JPH08118204A - 工作機械における位置決め誤差補正方法および位置決め誤差補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決め方向にかかわらず、正確な位置決め
誤差補正が可能な位置決め誤差補正方法および装置を提
供する。 【構成】 位置決め補正方法は、工作機械の１つ以上の
直線移動軸又は回転移動軸に対する制御を行う際、位置
決め誤差を補正するための位置決め座標値に対する補正
量の関係データを正逆両位置決め方向についてあらかじ
め準備しておき、移動方向に応じた前記補正量を用いて
位置決めを行う。これを実現する位置決め誤差補正装置
は、数値制御装置１０からの指令値に基づきモータの制
御を行う制御装置２０を有しており、この制御装置は補
正曲線記憶部２４中の第１の記憶領域２４Ａに移動方向
が正方向の場合の補正曲線を、第２の記憶領域２４Ｂに
移動方向が逆方向の場合の補正曲線を記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の位置決め誤
差補正装置に関し、特に位置決め精度の向上に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械における位置決め誤差を補正す
る手法の一つとして、図７に示す単一の補正曲線に従っ
て位置決めを補正する方法が一般に知られている。この
補正曲線は座標値とその座標値における補正量との関係
を示しており、指定された座標値に対する最終的な指令
値は数値制御装置から出力された指令値にこの曲線に従
って適当な補間計算を行って求めた補正量を加えたもの
として求められる。

【０００３】このような補正方法では、機械の各軸の位
置決め方向が１方向の場合には比較的正確に誤差補正を
行えるが、逆の方向に位置決め動作を行った場合には、
誤差を有効に補正できないことがある。これは一般に工
作機械の軸にはバックラッシュが存在するためである。

【０００４】このため、逆方向に位置決めを行う際には
正方向として求められた補正量に定数であるバックラッ
シュ量を加算して補正量とする方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなバ
ックラッシュ補正を行っても、必ずしも正確な位置決め
補正は行えない。これは、軸送り装置のバックラッシュ
が必ずしも一定値ではなく、しかも軸の剛性あるいは機
械上の特性等により、位置決め方向の違いにより位置決
め誤差の特性が異なるからである。

【０００６】図８はこのような位置決め方向による実際
の誤差の状況を示したものであり、２点鎖線は正方向位
置決めの場合、実線は負方向位置決めの場合をそれぞれ
示している。なお、これらの差は見かけ上のバックラッ
シュとなって表われることになる。しかし、図８から明
らかなようにその見かけ上のバックラッシュである両曲
線の差は必ずしも一定値ではない。

【０００７】このため、従来の位置決め誤差補正装置で
は、上述した正逆２方向の誤差特性を平均化した補正曲
線を求めて、これに基づいた補正を行う手法などにより
補正を行っていた。しかし、このような手法では、正逆
いずれの位置決め方向に対しても、充分な補正ができ
ず、期待する位置決め精度が得られないという問題があ
った。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、位置決め方向にかかわらず、正確な位
置決め誤差補正が可能な位置決め誤差補正装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる位置決め
誤差補正方法によれば、工作機械の１つ以上の直線移動
軸又は回転移動軸に対する制御を行う際、位置決め誤差
を補正するための位置決め座標値に対する補正量の関係
データを正逆両位置決め方向についてあらかじめ準備し
ておき、移動方向に応じた前記補正量を用いて位置決め
を行うことを特徴とする。

【００１０】また、本発明によれば、工作機械の１つ以
上の直線移動軸又は回転移動軸に対する制御を行う際の
位置決め補正を行う位置決め補正装置であって、位置決
め誤差を補正するための位置決め座標値に対する補正量
の関係データを正逆両位置決め方向についてあらかじめ
記憶する記憶手段と、位置決め方向検出手段と、この位
置決め方向検出手段で検出された位置決め方向に基づい
て前記記憶手段から位置決め座標値に対する補正量を読
み出して補正点座標値における前記直線移動軸又は回転
移動軸に対する補正量を計算し、この補正量にしたがっ
て駆動制御を行う制御手段とを備えた位置決め補正装置
が提供される。

【００１１】位置決め座標値に対する補正量の関係デー
タを位置決め精度特性が変化する条件に応じて複数組備
えると良い。

【００１２】

【作用】この位置決め補正方法および補正装置では座標
位置に対する誤差補正量が軸移動の正逆両方向について
予め記憶されており、検出された軸移動方向に応じた誤
差補正量を取り出して所望の座標値に対する補正量を決
定するようにしているので、正確な位置決め補正が可能
となり、バックラッシュ補正も不要となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１４】図１は本発明にかかる工作機械の制御軸の
位置決め誤差補正装置の構成を示すブロック図である。

