を通った位置帰
還目盛６６からの実際の研削盤の位置信号は差動増幅器
（若しくは同等のソフトウエア）７８によって比較され
位置エラー信号を発生する。この信号は、リード７０を
経てサーボ駆動制御ブロック７２に入力される前に処理
するため、比例積分装置（ＰＩＤ）８６に供給される。
【００２７】位置制御ブロック６８において予め定めら
れた特定部分の形状位置は、ＰＩＤにより発せられた偏
差信号と照合され、研削輪５７の実際の位置と比較され
る直線性修正位置信号を発生する。位置エラー信号は速
度信号としてサーボ制御ブロック７２に送られ、差動増
幅器（若しくは同等のソフトウエア）８８により、タコ
メーター６４により測定されリード９０を経た速度帰還
信号と比較される。速度信号はＰＩＤ９２に供給され、
そこで速度信号は未処理のトルクコマンド信号に変換さ
れる。リード９４は電流ループ９６に未処理のトルクコ
マンド信号を入力する。電流ループ９６からモータ出力
信号がリード９８を経て電機子６２に送られる。電機子
６２はモーター６０を制御し、ハウジング５０及び研削
輪５２を動かすことによってロール形状５４に作用させ
る。モータ出力信号は電機子６２にモータ駆動方向及び
／又は方向変換速度を指示する。ロール研削盤４８はこ
のようにリアルタイムで補正される。
れた特定部分の形状位置は、ＰＩＤにより発せられた偏
差信号と照合され、研削輪５７の実際の位置と比較され
る直線性修正位置信号を発生する。位置エラー信号は速
度信号としてサーボ制御ブロック７２に送られ、差動増
幅器（若しくは同等のソフトウエア）８８により、タコ
メーター６４により測定されリード９０を経た速度帰還
信号と比較される。速度信号はＰＩＤ９２に供給され、
そこで速度信号は未処理のトルクコマンド信号に変換さ
れる。リード９４は電流ループ９６に未処理のトルクコ
マンド信号を入力する。電流ループ９６からモータ出力
信号がリード９８を経て電機子６２に送られる。電機子
６２はモーター６０を制御し、ハウジング５０及び研削
輪５２を動かすことによってロール形状５４に作用させ
る。モータ出力信号は電機子６２にモータ駆動方向及び
／又は方向変換速度を指示する。ロール研削盤４８はこ
のようにリアルタイムで補正される。
【００２８】ロール５６上の形状５４を研削し、リアル
タイムで配列ミスを補正する本発明の作用を図２及び図
３により以下に説明する。加工物のタイプにより、所望
の初期の特定のロール形状が、ロール形状に対する研削
輪５２の初期位置を決定するためにコンピュータ位置制
御ブロックに入力される。可動台２２がベッドレール１
８，１９に沿って図３で符号１００を付した方向に移動
するとき研削輪５２はロール５６から若干離れて移動す
る。図３は、上述したように加工物の回転軸に平行なワ
イヤー基準軌道１０６に整列しない左右のベッドレール
の軌道１０２，１０４が描かれている。もし可動台２２
が左右のベッドレールの軌道の通りに移動したとする
と、ロールは左右のベッドレールによって定められた形
状に一致した形状となるであろう。偏差値１０８は一般
には数ミクロンのオーダーであるが、このような値はロ
ールが適用によっては受け入れることができず、これら
の小さな偏差値はロール研削の間に、或いは他の工作機
械を用いて補正される必要がある。
タイムで配列ミスを補正する本発明の作用を図２及び図
３により以下に説明する。加工物のタイプにより、所望
の初期の特定のロール形状が、ロール形状に対する研削
輪５２の初期位置を決定するためにコンピュータ位置制
御ブロックに入力される。可動台２２がベッドレール１
８，１９に沿って図３で符号１００を付した方向に移動
するとき研削輪５２はロール５６から若干離れて移動す
る。図３は、上述したように加工物の回転軸に平行なワ
イヤー基準軌道１０６に整列しない左右のベッドレール
の軌道１０２，１０４が描かれている。もし可動台２２
が左右のベッドレールの軌道の通りに移動したとする
と、ロールは左右のベッドレールによって定められた形
状に一致した形状となるであろう。偏差値１０８は一般
には数ミクロンのオーダーであるが、このような値はロ
ールが適用によっては受け入れることができず、これら
の小さな偏差値はロール研削の間に、或いは他の工作機
械を用いて補正される必要がある。
【００２９】ＲＩＤ３８は、上述のように基準ワイヤー
２８の位置を監視して、電子信号処理装置４６により解
読され且つ翻訳される信号を発生する。この信号は位置
制御ブロック６８の差動増幅器７８へ送られる。電子信
号処理装置４６から受信された信号が、図２に所望の部
分側面位置コマンドとして表記した直線位置を意味する
所定の初期信号と異なる場合は、位置制御ブロック６８
は直線度の補正された位置コマンドを生成する。このコ
マンドは、ハウジング５０に取付けられた位置再生目盛
６６からリード線８２を介して、工作機械４８及び研摩
輪５２の実際の位置と比較される。補正が必要な場合に
は、リード線７０を介してサーボ制御ブロック７２へ位
置エラー速度コマンドが送られる。この位置エラー速度
コマンドは、リード線９０を経てタコメーター６４によ
りモーター６０の実際の速度と比較されて、リード線９
８を介してモーター６０と可動台上面２６に対するハウ
ジング５０又は工作機械の位置を調節するため、電機子
６２へ送られる。
２８の位置を監視して、電子信号処理装置４６により解
読され且つ翻訳される信号を発生する。この信号は位置
制御ブロック６８の差動増幅器７８へ送られる。電子信
号処理装置４６から受信された信号が、図２に所望の部
分側面位置コマンドとして表記した直線位置を意味する
所定の初期信号と異なる場合は、位置制御ブロック６８
は直線度の補正された位置コマンドを生成する。このコ
