JPH1158178A - 変形補償装置及び方法そして較正方法 - Google Patents
変形補償装置及び方法そして較正方法Info
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- JPH1158178A JPH1158178A JP10179779A JP17977998A JPH1158178A JP H1158178 A JPH1158178 A JP H1158178A JP 10179779 A JP10179779 A JP 10179779A JP 17977998 A JP17977998 A JP 17977998A JP H1158178 A JPH1158178 A JP H1158178A
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- Japan
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- deformation
- mechanical element
- linear motor
- compensation
- linear
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- B23Q—DETAILS, 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
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/001—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
- B23Q11/0028—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine by actively reacting to a change of the configuration of the machine
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- B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/58—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair
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- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
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- B23Q17/0966—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring a force on parts of the machine other than a motor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Units (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械の加工中における装置の変形を補償
する装置、方法及び較正方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 フィードスライド（４）とリニアモータ
（５）は閉ループフィードバック位置制御系（６）で制
御されており、変形が上記リニアモータ（５）で駆動さ
れる第二機械要素（３）の直動により補償され、上記直
動は、第一機械要素（２）と支持手段（７）のうちの少
なくとも第一機械要素（２）の変形により発する力が上
記リニアモータ（５）に作用することにより生ずるリニ
アモータ（５）の巻線での電流の変化によりなされる。
する装置、方法及び較正方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 フィードスライド（４）とリニアモータ
（５）は閉ループフィードバック位置制御系（６）で制
御されており、変形が上記リニアモータ（５）で駆動さ
れる第二機械要素（３）の直動により補償され、上記直
動は、第一機械要素（２）と支持手段（７）のうちの少
なくとも第一機械要素（２）の変形により発する力が上
記リニアモータ（５）に作用することにより生ずるリニ
アモータ（５）の巻線での電流の変化によりなされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は第一機械要素と、場
合によっては支持手段の非塑性変形を補償する装置であ
って、第一機械要素が少なくとも加工手段を有すると共
に、一つのフィードスライドと一つのリニアモータを少
なくとも備えた直動せる第二機械要素に取りつけられて
いる変形補償装置に関する。又、本発明はかかる装置に
よる変形補償方法及び較正方法にも関している。
合によっては支持手段の非塑性変形を補償する装置であ
って、第一機械要素が少なくとも加工手段を有すると共
に、一つのフィードスライドと一つのリニアモータを少
なくとも備えた直動せる第二機械要素に取りつけられて
いる変形補償装置に関する。又、本発明はかかる装置に
よる変形補償方法及び較正方法にも関している。
【０００２】
【従来の技術】多くの機械において直動せるフィード
（送り）スライドはきわめて重要である。フィードスラ