【００１５】ここでは移動対象物４２を所定ピッチで一
方向に移動させるため、モータ３０で駆動されるスクリ
ュー軸４１を備えており、このモータの制御は制御装置
２０により行われる。この制御装置２０は速度制御部２
１、移動量換算部２２、補正量演算部２３を備えてい
る。また、この制御装置２０には数値制御装置１０から
の指令値およびモータ軸に連結されたエンコーダ３１か
ら出力されたモータの回転数に応じた信号が入力される
ようになっている。さらに、制御装置内には補正曲線記
憶部２４が設けられており、この補正曲線記憶部２４は
移動方向が正方向の場合の補正曲線を記憶する第１の記
憶領域２４Ａと移動方向が逆方向の場合の補正曲線を記
憶する第２の記憶領域２４Ｂとを備えている。

【００１６】これらの記憶領域に記憶されるべき補正曲
線の例を図２に示す。

【００１７】従来と異なり、補正曲線として正方向の位
置決め時の補正量に対応する２点鎖線で示す第１の補正
曲線と、負方向の位置決め時の補正量に対応する実線で
示す第２の補正曲線とが別個に規定されている。そし
て、第１の曲線のサンプリングされた座標値（例えば５
０ｍｍ毎）と補正量との対応関係がテーブルの形で記憶
装置の第１の記憶領域に記憶され、第２の曲線について
も同様に第２の記憶領域に記憶されている。

【００１８】このような補正曲線は対象軸ごとに実際に
レーザ測長器等で計測された結果として得られるもので
あり、記憶装置としては不揮発性メモリが好ましい。

【００１９】図３は、工作機械の制御軸の位置決め誤差
補正方法の一例として、ピッチ誤差補正を行う場合のシ
ーケンスを示す説明図である。

【００２０】数値制御装置１０から与えられた指令値に
基づいて速度制御指令が生成され、モータ３０に与えら
れる。この結果、このモータに接続されたボールスクリ
ュー４１が回転され、制御対象物４２が移動される。一
方、モータ軸の回転状況はエンコーダ３１によりモニタ
されており、このエンコーダ出力信号に基づいて移動量
への換算が行われ、フィードバックデータとなる。この
移動量換算値にはピッチ誤差補正量が重畳され、これに
より補正された移動量が指令値から減算され、その偏差
が新たな速度指令値となる。

【００２１】図４は図１におけるピッチ誤差補正の詳細
を示すフローチャートである。

【００２２】ピッチ誤差の補正の開始にあたって、まず
最初に補正を行うべき目標座標値を計算し、登録する
（ステップＳ１００）。これは、補正曲線として得られ
ているデータの座標は所定の距離、例えば５０ｍｍごと
となっているのに対し、ボールスクリューなどの実際に
補正が必要なピッチに対応した座標値（例えば、２４．
５ｍｍの倍数）とは一致していないため、補正を行う座
標値を予め求めておく必要があるためである。

【００２３】次に補正を行う軸移動方向が正方向のみで
あるのか、正逆両方向であるのかを決定する（ステップ
Ｓ１１０）。正方向のみの場合には従来行われている通
常のピッチ誤差勾配補正量を計算する（ステップＳ１１
１）。

【００２４】両方向補正を選択したときには、軸移動方
向に応じて適切な補正を行うために、軸移動方向フラグ
を設定する（ステップＳ１２０）。このフラグは各計算
結果等に付加されて移動方向を明示する。

【００２５】次に補正曲線記憶部２４から補正データを
読み出す（ステップＳ１３０）。この際、移動方向が正
であるか、逆であるかにかかわらず、補正曲線記憶部２
４の第１の記憶領域２４Ａから正方向移動の場合の補正
曲線データを取り出し、第２の記憶領域２４Ｂから逆方
向移動の場合の補正曲線データを読出す。

【００２６】次に、これらのデータを用いて正方向およ
び逆方向のピッチ誤差補正量を計算する（ステップＳ１
４０）。この補正量の計算は、ステップＳ１３０で読み
出されたデータをステップＳ１００で登録された目標座
標値に対応した補正量を得るための補間演算である。ま
た、正逆両方向の補正値を求めるのは、移動方向がいつ
逆転しても適切な誤差補正を可能とするためである。

【００２７】補間演算終了後、必要な移動方向はいずれ
であるかを確認し（ステップＳ１５０）、正方向の場合
には正方向補正量をレジスタに仮セットし（ステップＳ
１５１）、逆方向の場合には逆方向補正量をレジスタに
仮セットする（ステップＳ１５２）。