マンドは、ハウジング５０に取付けられた位置再生目盛
６６からリード線８２を介して、工作機械４８及び研摩
輪５２の実際の位置と比較される。補正が必要な場合に
は、リード線７０を介してサーボ制御ブロック７２へ位
置エラー速度コマンドが送られる。この位置エラー速度
コマンドは、リード線９０を経てタコメーター６４によ
りモーター６０の実際の速度と比較されて、リード線９
８を介してモーター６０と可動台上面２６に対するハウ
ジング５０又は工作機械の位置を調節するため、電機子
６２へ送られる。
【００３０】このようにして、本発明の偏差測定及び補
正装置は、可動台２２の移動中に遭遇する偏差を測定し
て、工作機械の実時間作動中、ハウジングと研摩輪を調
節することにより偏差を補正する。
正装置は、可動台２２の移動中に遭遇する偏差を測定し
て、工作機械の実時間作動中、ハウジングと研摩輪を調
節することにより偏差を補正する。
【００３１】本発明は好適実施例について記述された
が、ここに開示された精神及び範囲内において更に修正
は可能である。従って、本出願は、その一般的な原理を
利用して、発明の如何なる変形，使用又は改作をもカバ
ーするよう意図されている。更に、本出願は、本発明が
関係し且つ特許請求の範囲内にある公知又は慣用の技術
習慣の範囲内に帰着するような本開示からの離脱形態を
もカバーするよう意図されている。
が、ここに開示された精神及び範囲内において更に修正
は可能である。従って、本出願は、その一般的な原理を
利用して、発明の如何なる変形，使用又は改作をもカバ
ーするよう意図されている。更に、本出願は、本発明が
関係し且つ特許請求の範囲内にある公知又は慣用の技術
習慣の範囲内に帰着するような本開示からの離脱形態を
もカバーするよう意図されている。
【００３２】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、ベッドレ
ールの偏差による可動台の偏差が作動中実時間で監視さ
れ補正され得るという利点がある。更に本発明の装置に
よれば、偏差が２〜３ミクロンのオーダーで検出される
という利点がある。
ールの偏差による可動台の偏差が作動中実時間で監視さ
れ補正され得るという利点がある。更に本発明の装置に
よれば、偏差が２〜３ミクロンのオーダーで検出される
という利点がある。
【図１】工作機械の可動台とベッド上に組込まれた実時
間直線度偏差測定及び補正装置の斜視図である。
間直線度偏差測定及び補正装置の斜視図である。
【図２】制御論理の概略表示を含む、工作機械としての
ロール研摩機と共に使用される実時間直線度偏差測定及
び補正装置の斜視図である。
ロール研摩機と共に使用される実時間直線度偏差測定及
び補正装置の斜視図である。
【図３】直線基準と偏差したベッドレールとに対する可
動台の補正状態を示す線図である。
動台の補正状態を示す線図である。
１０ 工作機械構造体 １１ 台 １２ 最上面 １４ ベッド １６，１７ 水平支柱 １８，１９ ベッドレール ２０ ベッドテーブル ２２ 可動台 ２４，２５ ベッドロール溝 ２６ 可動台 ２８ ワイヤー ３０，３１，３２，３３ ワイヤーガイド対 ３４，３５ 錘 ３６ 軸 ３８ 基準表示装置 ４０ スキャンヘッド ４２ リードヘッド ４４ リード ４６ シグナルプロセッサ ４８ ロール研削盤 ５０ ハウジング ５２ 研削輪 ５３ 軸 ５４ 予め決められた形状 ５６ ロール ５７ 研削輪 ５８ サーボ駆動システム ６０ 駆動モーター ６１ スクリューギア ６２ 電機子 ６３ ブロック ６４ タコメーター ６６ 電子的位置帰還目盛 ６８ 位置制御ブロック ７０，７４，７６，８０，８２，９０，９４ リード ７２ サーボ駆動制御ブロック ７８ 差動増幅器 ８６ 比例積分装置 ９２ ＰＩＤ ９６ 電流ループ １０２，１０４ ベッドレールの軌道 １０６ ワイヤー基準軌道 １０８ 偏差値
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年４月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 トーマス、ジエー、ドイル アメリカ合衆国、ウイスコンシン州 54986、ウイネコン、キヤプテンズ コー ト 200
Claims (10)
- 【請求項１】 ベッドと、該ベッド上を直線運動するよ
うに該ベッドにより支持されていてその上面上を工作機
械が移動し得るように支持する可動台と、該可動台の直
線運動軸に平行で前記ベッドに固定された基準線を画成
する手段と、前記可動台の直線運動中前記基準線に対す
る前記可動台の位置を測定する手段と、前記可動台の前
記直線運動からの偏差に応じて前記可動台に対し工作機
械を制御可能に動かす補正手段とを含む、加工物に作用
する工作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補
正装置。 - 【請求項２】 前記補正手段は前記可動台の移動方向に
対し横向き方向へ前記工作機械を制御可能に移動させる
ようになっている、請求項２に記載の装置。 - 【請求項３】 前記可動台の位置を測定する手段はレー
ザーマイクロメーターである、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記可動台の位置を測定する手段は前記
可動台上に設置されている請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 基準線を画成する前記手段はワイヤーで
ある、請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 前記ワイヤーを真直ぐにするための緊張