イドの目的は、直動を可能とすることである。かかるフ
ィードスライドは、ただ一つのフィードスライドを有し
て単純な直動を行なう機械、あるいはいくつかのフィー
ドスライドを有し六軸に関してＣＮＣ制御される機械の
部分となり得る。フィードスライドの直動は、従来、ボ
ールねじ、ロータリーサーボモータそして閉ループ制御
系の位置測定システムによってなされてきた。
（送り）スライドはきわめて重要である。フィードスラ
イドの目的は、直動を可能とすることである。かかるフ
ィードスライドは、ただ一つのフィードスライドを有し
て単純な直動を行なう機械、あるいはいくつかのフィー
ドスライドを有し六軸に関してＣＮＣ制御される機械の
部分となり得る。フィードスライドの直動は、従来、ボ
ールねじ、ロータリーサーボモータそして閉ループ制御
系の位置測定システムによってなされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】種々の理由で、フィー
ドスライドの直動方向での高い剛性が要求されることが
ある。フィードスライドの可動な質量そしてその剛性の
ために、慣性抵抗力がフィードスライドの静的剛性と同
値となるような周波数範囲では、機械的共振が生じ得
る。この周波数範囲では、著しい剛性の低下が見られ
る。これは機械の特性を低下させる。
ドスライドの直動方向での高い剛性が要求されることが
ある。フィードスライドの可動な質量そしてその剛性の
ために、慣性抵抗力がフィードスライドの静的剛性と同
値となるような周波数範囲では、機械的共振が生じ得
る。この周波数範囲では、著しい剛性の低下が見られ
る。これは機械の特性を低下させる。
【０００４】閉ループ制御系におけるリニアモータは上
記の従来の解決策に有効的に置き換わることができる。
この置き換えの効果は、フィードスライドは低い剛性を
呈するが、加工域における剛性は閉ループ制御系のリニ
アモータによって積極的に加えられる。ここで加工域と
は、以下、機械加工が行なわれる領域をいう。
記の従来の解決策に有効的に置き換わることができる。
この置き換えの効果は、フィードスライドは低い剛性を
呈するが、加工域における剛性は閉ループ制御系のリニ
アモータによって積極的に加えられる。ここで加工域と
は、以下、機械加工が行なわれる領域をいう。
【０００５】本発明の目的は、旋盤、フライス盤、セン
タレス研削盤を含む研削盤、ボール盤、そして中ぐり
盤、さらには直動を行なう他の機械における非塑性変形
を補償することにある。
タレス研削盤を含む研削盤、ボール盤、そして中ぐり
盤、さらには直動を行なう他の機械における非塑性変形
を補償することにある。
【０００６】本発明の目的は閉ループ位置制御系のリニ
アモータと協働するリニアスライドの送り剛性を、リニ
アスライド自身以外の他の機械要素の変位を補償するた
めにリニアモータの巻線に供給された電流の値により閉
ループ位置制御系に入力された位置基準を連続的に修正
することにより、機械の加工域（例えば切削域）にもた
らすことも含んでいる。機械要素の変位は、リニアスラ
イドの送り移動や加工プロセスによって生ずる。
アモータと協働するリニアスライドの送り剛性を、リニ
アスライド自身以外の他の機械要素の変位を補償するた
めにリニアモータの巻線に供給された電流の値により閉
ループ位置制御系に入力された位置基準を連続的に修正
することにより、機械の加工域（例えば切削域）にもた
らすことも含んでいる。機械要素の変位は、リニアスラ
イドの送り移動や加工プロセスによって生ずる。
【０００７】
【課題を解決するための手段、発明の効果】本発明は、
フィードスライドとリニアモータは閉ループフィードバ
ック位置制御系で制御されており、機械要素の変形が上
記リニアモータで駆動される第二機械要素の直動により
補償され、上記直動は、リニアモータの巻線での電流の
変化によりなされ、この電流の変化は、加工手段が変位
したときに、加工手段とリニアモータの相互作用により
もたらされることを特徴とする。
フィードスライドとリニアモータは閉ループフィードバ
ック位置制御系で制御されており、機械要素の変形が上
記リニアモータで駆動される第二機械要素の直動により
補償され、上記直動は、リニアモータの巻線での電流の
変化によりなされ、この電流の変化は、加工手段が変位
したときに、加工手段とリニアモータの相互作用により
もたらされることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示す
構成図である。図において、破線は運転中の変形を伴う
装置を示し、すなわち、装置は直動によりもたらされる
加工手段からの力を請けて変形している様子である。
構成図である。図において、破線は運転中の変形を伴う
装置を示し、すなわち、装置は直動によりもたらされる
加工手段からの力を請けて変形している様子である。
【０００９】図２は本発明の閉ループ位置制御系のブロ
ック図を示し、これは装置の直動を制御している。破線
は装置が変形した状態、すなわち、直動によりもたらさ
れる加工手段からの力を受けて変形している状態を示
す。
ック図を示し、これは装置の直動を制御している。破線
は装置が変形した状態、すなわち、直動によりもたらさ
れる加工手段からの力を受けて変形している状態を示
す。
【００１０】図３はセンタレス研削盤における装置の較
正の様子を示す。破線は装置の変形状態、すなわち、直
動によりもたらされる加工手段から力を受けて変形して
いる状態を示す。
正の様子を示す。破線は装置の変形状態、すなわち、直
動によりもたらされる加工手段から力を受けて変形して