【００２８】このようにして、あらゆる場合の補正量が
出揃ったところで、最終的な補正量をレジスタセットす
る（ステップＳ１６０）。この補正量は前述したよう
に、指令値に対する補正量として用いられる。

【００２９】その後、全軸の補正が終了したかが判定さ
れ（ステップＳ１７０）、未終了の軸がある場合には軸
を変更し（ステップＳ１８０）、その軸についてもステ
ップＳ１００からステップＳ１６０までのステップを繰
り返し、全軸の補正が終了した時点で終了となる。

【００３０】図５は本実施例による移動軸の座標値と補
正量の関係を示すグラフである。例えばＡ点に位置決め
を行う時、正方向に位置決めを行う時の補正量はａであ
り、負方向に位置決めを行う時にはｂの量をそれぞれ位
置決め座標値に加味して位置決めを行うものである。こ
のときのａとｂの値の差が見かけ上のバックラッシュと
なる。

【００３１】なお、この図のＡ点で正方向にに位置決め
した後、補正なしで（ａ−ｂ）量を負方向に軸移動させ
ても、見かけ上のバックラッシュに吸収されて、機械は
停止した状態のままである。

【００３２】このように本発明によれば、バックラッシ
ュ補正が不要となり、軸移動の制御装置を簡素化できる
効果もある。

【００３３】図６に本発明の他の実施例を示す。この実
施例では、機械の特性上、軸移動速度や負荷の有無によ
り、位置決め精度特性が変化する場合があることを考慮
して、条件に応じた誤差補正曲線を準備することとした
ものである。すなわち、図６の場合には早送りの場合と
切削送りの双方について正方向および逆方向移動に対す
る補正曲線を準備するようにしている。

【００３４】このようにすることにより、あらゆる条件
下で常に最適な位置決め補正を行うことが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる位置決め
誤差補正方法によれば、移動軸の位置決め方向に応じた
補正曲線を予め設定しておき、これを用いて補正量を求
めるようにしているので、位置決め精度を向上させるこ
とができる。

【００３６】また、位置決め誤差補正装置によれば、移
動軸の位置決め方向に応じた補正曲線データを記憶した
記憶装置およびこのデータを用いて補正量を演算する演
算手段を有しているので、精度の良い位置決め補正を簡
単に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる位置決め誤差補正装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明で用いられる位置決め誤差補正曲線の例
を示すグラフである。

【図３】一般的な軸移動制御のシーケンス図を示す。

【図４】本発明によるピッチ誤差勾配補正のフローチャ
ートを示す。

【図５】本発明による座標値と補正量の関係を示す。

【図６】本発明の応用例を示す。

【図７】従来技術の位置決め誤差補正曲線を示す。

【図８】実際の位置決め誤差の特性を示す線図である。

【符号の説明】

１０ 数値制御装置 ２０ 制御装置 ２１ 速度制御部 ２２ 移動量換算部 ２３ 補正量演算部 ２４ 補正曲線記憶部 ２４Ａ 第１記憶領域 ２４Ｂ 第２記憶領域 ３０ モータ ３１ エンコーダ ４１ ボールスクリュー ４２ 移動対象物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の１つ以上の直線移動軸又は回転
   移動軸に対する制御を行う際、位置決め誤差を補正する
   ための位置決め座標値に対する補正量の関係データを正
   逆両位置決め方向についてあらかじめ準備しておき、移
   動方向に応じた前記補正量を用いて位置決めを行う位置
   決め誤差補正方法。
2. 【請求項２】前記位置決め座標値に対する補正量の関係
   データを位置決め精度特性が変化する条件に応じて複数
   組備えたことを特徴とする請求項１に記載の位置決め誤
   差補正方法。
3. 【請求項３】工作機械の１つ以上の直線移動軸又は回転
   移動軸に対する制御を行う際の位置決め補正を行う位置
   決め補正装置であって、 位置決め誤差を補正するための位置決め座標値に対する
   補正量の関係データを正逆両位置決め方向についてあら
   かじめ記憶する記憶手段と、 位置決め方向検出手段と、 この位置決め方向検出手段で検出された位置決め方向に
   基づいて前記記憶手段から位置決め座標値に対する補正
   量を読み出して補正点座標値における前記直線移動軸又
   は回転移動軸に対する補正量を計算し、この補正量にし
   たがって駆動制御を行う制御手段とを備えた位置決め補
   正装置。
4. 【請求項４】前記位置決め座標値に対する補正量の関係
   データを位置決め精度特性が変化する条件に応じて複数
   組備えたことを特徴とする請求項３に記載の位置決め誤
   差補正方法。