手段を更に含んでいる、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記ワイヤーは前記ベッドを越えて延び
ている端部を有し、且つ前記緊張手段は重力による張力
を創生するため前記端部に取付けられた錘を含んでい
る、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記工作機械はロール研摩機である、請
求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 前記可動台の位置を測定する手段は、前
記基準線に対する前記可動台の位置を示す信号を発生す
るように作動し得る、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記補正手段は、前記直線運動に対し
て横向き方向へ工作機械を動かすため該工作機械に取付
けられていて且つサーボ速度信号を発生させる手段を含
むサーボ手段と、所定の部分輪郭位置信号と前記可動台
の位置信号とを比較して直線度の補正された位置信号を
作る第一の手段と、前記可動台に対する工作機械の位置
を表示して該工作機械の位置表示信号を発する手段と、
工作機械の位置表示信号と前記直線度の補正された位置
信号とを比較して位置エラー速度信号を作る第二の手段
と、前記サーボ速度信号と前記位置エラー速度信号とを
比較して駆動信号を発する第三の手段とを含んでいて、
前記サーボ手段は前記駆動信号に応答し、それによって
工作機械が前記サーボ手段により動かされる、請求項９
に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/856,484 US5245264A (en) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | Real time straightness deviation measuring and compensation device for machine tools |
| US07/856484 | 1992-03-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06320391A true JPH06320391A (ja) | 1994-11-22 |
| JP3312367B2 JP3312367B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=25323748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06549693A Expired - Fee Related JP3312367B2 (ja) | 1992-03-24 | 1993-03-24 | 工作機械のためのリアルタイム直線偏差測定及び補正装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5245264A (ja) |
| JP (1) | JP3312367B2 (ja) |
| DE (1) | DE4309294A1 (ja) |
| GB (1) | GB2265324B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014124757A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | 加工装置 |
| CN116400642A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
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| CN206876122U (zh) * | 2017-10-12 | 2018-01-12 | 晋城富泰华精密电子有限公司 | 直线度检测装置 |
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- 1993-03-24 JP JP06549693A patent/JP3312367B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014124757A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | 加工装置 |
| CN116400642A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN116400642B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-10-03 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 机床精度补偿方法、装置、存储介质及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9305893D0 (en) | 1993-05-12 |
| GB2265324B (en) | 1995-07-05 |
| GB2265324A (en) | 1993-09-29 |
| JP3312367B2 (ja) | 2002-08-05 |
| US5245264A (en) | 1993-09-14 |
| DE4309294A1 (de) | 1993-09-30 |
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