いる状態を示す。
【００１１】図１は好ましい実施形態装置を示し、実際
に機械加工を行なう加工手段１を第一に有している。加
工手段は第一機械要素２に取りつけられており、該第一
機械要素２は第二機械要素３に接続されている。ここ
で、加工手段１は第二機械要素３に直接取りつけられる
ことができ、該第二機械要素３が少なくとも一つのフィ
ードスライド４と一つのリニアモータ５とを有し、該リ
ニアモータ５は閉ループで形成された位置フィードバッ
ク制御系によりあるいは汎用コンピュータでのコンピュ
ータプログラムによって位置制御されていることに留意
せねばならない。閉ループによる位置フィードバック制
御系の一例は図２に示されている。第二機械要素３は床
面あるいは第三機械要素に固定されている。
に機械加工を行なう加工手段１を第一に有している。加
工手段は第一機械要素２に取りつけられており、該第一
機械要素２は第二機械要素３に接続されている。ここ
で、加工手段１は第二機械要素３に直接取りつけられる
ことができ、該第二機械要素３が少なくとも一つのフィ
ードスライド４と一つのリニアモータ５とを有し、該リ
ニアモータ５は閉ループで形成された位置フィードバッ
ク制御系によりあるいは汎用コンピュータでのコンピュ
ータプログラムによって位置制御されていることに留意
せねばならない。閉ループによる位置フィードバック制
御系の一例は図２に示されている。第二機械要素３は床
面あるいは第三機械要素に固定されている。
【００１２】装置は、必要な支持手段７における非塑性
変形をも補償する。この手段の主たる目的は、機械加
工、例えば、機械加工中にワークを正規位置に保持する
ことを容易にすることにある。いくつかの応用例では、
支持手段は必要ではないかも知れないし、又、他の応用
例では、本発明の目的のために、例えばセンタレス研削
などにおいて重要なものとなるかも知れない。
変形をも補償する。この手段の主たる目的は、機械加
工、例えば、機械加工中にワークを正規位置に保持する
ことを容易にすることにある。いくつかの応用例では、
支持手段は必要ではないかも知れないし、又、他の応用
例では、本発明の目的のために、例えばセンタレス研削
などにおいて重要なものとなるかも知れない。
【００１３】装置の操業中、機械要素２，３そして場合
によっては支持手段７も加工手段１で発する力により弾
性変形することがある。加工要素１を含む第一機械要素
２は、図１にて矢印Ａの方向に、リニアモータ５によっ
て移動される。これは、図１にて破線Ｂで示される変形
をもたらす。本発明は、弾性変形の補償を行なうのみで
ある。変形は上記第二機械要素３の直線移動によって補
償される。補償は少なくとも一つのリニアモータ５によ
ってなされ、該リニアモータ５は標準型のもので良い。
直線移動の程度は、変形が加工手段１に作用する力に比
例しリニアモータ５の巻線での電流値に比例するので、
電磁気学の法則にしたがい、リニアモータ５の巻線にお
ける電流の変動に関係してくる。
によっては支持手段７も加工手段１で発する力により弾
性変形することがある。加工要素１を含む第一機械要素
２は、図１にて矢印Ａの方向に、リニアモータ５によっ
て移動される。これは、図１にて破線Ｂで示される変形
をもたらす。本発明は、弾性変形の補償を行なうのみで
ある。変形は上記第二機械要素３の直線移動によって補
償される。補償は少なくとも一つのリニアモータ５によ
ってなされ、該リニアモータ５は標準型のもので良い。
直線移動の程度は、変形が加工手段１に作用する力に比
例しリニアモータ５の巻線での電流値に比例するので、
電磁気学の法則にしたがい、リニアモータ５の巻線にお
ける電流の変動に関係してくる。
【００１４】補償は基本的には連続してなされるように
なっていることに留意すべきである。しかし、補償は連
続的でなくとも行えることに留意すべきである。さら
に、フィードスライド４とリニアモータ５とは直接接続
される。
なっていることに留意すべきである。しかし、補償は連
続的でなくとも行えることに留意すべきである。さら
に、フィードスライド４とリニアモータ５とは直接接続
される。
【００１５】閉ループの位置制御系による補償の程度
は、補償ファクタによって定められ、この補償ファクタ
は任意に設定できるが、好ましくは０と１との間に設定
される。もしこのファクタが０に設定されると補償は全
くなくなる。もし、これが１に設定されると、変形の完
全な補償がなされる。１以上のファクタは加工域に負の
剛性をもたらす。補償ファクタは一定値である必要はな
い。たとえば、巻線における周波数、電流値、電流の変
化率あるいは加工域における動きやパラメータに関する
特性の関数とすることができる。
は、補償ファクタによって定められ、この補償ファクタ
は任意に設定できるが、好ましくは０と１との間に設定
される。もしこのファクタが０に設定されると補償は全
くなくなる。もし、これが１に設定されると、変形の完
全な補償がなされる。１以上のファクタは加工域に負の
剛性をもたらす。補償ファクタは一定値である必要はな
い。たとえば、巻線における周波数、電流値、電流の変
化率あるいは加工域における動きやパラメータに関する
特性の関数とすることができる。
【００１６】もし、高周波が含まれているときにはフィ
ルタが必要となることもある。
ルタが必要となることもある。
【００１７】装置の使用前に較正が必要なときもある。
較正の目的は、加工手段１を含む第一機械要素、又、場
合によっては支持手段を含めてその特性を見い出すこと
にある。これは、機械を、加工手段１を含む第一機械要
素２、そして場合によっては支持手段を含めたものだけ
の状態におくことによって達成される。すなわち、機械
は加工される材料によって荷重を受けていない状態であ
る。較正の次のステップは、加工要素１を上記支持手段
７と接触する状態にもたらすことである。リニアモータ
５の動きと電流値に関するデータはメモリ、例えば対照
表で記憶されており、これは閉ループ位置制御回路６に
記憶されている。これは、センタレス研削の場合として
図３に例示されている。図３は支持手段７と接触してい
る研削手段８を示し、力Ａと力Ｂが第一機械要素２と支
持手段７とを変形せしめている。較正は通常少なくとも
一回行なわれるが、必要と考えられるときにはいつでも
行なうことができる。較正は又、加工手段１を含む第一
機械要素２そして場合によっては支持手段７を含むもの
の非線形特性をも処理する。
較正の目的は、加工手段１を含む第一機械要素、又、場
合によっては支持手段を含めてその特性を見い出すこと
にある。これは、機械を、加工手段１を含む第一機械要
素２、そして場合によっては支持手段を含めたものだけ
の状態におくことによって達成される。すなわち、機械
は加工される材料によって荷重を受けていない状態であ
る。較正の次のステップは、加工要素１を上記支持手段
７と接触する状態にもたらすことである。リニアモータ
５の動きと電流値に関するデータはメモリ、例えば対照
表で記憶されており、これは閉ループ位置制御回路６に
記憶されている。これは、センタレス研削の場合として
図３に例示されている。図３は支持手段７と接触してい
る研削手段８を示し、力Ａと力Ｂが第一機械要素２と支
持手段７とを変形せしめている。較正は通常少なくとも
一回行なわれるが、必要と考えられるときにはいつでも
行なうことができる。較正は又、加工手段１を含む第一
機械要素２そして場合によっては支持手段７を含むもの
の非線形特性をも処理する。
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【図２】本発明の他の一実施形態装置の概要構成図であ
る。
る。
【図３】本発明のさらに他の一実施形態装置の概要構成
図である。
図である。
２ 第一機械要素 ３ 第二機械要素 ４ フィードスライド ５ リニアモータ ６ 閉ループフィードバック位置制御系 ７ 支持手段
Claims (6)
- 【請求項１】 第一機械要素（２）と支持手段（７）の
うち少なくとも第一機械要素（２）の非塑性変形を補償
する装置であって、第一機械要素（２）が少なくとも加
工手段（１）を有すると共に、少なくとも一つのフィー
ドスライド（４）と一つのリニアモータ（５）を備えた
直動せる第二機械要素（３）に取りつけられているもの
において、フィードスライド（４）とリニアモータ
（５）は閉ループフィードバック位置制御系（６）で制
御されており、変形が上記リニアモータ（５）で駆動さ
れる第二機械要素（３）の直動により補償され、上記直
動は、上記第一機械要素（２）と支持手段（７）のうち
の少なくとも第一機械要素（２）の変形により発する力
が上記リニアモータ（５）に作用することにより生ずる
リニアモータ（５）の巻線での電流の変化によりなされ
ることを特徴とする変形補償装置。 - 【請求項２】 補償が連続して遂行されることとする請
求項１に記載の変形補償装置。 - 【請求項３】 フィードスライド（４）とリニアモータ
（５）とが直接接続されていることとする請求項１に記
載の変形補償装置。 - 【請求項４】 補償は補償ファクタにより制御され、該
補償ファクタは任意値、好ましくは０と１の値に設定さ
れていることとする請求項１に記載の変形補償装置。 - 【請求項５】 第一機械要素（２）と支持手段（７）の
うち少なくとも第一機械要素（２）の非塑性変形を補償
する方法であって、第一機械要素（２）が少なくとも加
工手段（１）を有すると共に、少なくとも一つのフィー
ドスライド（４）と一つのリニアモータ（５）を備えた
直動を行なう第二機械要素（３）に取りつけられている
方法において、閉ループフィードバック位置制御系
（６）により、リニアモータ（５）の巻線での電流の変
化にもとづく上記直動を生じせしめ、該電流の変化はリ
ニアモータ（５）の作用する力により生じ、該力は上記
第一機械要素（２）と支持手段（７）のうち少なくとも
第一機械要素（２）の変形により生じており、リニアモ
ータ（５）によって上記第一機械要素（２）の直動を伴
った変形を補償することを特徴とする変形補償方法。 - 【請求項６】 請求項１の変形補償装置の較正方法にお
いて、該変形補償装置を較正状態にもたらし、第一機械
要素（２）と支持手段（７）のうち少なくとも第一機械
要素（２）に変形をもたらすように加工手段（１）を変
位せしめ、第一機械要素（２）の直動とリニアモータの
巻線の電流値とに関するデータを適宜手段に記憶せし
め、これをフィードバック制御系（６）に伝達せしめる
ことを特徴とする変形補償装置の較正方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9702262A SE509586C2 (sv) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Anordning och metod för kompensering av deformationen av ett maskinelement och eventuella stödmedel |
| SE9702262-8 | 1997-06-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158178A true JPH1158178A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=20407369
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10179779A Pending JPH1158178A (ja) | 1997-06-12 | 1998-06-12 | 変形補償装置及び方法そして較正方法 |
| JP1999005117U Expired - Lifetime JP3065597U (ja) | 1997-06-12 | 1999-07-09 | 変形補償装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1999005117U Expired - Lifetime JP3065597U (ja) | 1997-06-12 | 1999-07-09 | 変形補償装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0885688A3 (ja) |
| JP (2) | JPH1158178A (ja) |
| KR (1) | KR100293969B1 (ja) |
| CN (1) | CN1087209C (ja) |
| SE (1) | SE509586C2 (ja) |
| TW (1) | TW393361B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007025961A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Okuma Corp | 数値制御機械の位置制御装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4098761B2 (ja) * | 2004-08-17 | 2008-06-11 | ファナック株式会社 | 仕上げ加工方法 |
| DE102005012105A1 (de) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky | Verfahren und Steuerung zur Kompensation von Positionierungenauigkeiten |
| CN100388620C (zh) * | 2006-06-13 | 2008-05-14 | 上海微电子装备有限公司 | 一种提高永磁直线电机运动精度的方法 |
| TWI483812B (zh) * | 2012-03-05 | 2015-05-11 | yi cheng Zhu | 內孔研磨機的運作及電流式防損壞偵測方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3302063C2 (de) * | 1983-01-22 | 1986-06-19 | Brüstle, Michael, Dr.-Ing., 7000 Stuttgart | Einrichtung zur Kompensation von Lagefehlern an Werkzeug- oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern |
| DE3922524A1 (de) * | 1989-07-08 | 1991-01-17 | Kuka Schweissanlagen & Roboter | Verfahren zur regelung der bewegungen einer achse an programmgesteuerten maschinen und regelsystem |
| DE4315818A1 (de) * | 1993-05-12 | 1994-11-17 | Schaudt Maschinenbau Gmbh | Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen |
| JPH08122045A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-17 | Nippon Thompson Co Ltd | 物品計測装置 |
| JPH08309641A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-26 | Toyoda Mach Works Ltd | リニアモータを用いた送り装置 |
| JPH08331832A (ja) * | 1995-06-01 | 1996-12-13 | Fanuc Ltd | 同一軸上で推力の切換が可能なリニアモータの構造 |
-
1997
- 1997-06-12 SE SE9702262A patent/SE509586C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-06-10 EP EP98850104A patent/EP0885688A3/en not_active Withdrawn
- 1998-06-12 JP JP10179779A patent/JPH1158178A/ja active Pending
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1999
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